Кислород – токсичное вещество, и под давлением токсичность его только возрастает. Большинство людей может спокойно дышать чистым кислородом под давлением в одну атмосферу до 12 часов, без всяких пагубных последствий, но уже через сутки начинается раздражение легких, вызванное прогрессирующим разрушением клеток, выстилающих стенки альвеол. Первым признаком недомогания становится кашель, но в особо серьезных случаях может последовать нарушение дыхания, скопление жидкости в легких и даже капиллярное кровотечение, в результате которого легкие наполняются кровью. При давлении в две атмосферы воздействие распространяется и на нервную систему, поэтому человек испытывает головокружение и тошноту, случается также паралич конечностей. Через несколько часов (а при физической усталости и раньше) начинаются конвульсии, сходные с эпилептическим припадком. Иногда они бывают настолько сильными, что приводят к переломам костей. Чем выше давление, тем быстрее возникают припадки. А поскольку любая конвульсия под водой грозит смертельным исходом, допускать их нельзя, поэтому на тему конвульсий также проводились обширные эксперименты тем же Дж. Холдейном во время Второй мировой. Вот что он отмечает: «Конвульсии чрезвычайно сильны. Вызванное ими в моем собственном случае повреждение спины даже спустя год отзывается болями. Конвульсии продолжаются около двух минут, затем наступает бессилие и вялость. Я пробуждаюсь в состоянии крайнего ужаса, побуждающего к бесплодным попыткам выбраться из стальной камеры».

Холдейн с коллегами установили, что под давлением в семь атмосфер дышать чистым кислородом можно не более пяти минут, после чего начинаются судороги. К собственному восторгу, Холдейн обнаружил также, что под таким давлением кислород перестает быть газом без вкуса и запаха, каковым является при атмосферном давлении. Он обретает довольно специфический вкус – кисло-сладкий, «как выдохшееся имбирное пиво» или «разбавленные чернила с щепоткой сахара». Он любил приводить это наблюдение, доказывая, что не стоит слепо верить учебникам – ведь там кислород неизменно фигурирует как газ без вкуса.

Во время Второй мировой войны британский флот использовал (и до сих пор использует) аппараты с замкнутым циклом дыхания, заполненные чистым кислородом. Состоят они из дыхательного мешка (так называемого противолегкого), надевающегося на грудь, и кислородного баллона. Противолегкое – это большой гибкий резиновый мешок, который при дыхании расширяется и сжимается. Между ртом ныряльщика и противолегким располагается сепаратор углекислого газа (заполненный натровой известью – смесью едкого натра и окиси кальция), удаляющий выдыхаемый ныряльщиком углекислый газ. В противолегкое подается кислород на замену потребленному ныряльщиком. Поскольку схема замкнутая, газ не выделяется в воду и не образует воздушных пузырьков. Это очень важно в тех случаях, когда ныряльщик не должен выдавать своего присутствия, а также в операциях по обезвреживанию мин вручную, поскольку от пузырьков мина может сдетонировать. Кроме того, при такой схеме воздушный баллон делается в пять раз меньше стандартного аквалангистского (поскольку воздух содержит лишь 20 % кислорода), а значит ныряльщик получает большую маневренность или, при обычном размере баллона, больший запас воздуха. По результатам экспериментов Холдейна предельной глубиной для погружений на чистом кислороде были определены восемь метров (1,8 бар). Но даже в этом случае продержаться можно всего лишь несколько часов. Степень подверженности кислородной интоксикации у разных людей разная, поэтому британский флот проводит для новобранцев-ныряльщиков специальную проверку: дают подышать чистым кислородом под давлением в две атмосферы и смотрят, не начнется ли приступ. Не прошедших испытание переводят на другую специальность.

На глубине более восьми метров чистый кислород использовать нельзя, поэтому противолегкое заполняют дыхательной смесью. На глубине до 25 м пропорция обычно выглядит так: 60 % кислорода, 40 % воздуха, далее процент кислорода сокращают по мере увеличения глубины, доводя до 33 % на 50 м. Недостаток такой смеси состоит в том, что в противолегком накапливается азот, создавая необходимость периодически продувать систему. И хотя при этом образуются пузыри, все же они возникают не так часто, поэтому аппараты с замкнутым циклом дыхания по-прежнему предпочитают при тайных операциях – например, когда нужно прикрепить бомбу к борту вражеского судна. Время на декомпрессию при таком способе дыхания тоже существенно ниже, поскольку в дыхательной смеси содержится меньше азота.

Токсичность необходимо учитывать и в тех случаях, когда на глубине человек дышит смесью с более низким содержанием кислорода, например, воздухом. По мере погружения давление вдыхаемого воздуха возрастает параллельно с увеличением давления воды. На глубине 90 м, например, давление равно 10 атмосферам. Поскольку кислород составляет одну пятую воздуха, его парциальное давление будет равно 2 атмосферам. Некоторое время это можно выдержать, но для долгих погружений – нежелательно, поэтому содержание кислорода в дыхательной смеси нужно уменьшать. Морским животным, таким как киты и тюлени, ни кислородное отравление, ни азотный наркоз неведомы, поскольку они не дышат сжатым воздухом – во время погружения воздух не покидает их легкие.