При нормальному артеріальному РО2 в 95 мм рт. ст. в кожних 100 мл рідкої частини крові розчинено близько 029 мл кисню, а при зниженні РО2 в капілярах тканини до 40 мм рт. ст. в розчиненому вигляді там залишається тільки 012 мл кисню. Іншими словами, в нормальних умовах кожні 100 мл артеріальної крові переносять до тканин 017 мл кисню в розчиненому вигляді, а в еритроцитах, в що з молекулою гемоглобіну вигляді, 100 мл крові переносить 5 мл кисню. Таким чином, кількість кисню, що доставляється до тканин в розчиненому вигляді, в нормі невелике і становить лише близько 3% загальної кількості, у той же час у зв'язку з гемоглобіном переноситься 97%.
Під час напруженої фізичної роботи, Коли доставка кисню гемоглобіном може підвищитися до 3 разів, відносна частка переносимого в розчиненому вигляді кисню становить лише 15%. Однак при вдиханні кисню при дуже високому РО2 в альвеолярному повітрі кількість розчиненого в крові кисню може стати набагато більше, тоді в тканинах виявиться зайву кількість кисню і виникне «отруєння» киснем, що часто призводить до судом і навіть смерті.
Витіснення кисню
Окис вуглецю приєднується до гемоглобіну в тій же точці, де і кисень, вона може витіснити кисень із з'єднання з гемоглобіном, знижуючи таким чином його здатність переносити кисень. Міцність зв'язку окису вуглецю з гемоглобіном перевищує міцність зв'язку кисню з гемоглобіном приблизно в 250 разів, як це видно на кривій дисоціації сполуки окис вуглецю-гемоглобін. Форма цієї кривої майже ідентична такій для оксигемоглобіну, але при цьому позначені на осі абсцис величини тиску окису вуглецю складають тільки 1/250 таких на кривої дисоціації оксигемоглобіну.
Парціальний тиск окису вуглецю в альвеолах, що становить лише 04 мм рт. ст., що в 250 разів нижче парціального тиску кисню в альвеолах (100 мм рт. ст.), дозволяє окису вуглецю на рівних «боротися» з киснем за приєднання до гемоглобіну, у результаті половина гемоглобіну в крові виявиться пов'язаної з окисом вуглецю, а не з гемоглобіном. Внаслідок цього величина парціального тиску окису вуглецю в повітрі в 06 мм рт. ст. (Тобто при об'ємної концентрації менше 1/1000) може виявитися смертельною. Навіть при великому зниженні вмісту кисню в крові під час отруєння окисом вуглецю Р02 крові може виявитися нормальним.
Від цього вдихання окису вуглецю стає особливо небезпечним, тому що кров зберігає яскраво-червоний колір і видимі симптоми гипоксемии - посиніння кінчиків пальців або губ (ціаноз) - відсутні. Р02 не знижується, і тому не спрацьовує механізм зворотного зв'язку, який зазвичай у відповідь на недостачу кисню (про що зазвичай сигналізує знижений Р02) стимулює частоту дихання. Одним з перших в результаті браку кисню постраждає мозок, тому людина може виявитися дезорієнтованим і втратити свідомість до усвідомлення небезпеки ситуації.
При серйозному отруєння окисом вуглецю пацієнту можна дати дихати чистим киснем, оскільки при високому альвеолярному тиску кисень може швидко витіснити окис вуглецю із зв'язку з гемоглобіном. Стан пацієнта може поліпшити одночасне вдихання 5% двоокису вуглецю, який сильно стимулює дихальний центр, збільшуючи альвеолярну вентиляцію і зменшуючи цим вміст окису вуглецю в альвеолах. При інтенсивної терапії киснем і двоокисом вуглецю можна видалити окис вуглецю з крові в 10 разів швидше, ніж без неї.