空气是我们须臾离不开的东西。在正常情况下，一个人每分钟差不多要呼吸15～20次。

空气是气体。那么，你有没有想过，人能不能呼吸液体呢？呼吸液体也是科幻故事里反复描绘的一种特技，最有名的是1989年上映的好莱坞深海动作片《深渊》。但我们真的能做到吗？

事实上，我们不仅可以做到，而且已经做到了，剩下的只是如何改进的问题。

在阐明如何做到的之前，我们先来了解一下，为什么我们不能在水或牛奶中呼吸。你也许会说，它们都是液体呀！没错，这些液体跟气体在物理性质上差异很大，但这不是问题的关键。

对于呼吸，水和牛奶最主要的缺陷是含氧量不足。我们的肺通过从空气中提取氧气来运作。我们每吸入的一口气中，就含有差不多21%的氧气。可是氧气是一种难溶的气体，我们根本无法从大多数液体中提取足够的氧气，以供身体代谢之需。所以，这才是我们不能在水中呼吸的关键。

然而，有些液体可以像海绵一样吸收氧气，所以不难想见，这些液体是可能被用于呼吸的。虽然一般人难以想象，所谓的液体呼吸，其实就是用液体代替空气，从鼻孔中吸入液体，流经肺，然后又被我们的鼻孔呼出的意思。你或许会问，这样一来，我们会不会呛着呢？水流进肺部，因为无法为肺提供氧气，所以会呛着;但这种液体里含有大量肺所需要的氧气，所以不会被肺排斥。

对可呼吸液体的研究可追溯到1900年代，但到了1940年代，才真正进入了高速发展阶段。那个时候，美国正在实施研制原子弹的“曼哈顿工程”。科学家在寻找防辐射物质的时候，偶然发现了一类全氟化合物。这类化合物仅由碳和氟组成，不活泼、无色无味，对人体没有明显的不良影响。更重要的是，它们极易溶解气体，能够比血液溶解更多的氧气和二氧化碳。

这让科学家想知道动物是否能呼吸全氟化合物。在最早的一项研究中，他们将小鼠和猫浸泡在全氟化合物中，发现它们在数周内呼吸依然正常。然而，试验之后，这些动物的肺部遭受了不同程度的损伤——但不是由全氟化合物本身引起的，而是由溶解在其中没得到及时清除的二氧化碳引起的。正如在我们的血液里，二氧化碳要是没有及时清除，也会引起肺损伤。

随后的研究发现，这个问题可以通过用呼吸机过滤液体中的二氧化碳来解决。用呼吸机还有一个莫大的好处，就是让液体呼吸起来更省力。众所周知，气体的黏性是很小的，所以我们呼吸起来不费吹灰之力。而液体的黏性远远大于气体，我们要把大口的液体吸进肺，然后又呼出鼻孔，可想而知，每一口呼吸都是相当费力的。使用呼吸机，把液体从鼻孔压进去，流经肺部，再从鼻孔抽出来，外加一个动力，以自动循环的方式呼吸，那就省力多了。

从早期的动物试验中吸取教训，1989年，美国天普大学医学院的医生想知道，液体呼吸是否可以帮助患有严重呼吸困难的早产儿，因为所有其他治疗方法都失败了。他们给3个婴儿的肺部部分填充了全氟化合物之后，注意到婴儿的情况有所改善。然而，这3个婴儿最终还是都死了。

7年后，另一个小组利用改进的液体呼吸技术，在13个患有严重呼吸困难的早产婴儿身上尝试全氟化合物液体呼吸。这些婴儿也是预计将无法存活的。他们发现，液体呼吸使大多数婴儿的情况得到改善。这可能是通过减少新生儿肺部的表面张力来实现的。更简单地说，早产儿的肺部还没有为呼吸气体做好准备，而全氟化合物液体为子宫内的羊水和外界空气提供了一座过渡的桥梁。这次试验之后，有8个婴儿存活了下来。

此后，液体呼吸也在患有肺部疾病的危重成人身上试验成功。

更有甚者，在患者肺衰竭、肺部摄入氧气的能力严重下降的情况，可直接将可呼吸液体灌入患者的肛门或直肠来救人一命。目前，這一疗法已在猪身上试验成功。

科学家很早就知道，一些淡水鱼可以通过肠子吸收氧气。在哺乳动物的直肠（肛门是直肠的最末端）中，有一层薄薄的膜，也允许某些化学物质进入血液。因此，他们想知道，哺乳动物是否也可以通过直肠摄入氧气。

最近，日本科学家在猪身上测试了这个想法。他们对4头猪进行了麻醉，将它们放在呼吸机上。猪在麻醉状态下，呼吸速度比正常情况下要低，因此它们的血液中含氧水平下降。随后，他们给其中两头猪的肛门灌入含氧全氟化合物液体，每小时更换一次。他们发现，猪血液中的含氧水平明显上升。通过手术将含氧全氟化合物液体灌入另外两头猪的直肠，也发生了同样的情况。

我们知道，在这次新冠疫情中，很多重症患者的肺部严重损伤，呼吸困难。如果这个新疗法在人身上试验成功，也许能挽救不少人的生命。

一般人以为潜水员是携带氧气瓶潜水的，这是一个误解。氧气虽然是我们必需的，但人长时间呼吸纯氧是会中毒的。潜水员携带的水下呼吸装置，一般称为“水肺”。水肺里装的气体，其实就是压缩空气，其中氮气约占4/5，氧气约占1/5。

除了医学上的应用，液体呼吸的一个潜在应用领域是深海潜水。在电影《深渊》中，一个情节是潜水员呼吸着随身携带的液体，到深海海底去拆除即将爆炸的核弹头。

为什么电影中的潜水员不携带所谓的“水肺”（一种水下呼吸装置）潜水呢？这要从潜水员自身的危险说起。

一般人以为潜水员是携带氧气瓶潜水的，这是一个误解。氧气虽然是我们必需的，但人长时间呼吸纯氧是会中毒的。潜水员携带的水下呼吸装置，一般称为“水肺”。水肺里装的气体，其实就是压缩空气，其中氮气约占4/5，氧气约占1/5。

我们知道，当压强增大，气体的溶解度也会增加。在水面，溶解在血液中的氮气很少，对我们的健康没有什么影响。但在水下，随着下潜深度增加，压强增大，溶解在我们血液中的氮气越来越多。后果是，引发一种类似醉酒的中毒症状，叫“氮麻醉”。此外，当潜水员返回水面时，由于压强骤减，溶解在血液中的氮气析出，在血管里形成一个个小气泡，妨碍血液循环，也会带来严重的后果。这叫“减压病”。

如果下潜深度超过150米，水肺中的氮气往往用氦气替换。氦气的溶解度比氮气小，可以避免“氮麻醉”和减轻“减压病”。但即使这样，依然不能避免一种叫“高压神经综合征”的潜水病，其症状包括头晕、恶心和呕吐，造成不可逆的脑损伤。

在这种情况下，呼吸液体也许是一种替代办法。在肺部有液体的情况下，潜水员肺部的压强更容易适应周遭水压的变化，更重要的是，不必吸入氮气或氦气。

不过，目前的可呼吸液体对于潜水还不实用。为了将血液中由正常代谢所排出的二氧化碳及时清除，对于一个体重70千克的成年人来说，每分钟大约需要吸进又呼出5升全氟化合物液体。这在没有呼吸机的帮助下，几乎是办不到的。所以，潜水员要想实现“自由”呼吸液体的梦想，我们还需要发明更轻的可呼吸液体以及更便于携带的呼吸机器。

◎ 来源|大科技