早在1789年，拉瓦錫和塞奎因?qū)錃庾鳛楹粑橘|(zhì)進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究。豚鼠在容器內(nèi)呼吸氫氮氧三元混合氣歷時(shí)8~10小時(shí)，未發(fā)現(xiàn)氫氣給機(jī)體帶來任何不利影響。1937年，英國凱斯和小霍爾丹把人暴露于11個(gè)大氣壓的環(huán)境中，呼吸氫氧混合氣未發(fā)現(xiàn)明顯的生理變化。
 

1941年蘇聯(lián)拉扎列夫(Lazalov)用氫氮氧混合氣順利加壓到91個(gè)大氣壓，未發(fā)現(xiàn)小鼠的不良反應(yīng)。這些早期研究初步證明，人和動(dòng)物吸入氫氣是安全的。
 

為什么科學(xué)家會(huì)考慮給潛水員吸入氫氣?這是潛水醫(yī)學(xué)的一個(gè)基本知識(shí)。潛水時(shí)人受到水的重力影響，下潛深度越深水的壓強(qiáng)越大，處于水下高壓狀態(tài)，維持體內(nèi)外壓強(qiáng)平衡就必須呼吸高壓氣體，一般情況下潛水呼吸氣體由必需的氧氣和其他氣體(氮?dú)?、氫氣、氦氣?共同組成，研究分析各種氣體的理化性質(zhì)，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)相對(duì)于氮?dú)鈦碚f，氦氣和氫氣在高壓狀態(tài)下有麻醉作用小、呼吸阻力比較小、對(duì)人體絕對(duì)安全的優(yōu)勢(shì)，經(jīng)過大量研究后最終選擇氨氣和氫氣作為大深度潛水的呼吸氣體。
 

需要注意的是這里強(qiáng)調(diào)的是大深度潛水，了解氫氣特性的人都知道，一定合適比例的氫氧混合氣具有爆炸性，潛水技術(shù)如何解決這個(gè)問題?雖然氫氣很容易燃燒和爆炸，但燃燒和爆炸是需要條件的，如氧濃度低于4%時(shí)就不會(huì)燃燒。常壓下4%的氧濃度無法維持生命所需，但在水深超過30米的高壓條件下，4%的氧濃度等價(jià)于常壓的16%氧氣濃度，基本可滿足人體需要，不會(huì)造成缺氧，同時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)氫氧混合的燃爆風(fēng)險(xiǎn)。所以當(dāng)潛水深度超過30米才開始使用氫氣作為潛水呼吸氣體。
 

許多科學(xué)家針對(duì)氫氣潛水進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)研究，其中最著名的研究是瑞典海軍潛水技術(shù)工程師阿恩·澤特斯特羅姆(Arne Zetterstrom)(見圖3-1)進(jìn)行的氫氧潛水試驗(yàn)。1945年8月7日，為了證明氫氧潛水技術(shù)在援救潛艇方面可以發(fā)揮重要作用，在瑞典海軍最大的潛艇援救艦貝洛斯號(hào)上，Zetterstrom成功實(shí)現(xiàn)161米的現(xiàn)場(chǎng)氫氧潛水。但是在上升過程中由于操作人員理解錯(cuò)誤導(dǎo)致發(fā)生了極其嚴(yán)重的潛水疾病，Zetterstrom因這一事故獻(xiàn)出寶貴生命。
 

1960年起，隨著潛水生理學(xué)和飽和潛水技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)由于氫氣制備技術(shù)的提高帶來更大價(jià)格優(yōu)勢(shì)，氫氣作為深海潛水呼吸氣體更加受到廣泛重視，促使美、英、法、蘇和瑞典等國再次開展氫氧潛水實(shí)驗(yàn)。這期間氫氧潛水研究的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)達(dá)到1000米的深度，吸入氫氣暴露時(shí)間達(dá)到24小時(shí)。人體試驗(yàn)深度也達(dá)到60米，暴露時(shí)間為10~20分鐘。20世紀(jì)70年代，P.O.埃德爾(P.O.Edel)等進(jìn)行氫氧模擬潛水實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)氫氣能有效預(yù)防高壓神經(jīng)綜合征，高壓神經(jīng)綜合征是人類增大潛水深度所面臨的最大障礙之一，這個(gè)研究展示了潛水吸入氫氣的最重要優(yōu)勢(shì)。
 

隨著海洋開發(fā)的不斷推進(jìn)，人們需要更大深度的潛水作業(yè)，這個(gè)需求推動(dòng)氫氧潛水研究的深入。在世界范圍內(nèi)，法國COMEX公司在氫氧潛水領(lǐng)域曾經(jīng)占據(jù)絕對(duì)領(lǐng)先地位。1983年，它開始執(zhí)行HYDRA計(jì)劃，證明氫氧潛水后人體血、尿、神經(jīng)系統(tǒng)和呼吸功能方面等指標(biāo)均未發(fā)現(xiàn)異常，在同期進(jìn)行的動(dòng)物氫氧潛水實(shí)驗(yàn)中，動(dòng)物心、肝和肺等組織學(xué)檢查未發(fā)現(xiàn)異常改變。此后，COMEX公司又開展多次氫氣潛水作業(yè)實(shí)驗(yàn)。到20世紀(jì)90年代，COMEX公司順利完成750米人體模擬氫氧潛水實(shí)驗(yàn)，這是目前人類高壓暴露的最大深度記錄。后來，氫氧潛水逐漸引起更多國家的關(guān)注。美國海軍研究了高壓氫對(duì)人體的生理作用，確認(rèn)氫對(duì)機(jī)體無任何危害，進(jìn)一步證明氫氣可以減輕高壓神經(jīng)綜合征。
 

圖3-1Arme Zetterstrom(1917-1945年)瑞典海軍著名氫氧潛水研究專家
 

這里介紹高壓氫氣的潛水醫(yī)學(xué)研究就是為了說明一個(gè)道理，根據(jù)毒理學(xué)和藥理學(xué)的普遍規(guī)律，高壓氫氣對(duì)人體安全，常壓和微量氫氣因劑量更低所以更安全。相對(duì)于潛水醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，目前改善疾病使用的氫氣劑量非常低，人體安全性非常高。