有没有可能，氧气是种慢性毒气，通常需要 70-100 年来杀死人类？

非诚勿扰孟非

虽然看起来可能荒唐，但不失为一个可讨论的问题，有没有这种可能性呢？
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虽然说没有氧气人肯定活不了，但是貌似氧气也会对身体造成不可逆转的伤害，有没有可能氧气其实是一种慢性毒气，会缓慢的杀死人类。又或者氧气是一种既能维持生命又能伤害生命的东西？（搬运了下某题主的答案，字数太多，做了残暴的删减，可读性看起来大大下降了 ，期待更好的修改，各位别直接改回原题哈）

原文地址：https://www.zhihu.com/question/59697770

卡卡

不要贩卖“脱离剂量谈毒性都是耍流氓”的老梗了，让老夫上干货：是的，氧气确实有毒，特定条件下不是慢慢杀人，而且会迅速要命，还曾经差点灭光地球生物！待本文细细道来。
1) 生命为什么一定需要氧气？
真要这么问，很多知友会义正词严的告诉你：先问是不是，再问为什么（严肃脸）。在地球形成生命之初，生命是不需要氧气的——因为地球最初的大气层中就几乎没有氧气，而仅有氮气、二氧化碳、甲烷等。



地球最初十多亿年大气中没有氧（上下两根线分别是估值上下限）

连带的结果就是，在地球原初海洋中也没氧气；38亿年前出现的第一批海洋生物，也不依赖于氧气存活。直到今天，还有一大票生物（多数是细菌、真菌）遇了氧就不能活（专性厌氧）、有没有氧都能活（兼性厌氧）、有一丁点氧就能活（微需氧生物）。
2) 氧气差点害死地球生物
后来进化出的的光合生物通过光合作用产生氧气当成废物排出体外，溶解在海洋中，于是就有了氧！
海洋中光合作用几亿年后，问题就来了：海水中氧气饱和了，就开始冒泡释放入大气。活泼的氧气进入大气后，把甲烷大量氧化成了二氧化碳和水。



原始海洋中氧气开始冒泡

要知道甲烷是比二氧化碳强20多倍的温室气体，这一氧化不要紧，温室效应强变弱，地球开始迅速降温，封冻了3亿年之久，造成了一波生物大灭绝——看，氧气在地球的第一次登场，就间接害死了不知多少生物！



3亿年啊3亿年，就问你怕不怕怕不怕？

3) 福祸相倚
经历了第一波大灭绝没死的生物面临一个新课题：怎么在富含氧气的环境中生存下来，最好是能变废为宝，利用氧气生存（光合生物vs需氧生物：你的砒霜，我的蜜糖）。
氧气其实不是个好东西，最外层轨道五行缺俩电子，总是想打劫电子，氧化些什么东西，而且中途产生更有害的东东，叫自由基，不是祸害细胞膜的脂类，就是蹂躏生命的图纸——DNA，细胞不死也得搞成残次品。
氧气其实又是个好东西：细胞氧化营养物质产生的能量，比不用氧气产生的能量效率高得多，而且代谢产物要健康得多——无氧代谢产生的乳酸、乙醇等，不是会改变生物内环境的酸碱度，就是浓度高了有害；而有氧代谢生成二氧化碳则可以通过循环系统运输、通过呼吸系统快速排出体外，这就给多细胞、大体型的复杂生物的产生创造了条件。
那有没有什么办法把糖衣吃掉，炮弹打回呢？还真找到了，生物进化出了几种对抗氧自由基的物质：

• 抗氧化剂：维生素C、E等，专门给氧自由基进贡电子，给DNA他们挡枪；
  
• 抗氧化酶：超氧化物歧化酶（就是大宝SOD蜜里那个著名的SOD）、过氧化氢酶、谷光甘肽过氧化物酶等，让氧自由基快点拿齐电子变成水，尽量不给它时间祸害其他生物大分子。
  

当生物进化开了这个窍，妈妈就再也不用担心氧气的危害了，开始了大口吸氧，大步进化的历程，同时大气中的氧气还在高空形成臭氧层挡住了有害的紫外线，生物出海登陆也不怕晒了。



