3.1. 부족할 경우 대부분의 지구상 생명체는 산소를 유기물 분해에 사용하여 에너지를 만들므로 부족하거나 없다면 죽게 된다. 게다가 생명을 유지할 수 있는 시간도 매우 짧다. (혐기성 세균만 예외로 산소가 필요하지 않는다) 인간도 물 없이 3일, 음식 없이 3주가량은 적어도 생존은 가능하지만, 산소가 없으면 불과 3분 이내로 싸늘한 시체가 된다. 333 법칙을 기억하자. 물론 예외는 있다. 잠수부 등 숨을 참는 게 익숙한 사람은 5분 이상 숨을 참기도 한다.
일반인 기준으로 공기 중 산소농도가 18% 미만이 되면 민감한 사람들은 두통이 시작되며, 15%까지 떨어지면 현기증이 나고 시력이 저하되고 몸은 부족한 산소를 보충하기 위해 호흡수가 급격하게 증가한다. 이보다 더 떨어지면 지능이 급격하게 떨어지고 운동능력이 급격하게 감소한다. 12% 미만이 되면 단시간만 노출 되도 위험해지며 의식을 잃을 수 있고 7% 이하면 사망한다.
아예 산소가 없는 경우 대부분의 사람은 의식을 3분을 채 유지하지 못하며 보통 2분 내로 호흡곤란으로 실신한다. 물론 실신하고 바로 죽는 건 아니고 5분 이상은 버틸 수 있다고는 하지만 운 좋게 살아난다 해도 뇌에 5분 이상 산소가 공급되지 못하면 높은 확률로 식물인간 상태에 빠져 죽기만을 기다리게 되거나 운이 좋다고 해도 뇌세포가 파괴되어 영구적인 후유증을 가지게 된다. 또한 사람이 폐활량을 아무리 키워도 3분을 못 가고 기절하며 실신한 뒤엔 10분을 넘기지는 못한다. 운동선수나 폐활량이 선천적으로 큰 사람이 3~4분 이상 숨을 참을 경우도 있으나 대부분 심박수가 적은 매우 안정된 상태에서나 나오는 기록이기 때문에 산소가 부족해 정신적으로 극한 상황에 내몰리면 저 기록의 반이라도 나오면 다행인 수준이다.
기본적으로 고도가 높아질수록 공기의 양은 적어지기에, 높은 곳에서 평소와 다른 호흡법으로 더 많은 산소를 섭취하고 많은 물을 마셔야 하며, 너무 과도한 움직임은 사람을 산소부족에 빠트릴 수 있으므로 주의해야 한다. 고산 지대에 살고 있는 사람들은 이런 산소부족 현상을 해결하기 위해 평지에 사는 사람들보다 산소를 더 많이 받아들일 수 있게 많은 적혈구를 가지거나(그래서 고산 지대 사람들은 얼굴이 붉다) 혹은 횡격막 근육이 발달해 있는 등 최적화되었다. 낮은 산소농도는 연소에도 악영향을 주어 불연소로 인해 연비가 줄어들기도 한다. 호기성 생물에게는 좋지 않지만 반대로 산소가 없으면 산화반응이 없으므로 무생물인 물건을 보존하기 좋아진다. 고문서를 보관할 때나 산화가 좋은 영향을 주지 않는 정밀 부품 공정에서는 일부러 저산소 챔버를 사용하기도 한다.
3.2. 과다할 경우 산소농도가 매우 높아지면 생물체가 거대해진다. 과거에 산소농도가 정말 높았을 때 공룡 등 생명체들의 크기가 컸다. 4m짜리 거북 화석인 아르켈론도 있다. 산소농도가 줄어든 시기로 산소가 높아 운석 충돌로 전 지구적 화재가 발생하면서 공룡이 멸종한 걸로 추정된다. 고생대에는 고사리도 엄청 번성했으나 현재는 그렇지 않다. 산소농도는 환경오염으로도 낮아진다.#현재 실험으로도 곤충 같은 걸 산소농도를 높여보면 크기가 평균 이상 커진다. 산소가 생명체를 살리긴 하지만 노화를 일으킨다고 보기도 한다. 즉, 수명이 짧아지는 것. 하지만 개발, 벌목 등으로 인한 지구 온난화로 산소농도가 줄어들고 있다. 약간 높은 산소농도는 기분을 고조시키고 피로도는 감소하면서 운동능력과 지능까지 높여줄 수 있다. 특히 폐가 없이 대류현상으로 호흡하는 곤충류는 몸집도 커질 수 있다.
그러나 공기 중 산소의 압력과 농도가 너무 높아지면 생명이 위험할 정도로 문제가 발생한다. 1기압 기준 산소함량 60% 이상의 기체를 흡입하면 산소가 혈장에 직접 용해되며 세포는 혈장에 용해된 산소를 쓰면 적혈구의 헤모글로빈은 계속 산소 포화상태를 유지하기 때문에 생명 활동의 부산물인 이산화 탄소를 운반할 수가 없고, 체내에 축적된 이산화 탄소가 혈장에 용해되어 탄산화하면서 혈액을 급격히 산성으로 만들며 각 장기에 악영향을 끼치는데, 이를 산소 중독이라 한다. 생물에게 무엇보다도 가까이 있는 맹독은 산소다. 생명체가 살아가기 위해서는 산소가 필요하지만, 그 농도는 40% 이하여야만 한다. 100%의 순수한 산소는 맹독으로, 생명체에 있어서 치명적이다. 고농도의 산소는 신체의 세포에서 전자를 빼앗아서 조직을 차례차례 파괴해간다. 대량으로 들이마시면 우선 손발의 말단부터 마비되며, 일어설 수 없게 되고, 곧 안구의 모세혈관이 터지며 실명하게 된다.
