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Sauerstoff

Molekularer Sauerstoff (O2) ist ein farb- und geruchloses Gas, das in der Luft zu 21 % enthalten ist. Auf der Erdoberfläche ist Sauerstoff – bezogen auf die Masse – das häufigste Element.

Beschreibung:

Fast alle tierischen Lebewesen benötigen Sauerstoff zum Leben. Aufgenommen wird er durch Atmung oder, wenn er im Wasser gelöst ist, durch Resorption. In hohen Konzentrationen dagegen ist Sauerstoff für die meisten Lebewesen giftig.

Alle Verbrennungs-, wie auch Korrosionsvorgänge geschehen unter der Beteiligung von Sauerstoff.

Neben seiner medizinischen Verwendung ist er vor allem für die metallverarbeitende Industrie von großer Bedeutung, da Sauerstoff mit fast allen Elementen Verbindungen eingehen kann. Zudem ist Sauerstoff an vielen Verbrennungs- und Korrosionsvorgängen beteiligt.

Grenzwerte für Sauerstoff:

Gesetzliche Grenzwerte gibt es in Deutschland nicht. Mögliche Schädigungen durch Sauerstoff sind vor allem vom Druck abhängig.

Die ausgeatmete Luft eines Menschen besitzt noch ca. 16 % Sauerstoff. Die Sauerstoffkonzentration der davor eingeatmeten Luft liegt bei durchschnittlich rund 21 %.

Auch eine Sauerstoffkonzentration von 100 %, wie sie zum Beispiel bei der Beatmung von Patienten notwendig ist, kann mittelfristig zur Schädigung des Gehirns führen.

Folgen von zu hohen oder zu niedrigen Sauerstoff-Konzentrationen:

Eine Unterversorgung mit Sauerstoff hat Auswirkungen auf den Organismus. Sinkt der Sauerstoffgehalt der Luft auf unter 17 %, entstehen erste Ermüdungserscheinungen. Zudem steigt die Fehlerrate bei visuellen Aufgaben und im logischen Denken. Dabei kann mit einer verlängerten Reaktionszeit gerechnet werden.

Ein deutlich reduzierte Sauerstoffgehalt der Atemluft führt weiterhin zu Symptomen der akuten Höhenkrankheit. Zu diesen zählen Kopfschmerzen, Müdigkeit und Appetitlosigkeit sowie Übelkeit und Schwindel. In schweren Fällen können sich Hirn- und Lungenödeme bilden. Bei Sauerstoffkonzentrationen von weniger als 13 % können schwere, nicht reversible Schäden auftreten, die bis zum Tod führen können – es kommt zur Erstickung.

Die Gefahr einer Sauerstoffvergiftung besteht nur, wenn Sauerstoff mit einem Partialdruck vorliegt, der den normalen Luftdruck deutlich übersteigt. Vor allem für Taucher ist dies von Bedeutung. Die Symptome sind neben einer schnellen und flachen Atmung auch Erscheinungen, wie Augenflimmern, Muskelzuckungen und akustische Halluzinationen. Zudem können Übelkeit und Schwindel bis hin zur Bewusstlosigkeit und epilepsieähnlichen Anfällen auftreten.

Bei chronischen Lungenerkrankungen mit erhöhtem CO2-Partialdruck, wie COPD, kann eine Beatmung mit Sauerstoff für die Patienten schwerwiegende Folgen haben. Die plötzlich gestiegene Versorgung mit O2 kann hier unter Umständen zu Atemstillstand führen.

Entstehung:

Allein die Erdkruste besteht zu 48,9 % aus Sauerstoff. In der Erdhülle liegt der Sauerstoffanteil bei rund 30 %. Auf der Erde insgesamt hat nur Eisen ein noch größeres Vorkommen. Dieser Sauerstoff liegt aber chemisch gebunden vor, nicht als atembares Gas. In der Erdurzeit haben Cyanobakterien über einen Zeitraum von mehr als einer Milliarde Jahren Sauerstoff als Abfallprodukt ihre Photosynthese in die Atmosphäre abgegeben und so den freien Sauerstoff erzeugt, der heute die Grundlage für vieles Leben ist.

Pflanzen geben während der Photosynthese Sauerstoff ab. Hierbei handelt es sich um eine durch Sonnenlicht bedingte biochemische Reaktion, bei der die Pflanze aus CO2 und Wasser ihre eigenen Energiespeicher auffült und dabei den nicht benötigten Sauerstoff freisetzt.

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