有了氧气的地球大气是多么甜美！

4) 氧气咋就又变毒了呢？
生物体又进化了几亿年，人类出现了，袁隆平研制成功了杂交水稻，吃饱了的人们开始聚集在一个叫知乎的地方讨论一个古老的问题：氧气是不是有毒呢？
答案是：当然！在特定的时候氧气毒性还很剧烈！有以下几种可能：
氧不是一般的氧
当你贪婪地吸吮氧气这口远古馈赠的仙气时，知不知道单质氧有两种形态——两个氧原子构成的普通氧气，以及三个氧原子构成的臭氧：



成双的这是氧气



成叒的这是臭氧，化学性质更为活泼

如果你家煤气灶是电打火的，可以关上煤气阀拧点火开关，打出一串电火花后凑近闻一闻，有木有一缕沁人心脾的清臭？有就对了，那就是臭氧的味道。记得一定关掉煤气再打火，否则你闻到的就是煤气里添加的警示剂硫醇，以及鼻毛烧焦的臭味……
臭氧在高空能挡紫外线，但在地表就是不折不扣的污染物，毒到什么程度？跟据CDC的警示，空气中有百万分之5的臭氧就对健康有即刻的危害，百万分之50的臭氧中人活不过一小时，注意不是臭死的，是臭氧的氧化性实在太强，产生的自由基太多，人体原有的抗氧化系统招架不住，呼吸道细胞受损肺水肿而死。
量不是一般的量
氧气如果在正常浓度下吸入，吸70～100年可能会吸死吧，但有一种情况，吸O2能几分钟内致命，那就是吸入高压、高纯度的氧气引发的急性毒性，还有个学名叫做“氧中毒”！
什么时候人会吸入高压、高浓度的氧气呢？至少有以下三种情况：

• 潜水员在水下作业时；
  
• 飞行员在飞行时；
  
• 病人进行高压氧治疗时
  

氧中毒能有多快、多严重呢？请看下面的视频，1940年代的纪录片，潜水员吸入高压、高纯的氧气，几分钟以后人就开始抽风，神志不清了（警告！可能会引起观看者不适）！

抽，抽了，了，了……
https://www.zhihu.com/video/1143716249539383296
普通的O2氧气高压、高纯度吸入，在氧化过程中产生超量的自由基，伤害各种细胞，引发快慢、轻重不一的氧中毒，症状包括抽风、晕厥、肺水肿、视网膜损伤、溶血等等。
氧中毒的风险与氧分压（等于气压x氧气含量）有关。以潜水为例，潜水员在水下呼吸的空气是与周围的水压相等的，否则就会被水压得吸不进气；例如在水下30米，吸入的就是4个大气压（水面1个大气压+相当于3个大气压的水压）的空气，相应地氧气分压也是水上的4倍。
技术潜水还有一门专业技能叫做高氧潜水，是吸入比正常空气更高氧含量的气体（多数为32%或36%），可以让潜水员在水下停留更久而不用进减压舱，但相应地发生氧中毒的风险更高，必须更严格地控制深度（也就是吸入氧气的压力），否则水下一旦发生抽风、晕厥，几乎是100%要淹死的。
高氧潜水有多严肃呢？首选气瓶一定用醒目的黄色表明这是一瓶高氧气体，浓度多少；其次潜水员一定要亲自测量氧气浓度，计算留有余量的最大下潜深度；最后设定潜水表在接近这个深度时用声音报警。



高氧气瓶一定要标成这样，否则八成出人命

细胞不是一般的细胞
混知乎久的盆友们很可能见过这样一张的动图，白细胞在愉快地进食细菌：



感情深，一口吞

能这样做的有两种白细胞：中性粒细胞和巨噬细胞。它们吞了细菌后会发一个大招：急剧消耗氧气产生大量氧自由基和次氯酸（漂白粉就靠这个杀菌），把吃下肚的细菌一锅端！这一招有个霸气的名字，叫“呼吸爆发”：