그렇다면 약간 높은 산소농도만 유지하면 되지 않는가라고 생각할 수도 있으나 이런 높은 산소농도에 장시간 노출되면 반대로 활성 산소의 증가로 인한 세포 손상으로 이어진다. 따라서 건강을 위해서는 산소농도는 20~22% 사이를 유지하는 것이 가장 좋다고 보고 있다. 다만 몸에 이상이 있으면 치료를 위해서 고농도 산소에 잠깐 노출되는 고압산소치료법을 사용하는 정도이다. 게다가 산소는 연소(燃燒)와 깊은 관계가 있다. 당장 연소란 것은 산소와 그 물질의 구성 분자가 화학반응을 일으킨다는 것이다.
따라서 공기 중 산소 비중이 높아질수록 무언가가 산화될 확률도 높아지게 된다. 단순한 말이지만 실로 무서운 의미를 담고 있는데, 산소가 충분하면 산화할 수 있는 모든 물질이 폭발적인 연소가 가능하다는 이야기다. 한마디로 말해 산소가 과잉 하면 거의 모든 물건에 간단한 전기 스파크나 가열만 주어지더라도 불바다가 된다는 이야기. 심지어 철같이 평소에는 산화하더라도 녹스는 데서 그치는 물건도 불탄다. 당장 강철파이프 내부에 용접봉을 채워 넣고 산소를 불어 넣기 시작한 다음 불을 붙이면 횃불이 된다. 꼭 순수한 산소뿐만 아니라 산소 원자가 덕지덕지 붙은 물질치고 안전한 물질은 거의 없다. 질소까지 같이 붙어있으면 금상첨화.
산소가 생명을 유지하는 데 꼭 필요한 물질이라는 것은 1기압의 대기 중에 0.2기압만큼 섞여 있는 그 산소가 그렇다는 것이지, 순수한 산소는 독극물로 분류된다. 고압 순 산소는 유기물도 급격히 산화시킬 수 있으며 이는 생체조직이라고 다를 바가 없기에 고압 순 산소를 직접 흡입하면 죽는다. 일산화탄소 중독환자에게 고압산소요법을 쓰는 것은 당장 막아야 할 일산화탄소의 독성이 너무 강하기 때문일 뿐 산소에 독성이 없기 때문이 아니다.
아폴로 계획의 아폴로 1호에서 사상자가 발생한 이유도 바로 순 산소 때문에 전기가 통하는 전선 피복이 약간 벗겨진 사소한 문제가 바로 대화재로 연결되었기 때문이다. 다만 용광로 같은 극단적인 상황에서는 순 산소 환경으로도 모자라 아예 액체 산소를 들이붓는다. 하지만 모든 물질은 연소범위가 정해져 있으므로 오히려 과잉 산소 공급이 소화 효과가 될 수 있다. 대체로 5~80퍼 정도의 산소농도의 연소범위가 위험한 물질들(아세틸렌, 수소가스 등)로 분류하기에 산소농도 100퍼는 오히려 연소가 일어날 가능성이 없다. 그렇게 산화성이 높음에도 불구하고, 산화력이 더욱 강한 녀석인 플루오린과 만나면 산소가 오히려 산화된다. 정확히는 반응성이 높은 두 물질이 반응하여 OF2가 되는 것이다. 4. 기타 대부분의 지구상에 있는 철은 수십억 년의 지구 역사 동안 산소에 노출되어 산소와 결합한 산화철 상태로 철광석, 사철 형태로 발견된다. 환원을 시키는 데 과거에는 숯, 현대에는 코크스를 쓰는데 여기에 있는 탄소가 산소와 결합해 이산화 탄소가 되어 날아가며 산소를 없애는 것. 이 과정에서 탄소가 철에 첨가되면서 경도가 높은 주철, 무쇠가 되는데 경도가 높아 잘 깨지므로 이때는 반대로 탄소를 없애 강철로 만들기 위해 산소를 주철을 녹인 쇳물에 불어넣는다.
강철은 산업의 쌀로 불릴 정도로 어마어마한 양이 쉴 새 없이 생산되므로 이에 필요한 산소도 엄청난 양을 제철소에서 분별 증류로 쉴 새 없이 공기에서 뽑아낸다. 그냥 공기를 냉각시키면서 온도에 따라 액체 산소가 뿅 하고 튀어나오는 것. 제철소에서 규모의 경제가 돌아가기 때문에 가장 저렴한 공업용 순수 산소 공급원이 되므로, 제철 공업 외에 순수 산소는 이 과정에서 얻는다.
산소 원자가 3개 결합하면 O3가 되면서 오존이 된다. 물은 수소와 산소의 결합체이므로 식물의 광합성 과정을 통해 물에서 산소가 분해되기도 한다. 전기 분해도 그렇다. 고압용기에 주 입시 지정색상은 공업용은 녹색, 의료용은 백색이다.
대중매체에서 물과 함께 파란색으로 묘사되는 경우가 있는데 물 같은 경우엔 단순히 빛의 성질 때문이지만 산소는 실제로 90K 이하의 온도에서는 파란빛을 띤다!- 물론 기체 상태에선 어림없다. 반면 위키백과나 맥머리 유기화학 기본서의 컬러로 된 분자 모형 그림에서는 산소 원자를 빨간색으로 그리고, 파란색은 질소가 가져가는 경우가 많다.
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