有害化学元素从何而来
化学元素包括金属和非金属元素，是地壳岩石中的天然组成成分。自然界的水、土壤和空气中均含有一定量的各种化学元素。它们的理化性质及生物活性差别很大，有的是人体所必需的，如钾、钠、钙、镁、铁、铜、锌等，但过量摄入这些元素对人体反而有害，有的是人体不需要的，即使摄入少量也会产生毒害作用，如铅、砷、镉、汞等。由于岩层、土壤或地下水中某种元素含量过高，在一些地方出现各种地方病，严重危害着人体健康。如碘含量过高地区的居民可发生高碘性地方性甲状腺肿，土壤和饮水中含硒过高可引起居民地方性硒中毒，地下水含砷过高可造成地方性砷中毒。
除了自然界本身存在的有害化学元素污染外，环境中的有害化学元素更重要的来源是人类的生产活动。采矿、冶炼以及某些使用有害化学元素的工业生产过程可造成环境污染，铅、汞、镉、砷等农药的施用可直接使有害化学元素污染环境，煤炭、石油等燃烧过程可释放出铅、矾、镍、硫、砷等化学元素；工业“三废”的排放可将各种有害化学元素及其化合物排放入环境。
各种有害化学元素不仅可污染空气、土壤和水体，而且可污染农作物、畜产品以及水生生物。有些有害化学元素还可通过食物链及生物的富集作用产生蓄积，对人体健康产生更大的危害。
农作物由土壤、空气以及灌溉水中吸收各种化学元素，通过水介质运送到叶和果实后产生蓄积，再以“植物→动物（肉、内脏、蛋、乳等）→人”的方式进入人体，对人体健康产生潜在危害。研究表明，食品污染的化学元素以镉最为严重，其次是汞、铅、砷等。
有害化学元素的毒性危害何在
环境中的有毒元素经消化道、呼吸道、皮肤等途径吸收，通过血液循环分布于体内组织和脏器，除了以原有形式为主外，还可以转变成具有较高毒性的化合物形式。多数有毒元素在体内有蓄积性，半衰期较长，能产生急性和慢性毒性反应，还有可能产生致畸、致癌和致突变作用。有毒元素在体内的毒害作用受许多因素影响，如侵入途径、浓度、溶解性、存在状态、代谢特点、有毒元素本身的毒性及人体的健康状况等因素密切相关。
重金属污染环境后，由于长期而少量摄入，主要引起慢性危害，如汞污染引起的水俣病，镉污染引起的骨痛病等。
一些有毒化学元素具有致癌潜力。长期吸入羰基镍能引起鼻癌和肺癌，铬酸盐烟雾可引起肺癌；长期饮用高砷水可引起皮肤癌、肺癌和肝癌；过量的铁可使铁在细胞内的隔室封闭大量破坏，也可诱发肿瘤。汞和铅等重金属可引起胎儿先天畸形。
镍可引起接触性皮炎、肺炎，五氧化二钒可引起迟发性呼吸器官变态反应，铬可引起眼结膜炎、支气管哮喘、接触性皮炎等。
研究发现，铅、镉等元素可使动物对革兰阴性细菌感染的抵抗力降低，还能使抗体形成减少；汞能使机体形成抗肾小球基底膜抗体，并以免疫复合物的形成引起肾脏损害；铅还可使中性粒细胞减少，并使其吞噬作用和杀菌活性减弱，唾液溶菌酶活性降低；锰过多可抑制抗体的形成；砷对免疫功能也有损害作用。
有毒元素的毒性机制是十分复杂的。一般来说，下列任何一种机制都能引起毒性：①阻断了生物分子表现活性所必需的功能基；②置换了生物分子中必需的金属离子；③改变生物分子构象或高级结构。为了使生物分子具有一定的功能，就必须具有某种特定的构象。有毒元素的结合能改变一些生物大分子如蛋白质、核酸和生物膜的构象。
环境中的铅从何而来
铅在自然界里以化合物状态存在，如方铅矿、碳酸铅矿等。纯净的铅是较软的、强度不高的金属，新切开的铅表面有金属光泽，但很快变成暗灰色，这是受空气中氧、水和二氧化碳的作用，表面迅速生成一层致密的碱式碳酸盐保护层的缘故。
铅及其化合物在现代工业中起着重要作用，在人们的生产和生活中铅存在的场合不可避免。20世纪以来，工业生产向大气排放含铅污染物量急剧增多。在大气中铅的各类人为污染源中，油和汽油燃烧释放出的铅占半数以上。汽油中添加烷基铅作防震剂，致使汽车尾气排出的铅已成为当今城市空气中铅的最大污染源。