嗯，就这招

当然，这招用下去，受伤的不是人，而是细菌，还有吞下细菌的白细胞自身——它们带着一肚子细菌被自己放的特种氧毒死后就会变成脓液。
<hr/>所以啊，氧气有毒，小毒怡情，大毒伤身，且毒且珍惜。手机码字不易，各位看着好请来套点赞、感谢、加关注素质三联，谢谢！

清风寡欲

假设我们的祖先来自遥远太空，在漫长的宇宙航行中，抛锚至此。这里的空气，与原母星基本空气类似，可供正常呼吸。后人称之为氧气，但只是类似！在这个宜居的星球，他们做了个大胆的决定，暂居此地，繁育后代！
       渐渐的祖先们发现了致命的缺点，这个星球的空气应该是缺乏一种原母星存在的微量元素，短期内缺失不会发现它的致命性。
       第一批踏上这个迷人星球的人类，在若干年后出现了衰老现象，接着有人出现不可抗拒的死亡。
       人类开始意识到这个星球似乎存在死亡诅咒，人类原本漫长的寿命，在这里莫名缩水，而且在第二代（也是第一代地球人祖）的身上更加明显。研究证明，原母星中的一种微量元素，人类的第一口呼吸，决定了他们的漫长寿命。地球空气中缺乏这种必要元素，导致在地球出生的人类寿命缩减。空气中氧气成份，只是维持了他们的基本生命。在太空人休养生息，重整待发时才发现，更为可怕的，他们的后人不再适应宇宙航行。短暂的寿命，相对于漫长的宇宙航行不堪一击。出于对后人的怜悯之心，一部分太空人从此放弃了宇宙，地球成为他们最终的归宿。随着历史的发展他们成为神话里最强大的神，活在了传说当中，守护着他们的后人！而宇宙深处，当有我们同类存在！
       寿命的缩水，改变了人类的生育状况，原本在漫长的时光里，生育不是着急的事，可人类出于寿命的顾虑，文明的延续，生育的节奏不得不提速。可越是如此，一代一代人类的寿命越来越短。
        对衰老和死亡的恐惧开始弥漫，改变了人类的信仰。人类不再强大，文明开始衰败，人类出现了原始信仰，生殖能力衰退，出于对种族的延续，生殖崇拜摆在了明面上。出于对强大的祖先缅怀与敬仰，神像树起。
        寿命的缩短，人类的大脑再也没有漫长的时间，用来对知识的积累、推演、理解。文明开始大衰退，祖先的文明在传说中变成了神话。太空文明，变成了光怪陆离，天马行空地幻想。人类被束缚在了这个星球，在相对于祖先们并算不上漫长的岁月里，苟延残喘，踽踽前行！
         随着人类文明的衰败，野蛮的原始本性开始暴露，自私与贪婪开始在血脉中重新唤起。战争再无休止，原本的同一种族被划分的更加粉碎，人类在巴别塔废墟下离强大越来越远！
          那批宇宙人的后代，随着在这个渺小星球上不断繁衍，逐渐适应了这个星球的法则，文明破碎再建，再建之后打碎，一次次的尝试，这种能力仿佛就是在基因里不断传承，人类莫名追寻，恐怕只是要触碰祖先所达到的高度！
         虽然经过不断的进化进步，我们的最长寿命也不过百年。可是如果没有漫长的寿命，宇宙航行又怎么能实现，也许真的是我赖以生存的氧气，限制了我们远行的脚步…毕竟我们出生的第一声啼哭，就是为了吸入这第一口空气，就好像第一个在地球出生的人类那样。从此成为一名地球人，再也无法离开！
         只是人类的先祖从未告诉（也许是遗失）后人地球空气究竟缺乏了什么致命元素，只是在漫长的传承中留下了人类追寻长生不老的荒诞传说。
        但我们从未忘记我们的征途是星辰大海！
（氧中毒--氧是需氧型生物维持生命不可缺少的物质，但超过一定压力和时间的氧气吸入，会对机体起有害作用。氧中毒是指机体吸入高于一定压力的氧一定时间后，某些系统或器官的功能与结构发生病理性变化而表现的病症。早在19世纪中叶，英国科学家保尔·伯特首先发现，如果让动物呼吸纯氧会引起中毒，人类也同样。人如果在大于0.05MPa（半个大气压）的纯氧环境中，对所有的细胞都有毒害作用，吸入时间过长，就可能发生“氧中毒”。）

