Was wären die Auswirkungen auf den menschlichen Körper, wenn der Sauerstoffgehalt stark ansteigt?

30 % Sauerstoffgehalt sind keine große Sache, was die Atmung betrifft. Sie würden bei Ausdauerveranstaltungen bessere Leistungen erbringen, da es einfacher ist, mehr Sauerstoff in Ihr System zu bekommen, aber Ihr Körper würde sich anpassen.

100 % Sauerstoff kann gefährlich oder sogar giftig sein, aber eine relativ bescheidene Erhöhung auf 30 % wird wahrscheinlich nicht viele Nebenwirkungen auf den Menschen haben.

Es wird jedoch eine große Nebenwirkung geben – Feuer.

Bei 30 % Sauerstoffgehalt brennen Feuer schneller, heißer und leichter. Selbst nasse Vegetation brennt und Waldbrände könnten leicht durch alle Gebiete mit verfügbarem Brennstoff fegen.

Kurz gesagt: Keine Vorteile, keine kurzfristigen Schäden. Aber durchaus auch nachteilige Langzeitwirkungen.

Ein normaler Mensch atmet in Ruhe und unter normalen Bedingungen etwa 7 1/2 bis 8 Liter pro Minute und enthält dabei 1,6 bis 1,7 Liter Sauerstoff. Nur etwa 0,3 Liter gelangen ins Blut.

Patienten mit Hypoxie werden häufig mit Sauerstoff versorgt. Die "Standard"-Menge beträgt 2 Liter pro Minute, was effektiv eine Verdoppelung der normalen Sauerstoffmenge bedeutet. In der Notfallversorgung sind 5-6 Liter pro Minute keine Seltenheit, wenn auch nur kurzzeitig.
Keine dieser Dosen wird normalerweise über Monate oder Jahre aufrechterhalten, daher ist es schwer zu sagen, welche Langzeitwirkungen sie haben können (na ja, 5-6 Liter führen sicherlich über einen längeren Zeitraum zu Lungenschäden, aber Sie könnten durchaus möglicherweise jahrelang 2 Liter unterstützen).

Die Sättigung liegt bei gesunden Menschen in normaler Atmosphäre unter Normaldruck etwas unter 100 % (etwa 95-98 %), es sei denn, Sie haben einen wirklich schlimmen Kater oder eine Erkrankung wie COPD (dann können Sie etwa 91-92 % oder so haben).

Eine Verdoppelung, Verdreifachung oder Vervierfachung der Sauerstoffmenge (ohne erhöhten Druck, damit Sauerstoff in wässrige Lösung geht) kann also keinen messbaren positiven Effekt haben, da die Sättigung unmöglich über 100 % gehen kann und ohnehin schon da ist.

Andererseits ist Sauerstoff ein Radikal, und abgesehen davon, dass es bei sehr hohen Dosen direkt neurotoxisch ist und bei sehr hohen Dosen Lungengewebe direkt schädigt, erhöht eine mäßig erhöhte Sauerstoffexposition schließlich die Zellalterung und das Krebsrisiko (insbesondere in „exponiertem“ Gewebe). wie die Lunge).

Höhere, nicht sofort toxische Sauerstoffkonzentrationen können auch nicht vernachlässigbare Auswirkungen auf Geräte und Umwelt haben, die sich indirekt auf den Menschen auswirken können:

• höhere Ozonwerte
• erhöhte Rostneigung von Metallen
• erhöhte Neigung einiger organischer Materialien zu Alterung und Zerfall sowie zum Ausbleichen
• Brandbeschleuniger, sprühende Funken
• beschleunigtes Wachstum von aeroben oder opportunistisch aeroben Mikroorganismen (einige Pilze, die meisten Hefen und einige Bakterien)

Arthropoden würden sich entwickeln, um größer zu werden. Im Paläozoikum, als der Sauerstoffgehalt höher war als heute, durchstreiften riesige Insekten die Erdoberfläche.

