A toxicidade do oxigênio é uma condição que ocorre quando se respira muito oxigênio puro. O ar respirável contém cerca de 21% de oxigênio; o resto é feito de nitrogênio e uma variedade de outras substâncias. Quando o oxigênio molecular, ou O2, é inalado em uma proporção mais alta, podem ocorrer vários sintomas, incluindo visão em túnel, náusea e inflamação das vias aéreas. Diferentes formas de toxicidade por oxigênio podem resultar de diferentes formas de exposição a níveis elevados de oxigênio. O dano ao sistema nervoso central tende a resultar da exposição de alta pressão e curta duração a níveis elevados de oxigênio, enquanto a exposição de longo prazo a níveis elevados de oxigênio na pressão atmosférica normal tende a causar problemas pulmonares ou oculares.
A toxicidade do sistema nervoso central por oxigênio tende a ocorrer apenas em alta pressão, portanto, é principalmente um problema para mergulhadores e outras pessoas que passam o tempo em condições superiores à pressão atmosférica. Quando um mergulhador avança mais fundo na água, a pressão parcial de quaisquer gases em seu tanque aumenta na proporção de sua profundidade. A toxicidade do sistema nervoso central pelo oxigênio, então, é possível em profundidades suficientes, já que o mergulhador respira oxigênio a uma pressão atmosférica significativamente mais alta do que o normal. Isso pode levar a uma ampla variedade de sintomas, incluindo náuseas; tontura; espasmos; e em casos graves, convulsões e possível morte.
A toxicidade do oxigênio ainda é possível na pressão atmosférica normal; isso ocorre quando a fração de oxigênio no ar é consideravelmente maior do que o normal de aproximadamente 21 por cento. A toxicidade pode ocorrer com 50% de oxigênio ou mais, embora geralmente leve algum tempo, geralmente mais de 24 horas, para que os sintomas apareçam. Perto de 100% de oxigênio, os sintomas podem se manifestar muito mais rapidamente, geralmente após 14 horas, mas às vezes após apenas quatro horas. A toxicidade do oxigênio que ocorre devido à exposição prolongada a altos níveis de oxigênio na pressão atmosférica normal geralmente leva a sintomas pulmonares em vez de sintomas do sistema nervoso central. Esses sintomas incluem inflamação das vias aéreas e dos pulmões, tosse, dificuldade para respirar e febre.
Uma variedade de mecanismos químicos relacionados à respiração celular e ao metabolismo são responsáveis pelos sintomas associados à toxicidade do oxigênio. Embora o oxigênio seja necessário para que a respiração celular ocorra, concentrações acima do normal levam à produção de subprodutos altamente reativos que podem causar danos significativos às células. Espécies químicas altamente reativas semelhantes entram ou são produzidas pelo corpo regularmente, mas o corpo possui muitos sistemas que são capazes de prevenir ou reparar os danos que podem ser causados. Os sistemas corporais não são capazes de acompanhar a produção desses elementos destrutivos em condições elevadas de oxigênio, de modo que ocorre a toxicidade do oxigênio na forma de danos às células.