La tossicità dell’ossigeno è una condizione che si verifica quando si respira troppo ossigeno puro. L’aria respirabile contiene circa il 21% di ossigeno; il resto è costituito da azoto e da una varietà di altre sostanze. Quando l’ossigeno molecolare, o O2, viene inalato a un rapporto più elevato, possono verificarsi una varietà di sintomi tra cui visione a tunnel, nausea e infiammazione delle vie aeree. Diverse forme di tossicità dell’ossigeno possono derivare da diverse forme di esposizione a livelli elevati di ossigeno. Il danno al sistema nervoso centrale tende a derivare da un’esposizione ad alta pressione e di breve durata a livelli di ossigeno elevati, mentre l’esposizione a lungo termine a livelli di ossigeno elevati a pressione atmosferica normale tende a portare a problemi polmonari o oculari.
La tossicità dell’ossigeno del sistema nervoso centrale tende a verificarsi solo ad alta pressione, quindi è principalmente un problema per i subacquei e altri che trascorrono del tempo in condizioni superiori alla pressione atmosferica. Quando un subacqueo avanza più in profondità nell’acqua, la pressione parziale di qualsiasi gas nella sua bombola aumenta in proporzione alla sua profondità. La tossicità dell’ossigeno del sistema nervoso centrale, quindi, è possibile a profondità sufficienti poiché il subacqueo respira ossigeno a una pressione atmosferica significativamente superiore alla normale. Questo può portare a un’ampia varietà di sintomi, inclusa la nausea; vertigini; spasmi; e nei casi più gravi, convulsioni e possibile morte.
La tossicità dell’ossigeno è ancora possibile a pressione atmosferica normale; ciò si verifica quando la frazione di ossigeno nell’aria è notevolmente superiore al normale di circa il 21 percento. La tossicità può verificarsi con il 50 percento di ossigeno o più, anche se generalmente ci vuole un po’ di tempo, di solito più di 24 ore, prima che i sintomi si presentino. A un livello di ossigeno più vicino al 100%, i sintomi possono presentarsi molto più rapidamente, generalmente dopo 14 ore, ma a volte dopo appena quattro ore. La tossicità dell’ossigeno che si verifica a causa dell’esposizione prolungata a livelli elevati di ossigeno a pressione atmosferica normale generalmente porta a sintomi polmonari piuttosto che a sintomi del sistema nervoso centrale. Tali sintomi includono infiammazione delle vie aeree e dei polmoni, tosse, difficoltà respiratorie e febbre.
Una varietà di meccanismi chimici legati alla respirazione cellulare e al metabolismo sono responsabili dei sintomi associati alla tossicità dell’ossigeno. Mentre l’ossigeno è necessario per la respirazione cellulare, concentrazioni superiori al normale portano alla produzione di sottoprodotti altamente reattivi che possono causare danni significativi alle cellule. Specie chimiche simili altamente reattive entrano o sono prodotte dal corpo regolarmente, ma il corpo possiede molti sistemi in grado di prevenire o riparare i danni che possono essere causati. I sistemi corporei non sono in grado di tenere il passo con la produzione di questi elementi distruttivi in condizioni di ossigeno elevate, quindi si verifica la tossicità dell’ossigeno sotto forma di danno cellulare.