氧氣是地球上誕生眾多生命形式的必需物質之一，為維持生物體新陳代謝、推動生理活動的正常進行和機體健康持續發展，提供必要的物質和能量基礎性輸入。從某種意義上來說，如果地球上沒有氧氣，就不會形成豐富多彩的碳基生命世界。那麼，是不是大氣層中氧氣含量越高越好呢，假如氧氣含量增加一倍，到底會發生什麼樣的改變呢？

地球大氣層空氣密度的變化

當前，地球近地大氣層中氧氣所佔的比例為20.9%，排名第一的是氮氣，佔比達到78.1%，氮氣和氧氣共同構成了大氣層的絕對主體，剩餘的1%為氬氣、二氧化碳、水蒸氣和其它稀有氣體。由於地球引力的作用，越靠近地面，空氣的密度就越高，隨著高度的上升，空氣密度下降，氣壓也隨之降低。如果以地球大氣層的厚度為2000公里（散逸層的上緣）來計算的話，那麼最靠近地面的對流層12公里以內的大氣層，其空氣總量可以達到整個大氣層的80%。所以，我們如果考慮空氣的組成及比例、或者空氣組分的變化情況，一般指的是近地面的空氣狀況。

氧氣含量高低對人體的影響

以人體為例，最適宜的空氣中氧氣含量的比例區間為19.5%-23.5%。如果氧氣含量過低，則參與到機體新陳代謝的氧氣量就不足，細胞正常生理活動所需要的物質和能量就會出現缺乏，比如氧氣濃度下降到17%左右時，就會出現呼吸急促、心跳加速問題；當下降到15%左右時，即使機體不運動即靜止狀態時，就會出現明顯的呼吸困難、感知能力、反應速率下降的問題；而當下降到12%時，呼吸功能就會受到明顯抑制，供血能力嚴重下降，面板出現黑紫；一旦下降到10%以內，身體會出現強烈的嘔吐、神志模糊、昏厥甚至短時間內休克死亡問題。

那麼，反過來，當氧氣含量高於上述適宜區間，也會對身體產生強烈的刺激性，比如到30%，人體神經系統高度興奮，精力十分旺盛，此時一般不會對身體產生傷害；如果增加到50%，雖然人體可以透過長時間的調節來適應這個環境，但長此以後有一定機率引發身體某些部位的疾病；而到70%後，就會在短期內引發氧氣“中毒”現象；一旦增加到80%，那麼在數分鐘內就會產生胸悶、咳嗽、呼吸困難等問題，濃度越高，產生這些問題所需的時間就越短，因此一般情況下在搶救危重病人時，才會使用有壓力的高氧環境，而且會嚴格控制病人吸入時間，否則對身體也會產生不可逆轉的傷害。

氧氣濃度過高損傷人體的原因

之所以高濃度的氧氣會損傷人體，主要原因在於，氧氣除了透過血液運輸，在細胞內部可以將細胞中的物質尤其是糖類物質，轉化為可供細胞生長、分裂以及代謝活動所需要的能量之外，還會與細胞中的氧化酶反應生成過氧化氫，過氧化氫中含有氧自由基，它們在機體內非常活躍，與細胞中的一些物質還會進一步反應，生成不飽和脂肪過氧化物，從而導致細胞、組織和器官代謝功能障礙、殺死細胞甚至誘發基因突變形成癌症等。

在適宜的氧氣環境下，人體都具有對這種氧自由基的抵抗能力，即抗氧化能力，也就是說氧氣對機體細胞的氧化和機體的抗氧化能力基本保持著一種動態的平衡，而一旦氧氣濃度超過了適宜區間，則這種平衡就會被打破，使身體產生不同程度的損害。

那麼，假如地球大氣中的氧氣含量增加一倍，即達到40%左右的水平，那麼對於包括人類在內的以肺呼吸的動物來說影響最大，雖然多數動物一定時間內可以適應這種環境，但是由於氧氣濃度的提升，新陳代謝加速，細胞更新和老化速度提高，機體的自然壽命無疑會降低。而且體內氧自由基數量的增加，也會有一定機率造成代謝功能障礙，長久下去基因類疾病以及癌症發生的風險就會明顯提高。

氧氣含量增加對其它生物的影響

但是，對於不以肺為主要呼吸器官的昆蟲類和兩棲類動物來說，這樣高的氧氣含量無疑是一個“福音”。參考3.5-2.5億年前的古炭紀、三疊紀時期，那時地球大氣層中的氧氣含量維持在35-42%之間，眾多體型龐大的昆蟲和兩棲類動物登上了歷史舞臺。

那麼，假如大氣中氧氣含量提高到40%左右，那麼昆蟲類和兩棲類動物將以它們別具一格的呼吸模式，更加高效地利用氧氣，為身體生長髮育所需的物質和能量提供更加充足的來源，體型也將會越變越大，直至達到或超過爬行動物、哺乳動物的體型，並且在爬行動物、哺乳動物活動能力弱化的同時，有很大的機率以這些動物為食，最終成為地球的霸主。

另外，當空氣中氧氣濃度提高到40%時，地球上的可燃物發生燃燒的機率會大大增加，而且持續性會更久，燃燒更加充分，釋放的熱量更多，大規模的森林火災勢必會此起彼伏，不但排放到空氣中的二氧化碳會隨之明顯增多，造成更為嚴重的溫室效應，海平面升高程序明顯加快，同時也會對大量動物的生存環境造成難以想象的破壞，在適宜棲息地面積萎縮、氣溫明顯升高、大量煙塵籠罩下，很多動物估計會因此而滅絕。

所以，地球上的氧氣含量並非越高越好，物極必反，尤其是針對人類而言。