在汽车尾气中所含有的铅，大多数是颗粒度为0.2～1.0微米的细小微粒，还有一些是未发生反应的残余有机铅烟气。尾气中的挥发性含铅物能进一步生成细粒气溶胶物质。较大颗粒可降落于距污染源不远的地面或水体，但细粒的或水合离子态的铅可能在大气中飘浮相当长的时间。降落在地面的铅可进一步污染土壤、水体和农作物。
由于铅的广泛应用，各种工业废水、废渣、废气的排放已成为水体、土壤和大气中铅的主要污染源。采矿、冶炼、蓄电池、交通运输、印刷、塑料、涂料、焊接、陶瓷、橡胶、农药、汽油添加剂生产等都使用铅及其化合物。全世界每年铅消耗量约为400万吨，其中约有40％用于制造蓄电池，约25％以烷基铅的形式加入到汽油中作为防爆剂，其他主要用于建筑材料、电缆外套、制造弹药等方面。这些铅约1／4被重新回收利用，其余大部分以各种形式排放到环境中造成污染。
土壤中的铅污染主要来源于大气含铅尘粒的降落、含铅废渣的堆放、含铅污水灌溉农田、含铅污泥作肥料使用等。水体中铅污染物主要来源于大气向水面降落的铅污染物和向水体排放的工业废水。大气降尘或降水通常是海洋和淡水水系中最重要的铅污染源。据统计，全世界每年由空气转入海洋的铅量为40×106千克／升。
食品中铅的来源很多，包括动植物原料、食品添加剂、接触食品的管道、容器、包装材料、器具和涂料等，如锡酒壶、锡箔、劣质陶瓷、马口铁罐或导管镀锡和焊锡不纯、加工松花蛋用黄丹粉等，均会使铅转入到食品中。来自含铅金属水管的自来水中铅的含量可高达50微克／升。大多数天然水中约含铅5微克／升。世界卫生组织建议饮水中的最大允许限量为50微克／升。肉、鱼和其他动物性食品中由于环境污染也不同程度含有铅。打猎时使用的铅子弹留在猎物体内，可使猎物肉中含有大量的铅。大量食用含铅的猎物肉很容易引起食物中毒。
酒精饮料中的铅污染是普遍存在的，尤其是用传统的方法酿造时更容易受铅的污染。啤酒厂和酒厂所使用的铅管和其他含铅设备常会引起酒中铅污染。在酒桶和酒罐上使用青铜龙头也会引起酒中铅污染。水果汁在陶器罐中储藏3天后，铅含量可达到1300毫克／升。所以饮料生产容器或储藏容器铅含量的卫生检验是必要的。
汽车尾气的排放，使道路两旁的谷物、蔬菜、瓜果等农作物可受到空气中含铅悬浮颗粒的严重污染。农作物也可通过根部从土壤中摄取溶解性铅。
有机铅化合物在水中溶解度小、稳定性差，尤其在光照下容易分解。但在鱼体内有机铅化合物的含量可达到总铅量的10％左右，包括烷基铅和芳基铅。
铅有何毒害作用
由于铅广泛存在于环境中，机体可通过食品、饮水、吸烟、大气等途径摄入铅，但人体所摄入的铅主要来自于食品。环境中的烷基铅可经呼吸道、消化道和皮肤吸收进入体内。经消化道摄入的铅，约有5％～10％主要在十二指肠被吸收，经过肝脏后，部分随胆汁再次排入肠道中。血液内的铅约有95％分布在红细胞内，主要在红细胞膜，血浆只占5％。沉积在骨组织内的磷酸铅呈稳定状态，与血液和软组织中铅维持着动态平衡。被吸收的铅主要经肾脏排出，还可经粪便、乳汁、胆汁、月经、汗腺、唾液、头发、指甲等途径排出。儿童对铅的吸收率要比成人高出4倍以上。当人体中摄入多量铅后，主要对血液循环、神经、消化和泌尿系统产生毒害作用。
铅的毒性与其化合物的性质与其他因素影响有关。一般认为软组织中的铅能直接引起有害作用，而硬组织内的铅则具有潜在的毒性作用。摄取5毫克／千克体重的铅即可引起人的急性中毒。铅中毒可引起多个系统症状，但最主要的症状为食欲缺乏、口有金属味、流涎、失眠、头痛、头昏、肌肉关节酸痛、腹痛便秘或腹泻、贫血等，严重时出现痉挛、抽搐、瘫痪、循环衰竭。
铅的毒性主要是由于其在人体的长期蓄积所造成的神经毒性和血液毒性。当长期摄入铅后，可在体内造成积累而产生蓄积毒性。铅的吸收和毒性与许多因素的影响有关。低钙状况下可促进胃肠道对铅的吸收和骨骼等组织中的铅释放。缺锌和铁也可增加铅的储存而加重铅的毒性。这可能是由于铅附着于钙、锌、铁的结合部位，如红细胞结合部位，增加了铅的蓄积和毒性。食品中果胶物质含量增加，可减少铅吸收。刺梨、纤维素、一些氨基酸和其他维生素也有减少铅吸收的功能。
