二氧化碳对呼吸中枢正常低浓度可促呼吸加深加快高浓度致中枢受抑引发呼吸抑制等，对血液酸碱平衡可使二氧化碳分压升高致pH降低引发呼吸性酸中毒，对心血管系统轻度可兴奋交感神经致心率等变化高浓度可致心律失常等，儿童因呼吸调节系统发育不完善耐受性更低，老年人心肺功能减退风险更高，呼吸系统及心血管疾病患者吸入后会加重病情需谨慎。
一、对呼吸中枢的影响
正常生理状态下，二氧化碳是调节呼吸的关键化学信号。低浓度二氧化碳可同时刺激外周化学感受器与中枢化学感受器，促使呼吸加深加快以增加肺通气量。然而，当吸入高浓度二氧化碳时，中枢化学感受器会因过度受抑而使呼吸中枢麻痹，进而引发呼吸抑制，严重时可导致呼吸节律紊乱甚至呼吸停止，这一机制有相关生理学研究作为支撑，例如动物实验中观察到高浓度二氧化碳暴露下呼吸中枢电活动的变化情况。
二、对血液酸碱平衡的影响
吸入的二氧化碳会迅速与血液中的水结合生成碳酸，使血液中二氧化碳分压升高，进而导致血液pH值降低，引发呼吸性酸中毒。依据酸碱平衡相关理论，二氧化碳分压每升高1mmHg，血浆碳酸浓度约增加0.03mmol/L，持续吸入二氧化碳会打破酸碱平衡的动态平衡，这已被大量血气分析相关研究证实，如临床监测显示长期处于高二氧化碳环境人群的血气指标变化。
三、对心血管系统的影响
轻度吸入二氧化碳时，可通过兴奋交感神经使心率加快、心输出量增加。但高浓度吸入二氧化碳时，可能干扰心肌电活动导致心律失常，同时影响血管舒缩功能引起血压波动。例如，动物模型研究发现高浓度二氧化碳暴露下心血管系统出现的电生理及血流动力学改变，临床案例也有报道慢性高二氧化碳暴露人群出现的心血管功能异常表现。
四、不同人群的差异
儿童：由于呼吸调节系统发育尚不完善，对二氧化碳的耐受性更低，吸入二氧化碳后更易出现呼吸抑制、酸碱平衡紊乱加剧等严重反应，需特别关注儿童在可能接触二氧化碳环境时的防护。
老年人：老年人心肺功能减退，吸入二氧化碳后呼吸代偿能力减弱，发生呼吸抑制、酸碱失衡及心血管功能紊乱的风险更高，应避免老年人长时间处于高二氧化碳浓度环境。
呼吸系统疾病患者：如慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者，其本身存在气体交换障碍，吸入二氧化碳会进一步加重通气/血流比例失调，诱发呼吸衰竭等严重并发症；心血管疾病患者吸入二氧化碳后，可能因心率、血压波动加重心脏负担，需谨慎对待。