Die meisten anderen Tiere und Pflanzen würden sich als Reaktion darauf entwickeln. Einige dieser Entwicklungen wären problematisch, andere nicht. Die Menschen sind keine Ausnahme, und eine Rasse von Riesen kann sich entwickeln. In einigen Gebieten ist es normal, viele Menschen mit einer Körpergröße von mehr als 2 Metern anzutreffen.

Feuer werden viel mehr brennen. Wie von @TimB erklärt.

Die Menschen werden stärker und besser geeignet für harte Arbeit. Wie von @ArtOfCode erklärt.

Der aktuelle atmosphärische O2-Gehalt liegt bei etwa 21 %, obwohl der Sauerstoffkompensationspunkt, der von C3-Anlagen diktiert wird, die unseren O2 produzieren, ihn auf etwa 23 % beim derzeitigen CO2-Gehalt begrenzt. Höhere CO2-Werte ermöglichen erhöhte Photosyntheseraten und einen entsprechend höheren atmosphärischen O2%-Wert.

220 ppm CO2 hat eine obere O2-Grenze von 23 % O2. 350 ppm CO2 hat eine obere O2-Grenze von 27 % O2. 700 ppm CO2 hat eine obere O2-Grenze von 35 % O2.

Diese Grenzen sind "theoretische Höchstwerte", die Sie aufgrund des O2-Verbrauchs sowohl aus dem organischen Stoffwechsel als auch aus der anorganischen O2-Fixierung (dh Rost und andere Metalloxidationen) niemals erreichen werden. Sobald Sie den O2-Kompensationspunkt erreicht haben, hören die Pflanzen auf zu wachsen ... sie erreichen einen Punkt, an dem der O2-Spiegel eine kompensierende Kraft auf Enzyme ausübt, die die Produktion von Rubisco stoppen.

Was bedeutet das in modernen Begriffen? naja ... wir haben die vulkanische Aktivität erhöht, massive Waldbrände in Thialand und Brasilien, die den CO2-Gehalt seit 1800 in die Höhe getrieben haben. Der Anstieg des CO2 erhöht die maximale O2-Konzentration und damit die möglichen pflanzlichen Biowerte (dh mehr Ernten, schnelleres Wachstum). von Pflanzen/Lebensmitteln).

Die globalen O2-Werte bewegen sich SEHR langsam, obwohl es erwähnenswert ist, dass vergangene CO2-Werte um 1500 ppm mit etwa 35 % O2 korrelierten, sodass sie selbst bei hohen Kompensationspunkten (Maximalwerten) nie sehr hoch waren.

Menschen können angeblich den ganzen Tag ohne Probleme 50 % O2 atmen, und Taucher wie ich können Nitrox-Zertifizierungen erhalten, um 40 % Nitrox (40 % O2 mit 60 % N2) für flache Tauchgänge zu verwenden (je höher O2 %, desto weniger % N2 in der Mischung, um die Stickstoffgasaufnahme im Blut zu verlangsamen ... im Grunde verwenden wir es, um längere Tauchgänge ohne Dekompression zu machen).

Ihre Frage zu 30 % ist interessant. 1) es würde Ausdauersportlern ein höheres „effektives“ VO2max geben und Marathonläufern theoretisch erlauben, mit etwas höherer Geschwindigkeit/Anstrengung zu laufen, während sie in der aeroben Trainingszone bleiben. Das bedeutet nicht, dass sie weiter gehen könnten, die Gesamtenergie basiert auf den verfügbaren Kalorien ... nur, dass sie die gleiche Energie schneller verbrennen könnten. ;)

2) Sprinter und andere anaerobe Aktivitäten wären nicht betroffen ... mit Ausnahme der Erholungsraten! Hockeyspieler, Basketballer, Fußballer usw., bei denen Stop-and-Go-Windspuren üblich sind, könnten kürzere Erholungszeiten erfahren (dh Hockeyspieler könnten nach kürzeren Pausen wieder aufs Eis gehen, ohne dass sich Milchsäure ansammelt). Sogar im heutigen Profisport sehen Sie dies an der Seitenlinie von Fußball und Hockeybänken, wo verärgerte Allstars eine O2-Maske tragen, um Milchsäure zu reduzieren. Man könnte also öfter sprinten, aber nicht unbedingt schneller.

