Inne odpowiedzi tutaj, opisujące toksyczność tlenu, mówią, co może się nie udać, jeśli masz za dużo tlenu, ale nie opisują dwóch ważnych pojęć, które powinny pojawić się wraz z ich opisami. Istnieje również podstawowy problem dotyczący bezpieczeństwa podczas obsługi zbiorników ciśnieniowych o dużej zawartości tlenu.
Ważną właściwością wdychanego tlenu jest jego ciśnienie parcjalne. W normalnych warunkach na poziomie morza ciśnienie parcjalne tlenu wynosi około 0,21 atm. Jest to zgodne z powszechnie znanymi szacunkami, że atmosfera składa się w około 78% z azotu, 21% z tlenu i 1% z „innych”. Dodaje się ciśnienia cząstkowe, aby uzyskać ciśnienie całkowite; to jest prawo Daltona. Dopóki nie używasz toksycznych gazów, możesz zastąpić azot i „inne” innymi gazami, takimi jak hel, o ile utrzymujesz ciśnienie parcjalne tlenu w pobliżu 0,21 i oddychasz powstałą mieszaniną bez negatywnych skutków.
Istnieją dwa zagrożenia, które można zrozumieć, biorąc pod uwagę ciśnienie parcjalne tlenu. Jeśli ciśnienie parcjalne spadnie poniżej około 0,16 atm, normalna osoba doświadcza niedotlenienia. Może się to zdarzyć po wejściu do pomieszczenia, w którym usunięto tlen. Na przykład wejście do pomieszczenia, w którym znajduje się stałe źródło azotu, które stale wypiera powietrze w pomieszczeniu, obniżając stężenie - i ciśnienie parcjalne - tlenu. Innym sposobem jest wejście na szczyty wysokich gór. Całkowite ciśnienie atmosferyczne jest obniżane, a ciśnienie parcjalne tlenu może wynosić nawet 0,07 atm (szczyt Mount Everest), dlatego wspinaczka na bardzo dużą wysokość wymaga posiadania dodatkowego tlenu. Trzeci sposób to „kręcenie się po okolicy” ze zbiornikami helu - wielokrotne wdychanie helu w celu wytworzenia bardzo wysokich głosów pozbawia organizm tlenu, a ciśnienie parcjalne rozpuszczonego tlenu w organizmie spada, być może prowadząc do utraty przytomności.
Alternatywnie, jeśli ciśnienie parcjalne wzrośnie powyżej około 1,4 atm, normalna osoba doświadcza hiperoksji, która może prowadzić do toksyczności tlenowej (opisanej w innych odpowiedziach). Przy 1,6 atm ryzyko toksyczności tlenowej ośrodkowego układu nerwowego jest bardzo wysokie. Więc nie reguluj ciśnienia tak wysoko? Jest pewien problem. Gdybyś miał zrobić fajkę o długości 10 stóp i zanurkować na dno basenu, aby z niej skorzystać, nie wykonałbyś wdechu. Ciśnienie powietrza w ustach wynosi około 1 atm, ponieważ 10-stopowa kolumna powietrza w fajce nie waży zbyt wiele. Ciśnienie wody próbującej wycisnąć z ciebie powietrze (jak tubka pasty do zębów) wynosi około 1,3 atm. Twoja przepona nie jest wystarczająco mocna, aby przezwyciężyć ściskanie i wypełnić płuca powietrzem. Nurkowie rozwiązują ten problem, stosując regulator (w szczególności zawór dozujący), który umożliwia osiągnięcie ciśnienia gazu na wylocie bardzo zbliżonego do ciśnienia otoczenia. Głównym zadaniem reduktora jest redukcja bardzo wysokiego ciśnienia wewnątrz zbiornika do znacznie niższego ciśnienia na wylocie. Zawór dozujący próbuje dostarczyć gaz tylko wtedy, gdy nurek wdycha powietrze i próbuje dostarczyć go przy ciśnieniu zbliżonym do otoczenia. Zauważ, że na głębokości ciśnienie otoczenia może być znacznie większe niż 1 atm, zwiększając się o około 1 atm na 10 m (lub 33 stopy). Gdyby regulator dostarczał normalne powietrze pod ciśnieniem 2 atm, ciśnienie parcjalne tlenu wyniosłoby 0,42 atm. Jeśli przy 3 atm, 0,63 atm. Kiedy nurek schodzi na dół, ciśnienie parcjalne tlenu automatycznie wzrasta w wyniku konieczności zwiększenia ciśnienia gazu, aby umożliwić nurkowi nadmuchanie płuc. Około 65 m (220 stóp) ciśnienie parcjalne tlenu w „mieszance powietrza” byłoby wystarczająco wysokie, aby grozić hiperoksją i innymi niebezpiecznymi konsekwencjami.
Teraz wyobraź sobie butlę gazową zawierającą 100% tlenu. Jeśli oddychamy nim na powierzchni, ciśnienie parcjalne tlenu wynosi 1 atm - wysokie, ale nie niebezpieczne. Na głębokości 10 m ciśnienie parcjalne dostarczanego tlenu wynosi 2 atm - przekraczając dopuszczalne limity ekspozycji. To jest ogólny wzorzec - podniesienie udziału tlenu w gazach nurkowych zmniejsza maksymalną głębokość nurkowania.
I nie można znacznie obniżyć ciśnienia parcjalnego, ponieważ dolna granica, 0,16 atm, to nie jest dużo niższa niż 0,21 atmosfery na poziomie morza.
Jedną z ogólnych kategorii rozwiązań jest zmiana mieszanin gazowych na różnych głębokościach. Jest to skomplikowane, wymaga dużo planowania i wykracza poza zakres twojego pytania. Ale z pewnością nie jest to tak proste, jak tylko uproszczenie mieszanin gazowych lub po prostu podniesienie ciśnienia parcjalnego tlenu.
Ponadto sprężony tlen jest stosunkowo uciążliwym gazem. Sam nie jest łatwopalny, ale sprawia, że każda znajdująca się w pobliżu organiczna rzecz jest łatwopalna. Na przykład użycie smaru lub oleju na złączce tlenowej lub w jej pobliżu grozi samozapłonem smaru lub oleju. Samo smarowanie dłoni podczas obsługi sprzętu do uzupełniania tlenu (z niewielkim wyciekiem) może spowodować poparzenie dłoni.