摄入的铅在消化道吸收后，可在人体内蓄积，90％的铅以不溶性磷酸三铅的形式存在于骨骼中，少量蓄积在肝、脑、肾和血液中，生物半衰期一般为4～5个月，在骨骼中时间更长。
蓄积在体内的铅，根据其数量、侵害部位、时间长短及机体的敏感性不同而表现出各种危害。
铅中毒的临床特点为剧烈腹绞痛、贫血、中毒性肝病、中毒性肾病、多发性周围神经病。表现头晕、全身无力、肌肉关节酸痛、不能进食、便秘或腹泻、肝脏肿大、肝区压痛、黄疸、血压升高。实验室检查：除铅中毒指标明显升高外，胆红素升高、丙氨酸转氨酶升高；尿中可见红细胞、白细胞、尿胆素原阳性；血红蛋白和红细胞均下降。神经系统检查，可发现四肢末端呈手套袜子型感觉减退，肌肉萎缩及肌无力。严重者发生铅麻痹，即垂腕、垂足症；铅毒性脑病，出现剧烈头痛、抽搐、谵妄、惊厥、木僵甚至昏迷。个别病人可发生麻痹性肠梗阻。
铅对造血系统的毒性主要表现为贫血和溶血，是人体铅中毒的一种早期特征。这种作用不仅与血红蛋白合成减少有关，而且铅对成熟红细胞有直接溶血作用。这可能是由于铅与红细胞有高度亲和力，使红细胞膜的完整性受损所导致的。铅引起贫血的作用，儿童比成人更敏感。
在急性和慢性铅中毒时，肾脏的排泄机制多半受到影响。长期摄入铅后，可引起慢性铅中毒性肾病，表现为肾小管上皮细胞出现核包涵体，肾小球萎缩，肾小管渐进性萎缩及纤维化等。大量铅进入人体，干扰肾小球旁器，刺激肾素分泌，激发肾素、血管紧张素、醛固酮升压系统，可引发高血压。
过量铅的摄入可使中枢神经系统与周围神经系统受损，引起脑病与周围神经病。铅性脑病是铅中毒最严重的表现，其特征是迅速发生大脑水肿，相继出现惊厥、麻痹、昏迷，甚至引起心、肺衰竭而死亡。在这些严重表现发生之前，中毒者常出现狂躁、头痛、记忆力丧失、幻觉、嗜睡、倦怠等。儿童对铅有其特殊的易感性，儿童铅中毒表现为生长迟缓、视力发育迟缓、学习低能、精神呆滞、癫、脑性瘫痪和神经萎缩等。
铅可抑制受精卵着床。铅可抑制子宫的类固醇激素受体，使激素分泌减少。微量的铅即可对精子的形成产生一定影响，还可引起人类死胎和流产，并可通过胎盘屏障进入胎儿体内，对胎儿产生危害。
我国在食品卫生标准中规定，饮用水中铅＜0.05毫克／升，冷饮食品、奶粉、炼乳、食盐、味精、醋、酒等食品中铅≤1毫克／千克或≤1毫克／升，食用色素≤10毫克／千克，肉类、鱼虾、鲜乳类≤0.5毫克／千克，粮食、薯类≤0.4毫克／千克，蔬菜、水果、蛋类≤0.2毫克／千克，豆类≤0.8毫克／千克。一般来说，铅中毒者经驱铅治疗后可很快恢复，除铅中毒性脑病外，很少有后遗症，预后良好。
环境中的汞从何而来
汞是室温下惟一的液体金属，呈银白色，有金属光泽，俗称水银。
环境中的汞污染主要来源于含汞矿物的开采、冶炼、各种汞化合物生产应用等过程。这些工业生产和应用过程中产生的含汞废水、废气和废渣的排放导致了汞的污染。氯碱业、电子、塑料、仪表、含汞农药、木材加工、造纸、油漆颜料、纺织、鞣革、炸药等工业的含汞生产废水的排放是环境水体中汞的主要污染源。煤及石油燃烧过程中释放出来的汞，可成为大气环境汞污染的来源之一。含汞杀虫剂、杀菌剂、防霉剂及选种剂等农药的使用，可造成对土壤、大气和水体的污染。用含汞污水灌溉农田或含汞的底泥施肥也可污染土壤。
一般地表水中汞浓度不高，且大部分结合于悬浮颗粒上。但由于生物富集和放大作用，它是汞进入食物链的主要来源。作为食物链的初始环节，水生植物、藻类对水中汞的富集近年来受到极大关注。淡水藻类食品中的汞以元素汞含量一般高于海藻类。据报道，汞、二价汞的化合日本的22个水域中，淡水藻汞含物和烷基汞存在量为0.005～0.34毫克／千克，且污染河流大于正常水域。海藻类一般小于0.005毫克／千克。水产品中汞含量较高，另外水中所含无机汞可通过微生物作用转化为毒性较大的甲基汞化合物，并可在鱼类体中蓄积，引起人类期食用含汞鱼类所致。
饮用水中的汞主要是以无机物形式存在，即使水受到了严重污染，汞的含量一般也不会超过0.03毫克／升。我国国内的调查表明，饮用水汞的浓度通常低于0.001毫克／升。