长长的路

不是有没有可能的问题。问题的前半句话基本是事实。后半句话是部分的事实，有多准确，受其他因素限制。
正常呼吸产生的氧自由基对有机体的杀伤效应是确凿无误的事实。衰老现象本身跟氧自由基有很大关系，最简单的例子：老年斑，实际上是皮肤组织（主要是脂肪）被过度氧化。人体首当其冲受到氧自由基持续杀伤的，正是呼吸作用的工作场所：线粒体。
线粒体内的糖氧化过程和自然界点火烧木头，化学本质是一回事。自由基是氧化反应中还没有进行到底的多种中间产物，它们的氧化活性比真正的氧厉害多了。如果把燃烧看成sex，那么氧气就是还穿着衣服看电影的状态，二氧化碳就是贤者状态，而自由基就是那已经勃起还未圆满的兽男，逮谁X谁。自然火焰和烟雾中都含有大量自由基，吸烟的头号有害物质也是自由基（二号是焦油，尼古丁只能排老三）。线粒体内的自由基如果漏出来到细胞中，秒杀碰到的各种生物大分子，包括承载生物信息的DNA。
呼吸作用和普通燃烧真正的区别，在于线粒体内氧化过程是通过复杂的分子机器逐步精确控制的，不像普通燃烧那样失控，自由基漫天飞舞。线粒体对氧利用充分，反应空间限制严格，而且有非常精密的保护和调节机制来抵御这种杀伤。
进化生物学家曾经对一个问题大惑不解：为什么线粒体的前身（外来的细菌类微生物）和真核细胞的前身结合共生之后，绝大部分基因跑到核基因组里面，但线粒体非得留下那么一小撮基因，形成现在的mtDNA？最近的答案是：这些基因是呼吸作用这种玩火行为的现场管理人员。呼吸作用的强度必须实时、精确调节。线粒体内部一旦出现呼吸作用不畅、自由基大量泄漏的信号，这些基因得马上反应，把它调低。通常的核基因组调节机制：从化学信号链接受信号-造信使RNA-运出来变蛋白质-再调节生理活动，对这件事都来不及。没错，呼吸作用——氧的杀伤效应就这么可怕。
但是数十年的生命中，线粒体仍然不可避免会被杀伤，因为化学的手段不可能完美，调节信号就是自由基本身。老的线粒体会损坏失效。线粒体在细胞内是会分裂繁殖的，会形成新的子代弥补能量需求。对mtDNA来说，分裂本身就是带误差的事。而且已经被杀伤的mtDNA多代复制分裂，会把这些杀伤造成的错误累积下去。总有一天，细胞内线粒体已经错误太多，效率太低，不但能量供应不足（衰老的“衰”字），而且自由基泄漏也控制不住，指数膨胀。自由基漏出线粒体，疯狂杀伤其它有机物质（衰老的“老”字）。成片的组织变成这样，恶化成器官问题，就是衰老之后的病字。再演变成系统问题，就是衰老之后的死字。
这不是衰老进程唯一的内因。但确实占据核心地位。从这个过程可见，癌症（内因是核基因组的DNA损坏）很大程度上是它恶化之后的溢出效应。这个理论和现在逐渐取得证实的“限制热量摄入（特别是碳水）延年益寿”理论可以互为印证。
那么为什么说后半句是部分的事实呢？因为我们的主宰：基因组，其实把呼吸作用这一套设备鼓捣得很优秀，比其它大多数成套设备更优秀。基因组工作的最高原则是：生物这台生存机器（为它们的生存和千秋万代而创造），能撑到繁殖高峰结束就是完全成功。之后爱怎么烂怎么烂，关它屁事。人类这种生物在繁殖高峰之后还能苟延残喘几十年，已经很逆天，一部分原因要归功于人类智能这种超越主宰的逆天发明。另一部分原因，我认为是和主宰讨价还价进化的结果：我们人类现在太复杂了，小孩子奶三年，守十年，带出去打猛犸得十五岁，供他们读书二十岁，买房娶老婆要多久还得看党中央政策呢！主宰大人们要想顺利繁殖，得多给我们长辈一点时间吧？
于是我们看到，人类之外的灵长类也就二十多年寿算，人类寿命却不断膨胀。农业革命后平均就三四十了，工业革命后剑指一百。。。
现在问题浮现出来：呼吸作用这套底层设备，原先设计是很优秀的，基本不会在灵长类的天年之前出任何问题。所以对黑猩猩来说氧气真不算毒药。现在人类强行借天五十年，毒药效应就明显了。
再说一次，这套设备很优秀。在繁殖高峰之后，先于它出问题的其它设备多不胜数。免疫系统（读成MS、哮喘或者奥兹海默）、心脑血管（冠心病、中风）、内分泌系统（雄性激素、糖尿病）之类，由于层面高得多，进化历史短得多，淬炼不够，出问题的时间也就平均早得多。尤其是最年轻的免疫系统，疯起来不管年龄的，繁殖高峰还没到一样可以整死你。主宰们编程水平也就那样，要靠时间打磨的。
这些，也是衰老。在最深刻的衰老到来之前，先把你毒死了。
对线粒体运作机制有兴趣的同学，这里是补充阅读。
曼斯雷德：二十世纪最“反直觉”的伟大生物学发现：化学渗透PS. 雄性激素为什么也是毒药？因为它不但压抑免疫活力，还让你去打仗啊！

