Von nem Mega88 sagt doch hier niemand was.
Ausserdem: Lies die Stelle mit der Spannung nochmal genau.
(s. 302, Tabelle 28.2: DC Characteristics, Zeile V_IH)
Da steht nicht "0,7V" sondern "0,7Vcc", also 0,7 * Versorgungsspannung, wobei wir bei 5V Vcc wieder bei den 3,5V wären.

Dass 3,3V erkannt werden, _kann_ sein, muss aber nicht.
Oder anders: Der Hersteller garantiert erst ab 3,5V eine sichere Erkennung.

Das Problem ist hier doch, dass der Sensor (5V) die 3,3V vom Bus noch erkennen muss. In dem Datenblatt, das ich dazu gefunden hab (http://www.sensortechnics.com/download/hca-baro-641.pdf)
ist der Wert - zumindest wenn man ihn so interpretieren kann - noch extremer angegeben: "Input high level: Min. 90% of Vs", also 0,9*5V = min. 4,5V.

Für solche Spannungsprobleme am I2C hab ich auch schon mehrfach die Schaltung mit den FETs verwendet (meine Standardtypen: BSS13; haut wunderbar hin; auch mit 400 kHz noch.