当肺功能出现不全时，气体交换障碍主要由以下几个方面的原因引起：

首先，通气和灌注比例失调。正常情况下，肺部的每个区域其空气流通量（即通气）与血液流量（即灌注）之间保持一个恰当的比例，以确保氧气能够有效地从吸入的空气中转移到血液中，并且二氧化碳能从血液中释放到呼出的空气中。当肺功能不全时，某些部分可能因为炎症、水肿或纤维化等原因导致通气不足，而这些区域仍然有正常的血流灌注，造成所谓的“短路”现象；或者相反地，在一些区域虽然通气正常但血流量减少，则形成“死腔”。这两种情况都会影响到气体的有效交换。

其次，弥散障碍。肺泡膜是氧气和二氧化碳进行跨细胞膜扩散的关键部位。在肺功能不全的情况下，如肺间质性疾病、肺水肿等状况下，肺泡膜厚度增加或面积减小，使得气体分子需要经过更长的距离才能完成转移过程，从而降低了交换效率。

再次，通气分布异常。健康人两肺的通气是均匀分布的，但在疾病状态下，比如慢性阻塞性肺病（COPD），部分区域可能会出现过度膨胀或者萎缩，导致整体通气不均，进而影响到整个呼吸系统的气体交换功能。

最后，呼吸动力学改变。包括呼吸肌力减弱、胸廓弹性下降等因素均可引起呼吸做功增加，进一步加重了患者的呼吸困难症状，并间接影响到肺内气体的均匀分布及有效更新。

综上所述，在肺功能不全时，多种因素共同作用导致了气体交换障碍的发生。