卡卡

关键在于你怎么定义毒性。

如果说微观上对身体组织有任何害处就算有毒的话，不要说氧气了，新陈代谢本身就是有毒的。身体自我修复的速度不如新陈代谢造成的破坏速度，被认为是设定自然寿命上限的根本原因。
// 题外话：物理学家West研究了哺乳动物大小与寿命的关系，提出越大只的动物活得越久，与大型动物心跳更慢有关：各种哺乳动物的预期心跳数量都接近10亿下。也就是说，心跳有毒（逃）   当然这类理论是很粗糙的，反例有很多，所以听听就好。

可以做一个定义把氧气称作慢性毒品。只不过此时食物和水也被包括进去了，因为新陈代谢需要能量。因此，上述不能作为毒性的良好或者说有用的定义。

高浓度氧气会造成急性中毒是没问题的。当然，这毒性依赖于剂量，大气浓度的氧气不能据此而被称为有毒。

毒性的良好定义还是应该采取与基线对比的方法：假如我们在未来发现人类可以通过无氧呼吸实现永生（当然这并不可能），那时才有理由说氧气是慢性毒品。

甚至上面的定义也会遇到一个困难：既然热量限制可以提升寿命（限制小鼠的饮食供给以致其低于标准体重，反而活得久）。那么食物是不是慢性毒品呢？

感恩由您

氧这种物质化学性质活泼，所以人类等高级生命体依赖它来高效率的为生命活动供能，也正是因为化学性质活泼，所以会在体内形成氧自由基造成组织损伤。你可以理解为这世上没有完全的利好，有获得也必然有付出。当然生物体是不断适应进化的，高级生命体也有一套对抗氧自由的方法，比如维生素c就是一种抗氧化剂。
虽然人们发现了氧自由基对人体组织的损伤，但是它的作用在健康人身上及其有限，它参与了一些疾病的发展，但远远达不到主导一种疾病的地步。
至于氧中毒，那是人类适应空气环境进化的结果，因为氧和空气在肺泡里弥散速率不同，长时间吸入高纯度氧会导致肺泡萎陷所致，跟氧的化学性质没啥关系，也不是说你吸一口纯氧就要死。
所以，说氧有毒略显牵强，更谈不上致死