La toxicidad por oxígeno es una condición que ocurre cuando uno respira demasiado oxígeno puro. El aire respirable contiene aproximadamente un 21 por ciento de oxígeno; el resto se compone de nitrógeno y una variedad de otras sustancias. Cuando se inhala oxígeno molecular u O2 en una proporción más alta, pueden producirse una variedad de síntomas que incluyen visión de túnel, náuseas e inflamación de las vías respiratorias. Diferentes formas de toxicidad por oxígeno pueden resultar de diferentes formas de exposición a niveles elevados de oxígeno. El daño al sistema nervioso central tiende a ser el resultado de una exposición de corta duración y alta presión a niveles elevados de oxígeno, mientras que la exposición a niveles más largos de oxígeno a una presión atmosférica normal tiende a provocar problemas pulmonares u oculares.
La toxicidad por oxígeno del sistema nervioso central tiende a ocurrir solo a alta presión, por lo que es principalmente un problema para los buzos y otras personas que pasan tiempo en condiciones más altas que la presión atmosférica. Cuando un buceador avanza más profundamente en el agua, la presión parcial de cualquier gas en su tanque aumenta en proporción a su profundidad. La toxicidad por oxígeno del sistema nervioso central, entonces, es posible a profundidades suficientes ya que el buzo respira oxígeno a una presión atmosférica significativamente más alta que la normal. Esto puede provocar una amplia variedad de síntomas, incluidas náuseas; mareo; espasmos y en casos graves, convulsiones y posible muerte.
La toxicidad por oxígeno todavía es posible a presión atmosférica normal; esto ocurre cuando la fracción de oxígeno en el aire es considerablemente más alta que la normal de aproximadamente el 21 por ciento. La toxicidad puede ocurrir al 50 por ciento de oxígeno o más, aunque generalmente toma bastante tiempo, generalmente más de 24 horas, para que se presenten los síntomas. Cerca del 100 por ciento de oxígeno, los síntomas pueden presentarse mucho más rápidamente, generalmente después de 14 horas, pero a veces después de tan solo cuatro horas. La toxicidad por oxígeno que ocurre debido a la exposición prolongada a altos niveles de oxígeno a presión atmosférica normal generalmente conduce a síntomas pulmonares más que a síntomas del sistema nervioso central. Dichos síntomas incluyen inflamación de las vías respiratorias y los pulmones, tos, dificultad para respirar y fiebre.
Una variedad de mecanismos químicos relacionados con la respiración celular y el metabolismo son responsables de los síntomas asociados con la toxicidad por oxígeno. Si bien se necesita oxígeno para que se produzca la respiración celular, las concentraciones más altas de lo normal conducen a la producción de subproductos altamente reactivos que pueden causar un daño significativo a las células. Especies químicas similares altamente reactivas ingresan o son producidas por el cuerpo con regularidad, pero el cuerpo posee muchos sistemas que pueden prevenir o reparar los daños que puedan ser causados. Los sistemas corporales no pueden seguir el ritmo de la producción de estos elementos destructivos en condiciones de oxígeno elevado, por lo que se produce toxicidad por oxígeno en forma de daño celular.