Todas las células vivas de nuestro cuerpo requieren captar oxígeno y eliminar dióxido de carbono para sobrevivir, para ello respiramos aire, que contiene 21% de oxígeno. Éste, por tanto, es indispensable para asegurar la vida, pero tanto el exceso como el defecto del mismo pueden resultar fatales. El problema del oxígeno para los buceadores radica en que a presiones elevadas tiene efectos tóxicos sobre el organismo. Estos efectos nocivos pueden surgir tanto en situaciones en las que el oxígeno sea el único gas respiratorio o bien forme parte de mezclas respiratorias, como por ejemplo, el aire o el nitrox.
La necesidad de oxígeno de cada organismo es muy variable. Se modifica en función de las condiciones metabólicas, del estado de trabajo o reposo, de eventuales condiciones patológicas (fiebre) o fisiológicas (digestión). Además, los diferentes tejidos dentro del mismo organismo no consumen oxígeno por igual.

Para que todas las funciones del cuerpo se realicen normalmente es necesario que la presión parcial de este gas se encuentre entre 0.20 y 0.21 atmósferas. Esta situación es conocida como normoxia. Resulta imprescindible comprender que la acción de un gas determinado depende de su presión parcial, es decir, de la presión que ejerce cada gas por sí sólo en la totalidad de la mezcla, o lo que es lo mismo, del producto de su concentración por la presión absoluta de nuestro entorno, que se expresa normalmente como una fracción decimal. Así, en el medio terrestre es fácil calcularlo: la presión atmosférica ejercida sobre nosotros es de 1atm, por lo que se deduce, que la presión parcial del oxígeno es 0.21 atm (1atm x 0.21 = 0.21atm). Buceando la presión parcial de un gas aumenta cuando aumenta la profundidad de la inmersión, debido a que en el medio marino la presión absoluta va aumentando cada 10 m 1 atmósfera. Esto explicaría básicamente como una mezcla respiratoria es tolerada sin problemas en superficie y puede ser tóxica a partir de una cierta profundidad.

El oxígeno es capaz de mantener la vida a presiones parciales entre 0.16 atm y 0.5 atm. Por debajo del límite inferior se producen síntomas de hipoxia, con 0.10 atm la persona pierde la consciencia y con menos, el organismo entra en coma o muere.
Con respecto a los límites superiores, no se debe usar nunca oxígeno a presiones parciales superiores a 1.6 atm, aunque el límite operativo recomendado y permitido en España es de 1.4 atm. Si buceamos con aire comprimido, y para comprender mejor los límites, estamos hablando de 66 m y 56 m respectivamente. Si en vez de respirar con aire comprimido que posee un 21% de oxígeno, respiramos oxígeno puro, por tanto el 100%, hablamos de tan sólo 6 metros de profundidad (1.6 atm x 1 = 1,6 atm).

Los fenómenos de hiperoxia, están sujetos a variaciones. Algunos factores que afectan a la toxicidad pueden ser:

-La susceptibilidad de cada individuo, muy variable de un día a otro.
-La temperaturas extremas, tanto el frío como el calor.
-El esfuerzo físico realizado por el buceador.
-La deshidratación (pérdida de líquido corporal).
-La profundidad (sobrepasar los límites).

El oxígeno provoca 2 cuadros clínicos bien definidos.

1. Toxicidad pulmonar (Efecto Paul Bert). Afecta principalmente a buceadores. Se trata de un cuadro tóxico que aparece tras exposiciones relativamente breves y de aparición muy rápida. Se puede hablar de tres fases: una primera fase denominada Tónica, que dura apenas un minuto, y que se caracteriza por las contracciones generalizadas, principalmente en hiperextensión. La siguiente fase se denomina Clónica y puede durar entre 2 y 3 minutos. Los síntomas generales son espasmos y convulsiones, mordedura de la lengua y emisión de orina. La última fase, fase Depresiva es la más larga, dura aproximadamente 10 minutos, y en ella el cuerpo se relaja, se recupera la consciencia en el caso que se hubiera perdido en la primera fase, y el buceador permanecerá adormilado durante varias horas, sin recordar, al despertarse, que ocurrió durante la crisis. Es importante conocer que ante un buceador con una crisis de este tipo bajo el agua, no se debe sacar al buceador hasta la fase 3, puesto que las convulsiones ponen en peligro al mismo por el riesgo de sufrir traumatismos o sobrepresión pulmonar.

2. Toxicidad del Sistema Nervioso (Efecto Lorrain Smith). Es un efecto de aparición muy lenta que depende del valor de la presión parcial del oxígeno y se establece tras varias horas de exposición. Se manifiesta clínicamente como una neumonía (disnea, expectoración, tos, disminución de la capacidad vital pulmonar, etc). A presión atmosférica y respirando oxígeno puro, aparece a las 24 horas. En los buceadores se necesitan al menos 10 horas a 6 metros para que aparezcan los síntomas. Por este motivo, no tiene una gran relevancia en el buceo.

Para evitar la intoxicación por oxígeno es fundamental respetar los límites de profundidad para cada una de las mezclas respiradoras. El único tratamiento para ambos casos consiste en reducir la presión parcial de oxígeno, hasta la desaparición de los síntomas.