由人类长期生活于陆地上，已经习惯陆地上大气压力，所以一般没有任何反应或不适，但当人们在水中活动及工作时，若要达至安全，了解水中环境对人类身体所产生的物理，化学，病理等变化是非常重要。基本上，水的密度比空气重，声音及光在水中折射度以及传送速度；水的传热速度等等均与如空气不一样；另外人类在潜水的时候为了平衡外间(潜水深度)的压力需要应用压缩空气，而吸入这些压缩空气对机体会产生一些特别生理反应。
大气压力
大气压力由空气中气体对身体各部分上所产生的压力，大气压力由各方面压在身上的不同地方，不同方向压力一样，因此这些压力的效应被中和。
海水压力
指当物体或者受我们的身体浸在海水中，每一单位面积上所感受到的水压力量，与大气压力相近似在同一深度的情况之下，均一地压在身上的不同地方，下潜水深度愈大身体感应的压力亦相应增加，并以每一呎水深增加 0.455psi 压力单位。
最常用的压力计算单位
1 bar = 10.00msw
1 atm = 1.013250 bar = 14.6959 psi = 33.08fsw =1013250kpa
压力 - 所为压力是指每一单位面积上所感受到的力量。
Pressure = Force力/Area面积
温度 - 温度量度的单位有分开华氏及摄氏, 华氏三十二度等如摄氏零度, 潜水最适水温通常是摄氏二十至廿五度。
绝对压力 - 在潜水的领域中，简单的概念可以理解为，作用在身体上的大气压力加上海水压力的总和。
海水
海水中含有地球上七十二种元素，其中最主要性能包括氧，氯，氢，钠钾等等，海水普遍成弱碱性，水温可以由摄氏零下一度至三十度。海水的颜色主要是由海水的光学性质所控制的，即海水对太阳光线的吸收、反射和散射所造成。太阳光光谱是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光复合而成，七色光波长长短不一，从红光到紫光，波长由长渐短，其中波长最长的红光、橙光、黄光穿透能力强，最易被水分子所吸收。于是红光、橙光和黄光在不同的深度时均被完全吸收了，并使海水的温度升高。到一定的深度绿光也被吸收了。而波长较短的蓝光和紫光遇到水分子或其它微粒会四面散开，或反射回来。所以当海水明净清澈时，目光中被海水吸收最少的蓝光和紫光就反射和散射到我们的眼里，此外由于人类眼睛对紫光不敏感，而对蓝光比较敏感，因而我们看见的大海于是就呈现出蓝色了。
如果透明胶樽装海水放在其中，，我们只能见到海水和普通水一样，是透明无色的。当然海水颜色除了受以上因素影响外，还会受到海水中的悬浮物质、微生物，云层等其它因素而影响。
潜水领域中常用的气体定律
根据我们了解的简单气体定律当中，我们知道
“温度”、
“压力” 、
“容量” 三个因素之间存在相互关系。任何一个因素出现变化，均会对其它因素引发出一定的影响。
第一条：波尔气体定论 Boyle’s Law – 当温度以及总的体积不变，气体容量与压力成返比关系。可以简单理解为压力越大气体体积容量越少，压力越少气体体积容量会越大。这条定律与我们经常提及的潜水压力伤(Barotrauma)有关。
第二条：查理士气体定论 Charles’s Law – 当固定气体的压力不变，气体容量与温度成正比关系。可以简单理解为温度上升气体容积会增长，温度下降其体容积缩小。在一般潜水员很少碰到这定律，但是当我们应用压缩机制造压缩气体加入储气气樽，此时储气气樽温度会上升，这个时候我们会把此时储气气樽浸在水中协助降低温度，务求可令到气樽可以储存充足设计容量。这些气樽如果强烈暴晒在阳光之下由于温度上升气体膨胀，会有爆裂的危险。
第三条：道尔顿气体分压定律Dalton’s Law – 当多种混合气体共同存在的时候，他们各自存在的时候所产生的压力相等与他们造成混合气体的气体压力总和。这条定律与混合气体潜水、NITROx潜水、Heliox 潜水、氮醉，氧中毒等等有相当大的关系，将会再相关章节详细讨论。
第四条：亨利气体定律 Henry’s Law – 在固定的单一温度当中，气体溶解在液体的份量与压力成正比。可以简单理解为当压力越大溶解在液体中的气体容量越多，压力越少溶解在液体中的气体容量越少。压力下降的时候多余的气体会释出。这条定律与潜水减压病有莫大关系。
氧气的来源
“分子氧”是一种化学元素，它的化学符号是O，原子序数是8。现今地球空气中以单质形式存在氧气大约含有体积为20.947%。氧元素占整个地壳质量的48.6%，它在地壳中基本上是以氧化物的形式存在的。就整个地球而言，氧的质量分数为15.2%。无论是人、动物还是植物，他们的生物细胞都有类似的组成，其中氧元素占到了65%的质量。
