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【科普】血液明明是红色,为什么血管却呈现蓝色?

来源: 时间:2023-05-17

回想起打点滴的过程,想必各位小伙伴都有些心有余悸吧。打针时,难言的压迫感一定会让不少人别过头去。当针头插入,血液因为血压流入导管时,你有没有想过:我的血明明是红色,可这血管为什么看上去是蓝色的呢?


血色是什么色?

中学生物告诉我们,从心脏出发的动脉血,能将氧气输送到身体各处。释放了氧气之后的血液,则会沿着各级静脉流回心脏。动脉血之所以鲜红,是因为血红蛋白与氧气结合后,能将更多的红光反射进人们眼里;相比之下,静脉血中的血红蛋白脱去一些氧气,吸收的红光变多,反射的红光变少,很难保持动脉血那样鲜红的颜色。抽血时我们看到的暗红色血液,就是静脉血。

更具体地说,在血红蛋白当中,决定颜色的部分其实是血红素(heme)。血红素是一种含铁的卟啉化合物,以铁原子为中心的环状结构包含大量的共轭双键,让分子能够吸收可见光,并显现出特定的颜色。

而氧气遇到血红蛋白后,正是要与血红素中的铁相结合,方能被搬运到其他组织或器官。一个血红蛋白分子最多可以携带四个氧气分子,结合的氧气分子数量不同,血红蛋白吸收光线的波长范围也有所不同。因此,含氧量低的静脉血与含氧量高的动脉血颜色会有区别。

但不论鲜红还是暗红,健康的血液都是红色的,不是蓝色的。那么,透过皮肤,我们看到的蓝色静脉,究竟是怎么回事?


你看到的是什么色?

把一管静脉血摆在眼前和透过皮肤看静脉,是两种不同的情况。

在组成白光的各种色光当中,红光的波长约为625-750纳米,而蓝光的波长约为450-485纳米。通常,波长更长的光线更容易穿透介质,红光穿过皮肤不是一件难事,而蓝光在进入皮肤后,容易被散射到四面八方,更难抵达皮肤深处。

这就好像太阳会释放出各种波长的光,但我们看到的天空却常常是蓝色。大气中存在许多微小颗粒,其直径比那些可见光的波长还短。红光或蓝光都会遇到这些微小颗粒并被散射,不过蓝光由于波长较短,发生的散射也更多。这种现象属于瑞利散射,天空被那些散射光照亮,成为了人类眼里的蓝天。

皮肤里的情况也很相似,一些蓝光在深入皮肤之前,就已经被弹回人们眼里。与容易被散射的蓝光相比,红光有相当一部分可以到达皮肤下的静脉,走过一段更完整的旅程。

当然,红光和蓝光都有可能在穿越皮肤的过程中被吸收,也都有机会到达静脉并在那里被吸收,差别只是最终能反射回眼睛里的红光和蓝光不一样多。我们看到的静脉颜色,也与红光和蓝光返回眼中的比例有关。其实,白光照射到静脉区域,返回的红光通常还是比蓝光多。那么,即便是透过皮肤观察,大多数人也不该看到蓝色静脉。

那我们怎么会以为自己看到的静脉是蓝色的?静脉不是画在一张白纸上,它周围还有粉嫩的皮肤。科学家发现,下方没有静脉的皮肤区域,反射蓝光的量与静脉区差别不大,但反射的红光明显比静脉区多——看起来就更红。而透过皮肤看到的静脉并非不红,只是与旁边的皮肤对比起来可能偏蓝一些,于是被大脑认定为蓝色。

这可以说是一种视错觉,与颜色恒常性有关。颜色恒常性是人类色彩感知系统的一种特性,能让我们在不同光照条件下判断物体的颜色。比如,下图是模拟黄光和蓝光分别照在魔方上的效果,人们很容易从中找出红色方格所在的位置。

但当把这些“红色方格”从原本的环境中提取出来,放进白色背景,人们会感觉它们不再是红色,变成了橙色和紫色。事实上,方格没有变色,是我们识别的结果变了。我们识别出的物体颜色,不仅取决于反射光,还取决于大脑的计算。如此一来,红润皮肤包围中的静脉,被视作蓝色也就不足为奇了。


来源:山东省科协

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