呼吸：化学反应的开始
1. 你的第一次呼吸
当你用一声啼哭宣告自己降临到这个世界的同时，你便开始了自己
的第一次呼吸。从此，你也将开启一段属于你自己的“化学人
生”。
在我们不算漫长的生命里，时时刻刻都离不开的是复杂而又规律的
化学反应。看似习以为常的一呼一吸，却有成千上万个反应在你的
体内进行。
当你离开母体的那一刻，胸腔在大脑的指挥下，经由鼻孔和气管，
吸入了几十毫升空气；1.5秒之后，你的胸腔经由气管和鼻孔反向释
放出几乎同样体积的气体。你紧闭双眼，并不知道无意间呼出的气
体，此刻已被接生的医生们感知到。他们兴奋地告诉你的母
亲：“一切正常”。你的母亲刚刚经历剧烈的妊娠疼痛，此刻面色
惨白，满头大汗，但还是努力地挤出欣慰的笑容。是的，你的降
临，意味着在你家一个新的时代开启了。
在那时，你显然并不知道，就是这短暂的1.5秒，对你而言是一段极
其重要的开始，它甚至可以决定你的生死。
2. “稀薄”的空气
如今的你肯定明白，呼吸是机体同外界环境进行交换的整个过程，
吸入的气体便是空气。
空气中所含的，并非都是我们身体需要的物质。准确来说，它是一
种混合物，其中氧气的体积分数约为21%，是我们生命所需的。剩下
约79%的气体对我们来说都没什么用，你吸入了它们，并很快又将它
们原封不动地呼了出来。
一般情况下，氮气占到空气的约78%。此外，空气中还有少量惰性气
体，诸如氖、氩、氪、氙之类的，它们在空气中总共仅占1%左右。
顾名思义，惰性气体的秉性就是有些“冷漠”，所以它们不会在你
的身体内发生作用。不过，关于氮气，就不是一两句话能说明白
了。
的确，你也不能吸收空气中的氮气，这不能不说是个遗憾。对于任
何生物来说，氮元素都无比重要。只有极少数微生物能够吸收氮气
并将它转化为自己所需的原料。我们最熟悉的豆科植物能够利用氮
气，也不过是托了“根瘤菌”的福而已。“根瘤菌”等微生物在豆
科植物的根上聚集形成肿块，在帮助植物吸收氮气的同时，也给自
己安了一个家。
对人类而言，空气中的氮气并非真的无用。相反，如果没有氮气，
人类也无法延续自己的呼吸。人类每时每刻都不能离开氧气，但是
如果长时间吸入纯氧，身体中就会产生过多的自由基。这些自由基
造成的伤害是致命的。可见，稀释氧气是氮气的关键作用。人类还
真应该感谢氮气。事实上，即便遭受伤病的患者需要紧急吸氧，氧
气管里传输的通常也是被氮气稀释之后的氧气。
所以，我们不要嫌弃空气中的氧气“稀薄”。只有这浓度刚刚好的
氧气，才能保障我们自由地呼吸。
3. 不一样地吸和呼
你的每一次呼吸，吸入的是空气，呼出的是否还是空气呢？
并不是。从科学的角度评判，吸入和呼出的气体有着很大区别。
正如前面所说，在吸入和呼出的空气中，氮气和惰性气体并没有发
生任何改变，但是氧气的浓度却有了明显改变（约从21%降到16%左
右），取而代之的，是二氧化碳和水蒸气。
在空气中，二氧化碳和水蒸气的占比都很小：二氧化碳的浓度只有
约0.04%；水蒸气的变化幅度较大，湿润的地区可以达到0.5%左右，
干燥的沙漠中几乎为零。
当然，你很容易就能感受到它们在空气中的变化。
当二氧化碳在空气中的占比升高到0.1%左右时，你就会感到昏昏欲
睡；如果达到0.5%或更高，那么你就会感到窒息，甚至为此付出生
命的代价。很多时候，所谓的“缺氧”并不是氧气不足，而是二氧
化碳太多。
至于水蒸气，你感受起来就更容易了。通常来说，没有人喜欢过于
干燥的气候，因为干燥的气候会引起呼吸系统的不舒适感。更为重
要的是，人体的皮肤布满了汗腺，虽然不会呼吸，但它却拥有良好
的透气性。数百万年前，正是因为发达的排汗系统带来的高效散
热，人类的祖先在依靠耐力比拼的严酷竞争中获得优势。因此，长
期置身于干燥的空气中，你会面临失水的困境。
不过，处于过于湿润的环境，同样会令人不适。你一定注意过，当
雨季来临的时候，居住环境总是会被各种霉菌占领，衣物上也会产
生难闻的气味。这就是高湿度带来的直接后果。高湿度是微生物滋
生的有利条件。微生物的快速繁殖，会给人类生活带来极大不便。
如果你留心观察，大概还会注意到，空气过于湿润的时候，人的浑
身都是懒散的。另外，高湿度还会改变人体的激素分泌水平，身体
也会变得不那么兴奋。
现在你一定已经意识到，我们的身体正在不停地向空气中释放二氧
化碳和水蒸气。某种程度上说，我们呼出的气体更像是“汽车尾
气”。在不通风的房间内生活，二氧化碳和水蒸气的浓度会上升。
此时，如果二氧化碳难以被周边环境吸收，身体便会受到影响。
不过，你从身体内排出的废气，也不是一无是处。检测身体排出气
体的成分，可以判断人的身体状况。
这一点对你来说或许有所耳闻，警察检查酒驾便是借助了这一原
理。刚喝过酒的人，血液中也会含有酒精。通过呼吸，酒精也会从
血液中挥发。这时只要检查呼出的气体中含有多少酒精，也就能大
致判断出此前喝过多少酒了。
自然界的碳原子有三种同位素， 14 C（C代表碳元素，而14则是这种
同位素的原子量）是其中的一种，并且具有放射性。 14 C能释放出一
些射线，所以跟踪起来十分方便。你所呼出的二氧化碳中的碳原子
都来自于被你分解的食物——事实上，不仅是你，寄生在你身体里
的各种微生物也是如此。在这些微生物中，有一种叫“幽门螺杆
菌”的，非常值得关注，因为它喜欢藏身于人类的胃里，并能诱发
胃炎、胃溃疡甚至胃癌等疾病。它喜好分解的尿素，恰好人类不能
分解。如果你想知道自己有没有被这种微生物感染，只需要吃下一
片含有 14 C的尿素药丸，然后再检测呼出的气体中有多少 14 C，就可以
判断幽门螺杆菌是否存在了。
总而言之，你呼出的气体已不再是你吸入的气体，但这并非坏事，
因为只有这样，才能证实你作为生命的存在。令人好奇的是，在你
呼吸的那几秒钟，空气在你的身体里都做了些什么？
4. 血液里的搬运工
要想知道身体中空气所发生的变化，你需要研究空气在身体里的行
动轨迹。
顺着口鼻腔，空气进入身体后的第一站是肺部。肺就好比是一个过
滤器。在肺部，一些固态的小颗粒被过滤，氮气和惰性气体也被截
留，只剩下氧气顺利地通过重重关卡，从肺泡转移到血液中。