而地球上氧气的来源，仅有10%是由地上的绿色植物提供，其它的90%全来自海洋。海洋中的海藻，透过光合作用，是氧气的重要提供者之一，而深海中的海底断层在流出岩浆时，也会释放出大量的氧气。海洋产生氧气的另一个途径，是海水蒸发为水蒸气之后，会飘浮到大气高层中，而阳光会将水蒸气分解为氢气和氧气，密度较大的氧气下沉之后，便会重新回到地表。
植物仅需少量之氧即可维持生命，在其制造食物过程中，进行光合作用而使二氧化碳分解成氧及碳，前者乃释放到大气中，而后者为植物所吸收，转化成有机体。动物呼吸，吸收氧而排出二气化碳，植物生长，吸收二氧化碳而补充氧，如此相辅相成而达至奇妙之平衡，大气之组成乃得稳定。
原始大气层是充满了甲烷，氨等气体，成初期是不含氧气的。地球为一层厚约数百公里之透明混合气体所包围，因受地球之引力而附着于地球表面，称为大气层。在接近地球表面的空气中，按体积之百分比，氮约占百分之七十八，氧约占百分之二十一，氩、氖、氪、氢、氦，及二氧化碳等构成其余百分之一。大气层氧气的出现源于两种作用，一个是非生物参与的水的光解，一个是生物参与的光合作用。大气层不仅供应生物呼吸所必须之氧，且能于白昼发挥阻挡太阳之强烈紫外光，并于夜晚防止地球表面之温度过度降低。
地球原始大气层系由火山爆发而产生，其主要成分为水蒸气、氮，及二氧化碳。惟二氧化碳能与地表之硅酸钙化合而成石英与碳酸钙，形成地表砂粒岩石之主要成分，二氧化碳因而由原始大气层中消耗殆尽。此点对于生命之形成，极为重要。二氧化碳分子能让可见光通过而增高地表温度，且能阻挡地表所辐射出之红外光，因而产生温室效应，致使大气层之温度显着升高而无法蕴育生命之形成。
原始大气层中之水分子，因受太阳之强烈紫外光辐射而分解成氢及氧，前者随即逸出大气层，后者因能与多种成分化合而形成固态氧化物，亦从大气中消失。
今日大气层中所含大量自由态氧分子，乃生命出现后，逐渐累积之结果。生命的演化过程，是由简单的原子慢慢蜕变成分子，聚合物，以至于细胞和多细胞的复杂生物体。生物体内含有四种主要的元素，即碳、氢、氧和氮。当地球最初形成的时候，这四种元素也以最简单的分子形式出现。这种极端的大气层很早就消失了，取而代之的，是另外一种大气层。它也含有相同的大气元素，但是它含有氢气和元素态的氮；碳多为一氧化碳，甲烷较少。
元素的结合，可以形成简单的分子，如酸、碱、醣和氨基酸等，而聚合物（油脂类，纤维素，核酸和蛋白质等）又是由分子聚合而成。更复杂的分子构造，是具有自组能力的系统。它们形成催化系统和细胞膜等，造成生命，而生命也藉之而得以保存。光合作用加速了大气层氧气的积累，深刻地改变了地球上物种的代谢方式和形态。从考古学上可以发现，大气层含氧量在石炭纪的时候曾经一度上升到了35%。
声音在水中传导的特性
可以简单的这样地说，声音在水中传送速度比空气传导快约四倍，因此声音可以在水中传送得更远。由于有这个特点我们会感觉声音从四方八面传送过来，很难分辨声音的来源，对判断声音的原来位置会感到非常困难。如果我们善用这一特点，潜水艇、轮船的声纳探测系统可以帮助他们安全航行。对潜水员来说，来自声纳系统的强烈水底声音、捕鱼活动的水底爆破、水底建筑活动等等，如果与我们潜水活动相近会可能对我们的耳朵造成伤害。强烈的水底爆破甚至会震伤我们身体，因此潜水员要远离相关的活动地区。
我们平常说话言语沟通是借着空气传导，声音进入我们的耳朵传送到我们的大脑作分析，最后解释为声音。但是声音从空气进入所水这个接口的时候会明显减弱，甚至无法传导。正因为这个原因潜水员在水中没法用正常语言沟通(存在着空气入水接口- “气 - 水”界面)，因此我们只能依靠手势或者灯光讯号作沟通。
热力在水中传导的特性
我们知道人类体表温度以及热力传导方法有(1) 直接传导 (2) 辐射传导 (3) 水蒸气挥发传导等途径。在潜水环境当中直接传导丧失热力是最主要的途径，特别有温差分别大、水温偏低、水流大，剧烈运动等都会加剧热量流失。正因为这样我们需要穿着保护胶衣物减少热力流失达到保温效果。如果长时期浸在低温水中，很容易造成体温过低及虚脱等现
光线在水中传导的特征
在海水的章节中已经提过海水呈现蓝色，主要因为波长较长的红光一早被海水吸收，短波蓝光仍然散射停留在水中令到海水呈蓝色。人类观察事物色彩，认知判断事物的位置往往需要借助光线经过脑部分析才可以得出结果。我们眼睛的角膜上与我们生活的空气中同样存在一过
“气 - 水”接口，正如其它陆地上的生物一样已经习惯了这些接口，才可以利用光线看清楚事物。当我们潜入水中这个界面因此而消失，我们便没法看得清楚。戴上潜水面罩，何以再次人为制造出这个接口令我们在水中继续看得清楚。
不过这个潜水面罩制造出来的人共接口，会令到我们观察水中物体的时候，感觉物体的距离比实际距离拉近了约３分一。同一时间潜水面罩亦令到我们的视野缩小，粗心大意的潜水员，在视野缩小的情况之下会有机会碰伤头部，这点特别留意。