3) Insekten wären nicht größer. Es wurde ursprünglich angenommen, dass die Rieseninsekten in vergangenen Epochen von der O2-Absorption stammen, aber Studien in Überdruckkammern haben gezeigt, dass die O2-Absorptionsraten keine limitierenden Faktoren sind. Die meisten Wissenschaftler führen uralte Rieseneinsätze auf einen Mangel an Raubtieren in dieser Zeit und einen Überfluss an Nahrung zurück. Sie haben einfach lange gelebt und sich gut ernährt (zusätzlich zu Theorien über unbestimmtes Wachstum und genetische Unterschiede bei den Vorfahren).

4) Brandgefahren können ein Problem sein, obwohl eine erhöhte Oxygenierungsrate von Metallen und das Verderben von Lebensmitteln sicherlich die häufigsten Probleme wären.

5) Schließlich ist es erwähnenswert, dass der CO2-Spiegel in Ihrem Blut Ihr Gehirn zum Atmen anregt. Die peripheren Chemorezeptoren in Ihren Halsschlagadern lösen Atemzüge aus, wenn die CO2-Konzentration auf 40 mmHg ansteigt. Die CO2-Werte in Ihrem Blut variieren zwischen Atemzügen von 35 bis etwa 45 mmHg und werden durch Stoffwechselmittel erzeugt. Beeinträchtigt ein zunehmender atmosphärischer CO2-Gehalt also Ihre Atmungsfähigkeit? Nö. 40 mmHg, die in Ihrem Blut und Ihrem Lungenalveolarraum gefunden werden, sind 53000 ppm ... weshalb es aus Ihrem Blut in den Lungenraum diffundiert (da Luft nur ~400 ppm enthält). Erhöhte CO2- und O2-Werte sollten Ihre Fähigkeit, die Atmung unbewusst auszulösen, nicht beeinträchtigen. ;)

Es wäre genial. Eine Atmosphäre mit 30 % Sauerstoff würde bedeuten, dass unser menschlicher Körper mehr Sauerstoff zur Verfügung hat und mehr in einem einzigen Atemzug aufnehmen würde; Dies bedeutet, dass wir in Zeiten der Not schneller atmen könnten, was uns mehr Kraft gibt usw. Wenn wir diese zusätzliche Kraft jedoch häufig verwenden, ist es durchaus möglich, dass wir mehr Nahrung benötigen, um die ebenfalls benötigte Glukose zuzuführen Atmung.

Als Asthmatiker, der als Kind ein paar Mal an einen Vernebler angeschlossen war, erinnere ich mich, dass ich mich krank fühlte und sogar ein- oder zweimal davon erbrach.

Zugegeben, der Vernebler enthielt auch Medikamente in Form von Dampf, aber der Arzt schien zu glauben, dass der erhöhte Sauerstoffanteil wahrscheinlich die Ursache für die Übelkeit und das anschließende Erbrechen war.

Bei 30 % O ₂ in einer Atmosphäre von 101,325 kPa wäre der Sauerstoffpartialdruck: (Ich werde nur die 3 Hauptgase in der Atmosphäre verwenden, um ihn zu berechnen: ~1 % Fehler ):

Normal: 19,14 kPa O ₂

Denken Sie daran, dass ein Feuer die Heizung verbrennt und ein Waldbrand häufiger, heißer und gefährlicher wird.

Wenn Sie mehr wissen möchten, können Sie andere meiner Antworten wie diese ( + Erklärung größerer Insekten! ) und diese (Erklärung einiger Gase und mehr über O ₂ -Werte) überprüfen.

Ich würde auch vermuten, dass es unsere Lebensdauer stark verkürzen würde, da Sauerstoff der Hauptgrund dafür ist, dass die Zellwände zerfallen und altern. Dies wird als Oxidation bezeichnet und ist die direkte Ursache dafür, warum Antioxidantien für Ihre Alterserwartung von Vorteil sein sollen.