沼气一般含甲烷50%～70%，含CO230%～40%，和少量的氮气、氢气、氨气、一氧化碳硫化氢、磷化氢等，具体成分取决于底物的有机物成分和消化程度。例如：硫化氢在沼气成分中通常仅占0～0.1%，当污水中含有大量蛋白质或硫酸盐时，硫化氢的含量会达到1%；沼气中通常含有痕量磷化氢，当有油麸、骨粉、棉籽饼、磷矿粉、动物尸体等含磷有机物时，含量会明显增高。
甲烷、CO2、氢气、氮气都是无毒性的气体，但是如果它们在空气中的含量过高会使空气中氧气的分压降低，致使人体动脉血血红蛋白氧饱和度和动脉血氧分压降低，导致组织供氧不足，引起缺氧窒息。
若空气中甲烷含量达到25%～30%时，人们就会产生头痛、头晕、恶心、注意力不集中、动作不协调、乏力、四肢发软等症状；若达到45%～50%以上时，人们就会因严重缺氧而出现呼吸困难、心动过速、昏迷、窒息死亡。
若CO2在空气中含量达到3%时，人体会感到呼吸急促，达到10%时，就会丧失知觉、呼吸停止而死亡。
硫化氢为窒息性和刺激性有毒气体，亦是一种神经毒剂，具有“臭鸡蛋”气味，但极高浓度的硫化氢会很快引起人的嗅觉疲劳而不觉其臭。低浓度接触对人体仅有呼吸道及眼的局部刺激作用，高浓度时全身作用较明显，表现为中枢神经系统症状和窒息症状。吸入的硫化氢进入人体血液分布至全身，与细胞内线粒体中的细胞色素氧化酶结合，使其失去传递电子的能力，造成细胞缺氧。硫化氢还可能与体内谷胱甘肽中的巯基结合，使谷胱甘肽失活，影响生物氧化过程，加重了组织缺氧。硫化氢接触湿润黏膜，与液体中的钠离子反应生成硫化钠，对眼和呼吸道产生刺激和腐蚀，可致眼结膜炎，呼吸道炎症，甚至肺水肿。由于阻断细胞氧化过程，心肌缺氧，可发生弥漫性中毒性心肌病。高浓度（1000毫克/米3以上）硫化氢，主要通过对嗅神经、呼吸道及颈动脉窦和主动脉体的化学感受器的直接刺激，传入中枢神经系统，先是兴奋，迅即转入抑制，发生呼吸麻痹，以致“电击样中毒”。
一氧化碳是一种无色、无臭、无味的有毒气体。空气中含量为0.1%，就会引起中毒，如果含量大于1%，有可能致人死亡。致毒的原因是一氧化碳与人体血液中的血红蛋白发生加合作用，生成羰合血红蛋白，使血红蛋白失去输氧能力，导致人体严重缺氧。
氨气是一种无色有刺鼻臭味的气体，对黏膜和皮肤有碱性刺激及腐蚀作用，可造成组织溶解性坏死。高浓度时可引起反射性呼吸停止和心脏停搏。人接触553毫克/米3浓度的氨可发生强烈的刺激症状，可耐受1～5分钟；3500～7000毫克/米3浓度下可立即死亡。
磷化氢属高毒类物质，浓度在1.4～4.2毫克/米3时，可闻到特有的腐鱼样气味，10毫克/米3浓度下接触6小时有中毒症状，409～846毫克/米3浓度下接触0.5～1小时可致死。