元素、毒物和人體
研究環境對人體的影響不能不牽涉到元素與人的關係。從化學的觀點來看，元素是構成萬物的基本要素，人雖為萬物之首，當然也不能超然於萬物由元素構成的基本規律之外。實際上化學元素不僅是構成人體的基本要素，人體內每時每刻都在進行著各種元素參與其間的高度精細的化學反應，元素在人體的生長、發育、衰老、疾病、死亡中起著十分重要的作用。
與蛋白質、脂肪、糖類物質、膽固醇和各種維生素的構成一致，人體中占質量比重最大的元素是氧（ 65.0％），碳（18.0％）和氫（10.0 ％）。若以元素的摩爾數計則以氫元素在人體中的含量最大。質量百分數較大的元素還有氮（3.0％）、鈣（2.0％）和磷（1.0％）。上述六種元素已占了人體重的99％左右。再其次有鉀（0.35％）、硫（0.25％）、鈉（0.15％）、氯（0.15％）和鎂（0.05％）。到鎂為止的11種元素含量均在萬分之一這個數量級以上，它們通常被稱作人體中必需的宏量元素。人體中的蛋白質、脂肪、糖類物質、核酸即由碳、氫、氧、氮、磷、硫等構成，鈣、鉀、鎂是細胞的必要組分，鈣對骨骼特別重要，而鈉和氯在體液中以鹽的形式存在。
人體中還有許多生命和健康必須的痕量元素，已知的有鐵、氟、鋅、銅、碘、鉻、錳、鉬、硒和鈷等，它們在人體中的含量很低，如鐵含十萬分之四，而鈷的含量僅億分之幾。
還有不少元素被確定為對人體有毒，鎘、汞、鉛等為劇毒元素，其它還有鈹、镓、鍺、砷、銦、錫、銻、碲、鋇、鉈和鉍等也被認為有毒。它們都會妨礙人體正常的代謝過程，影響人體的生理機能。
11種人體必需的宏量元素原子序數均在20號以前，而人體必需元素的總和除鉬和碘外全集中在元素周期表的前四周期。前四周期共36個元素，除去四個惰性元素和已被確定有毒的鈹、镓、鍺、砷，尚有鋰、硼、鋁、矽、鈧、鈦、釩、鎳和溴等元素在人體中的作用不得而知或知之不詳，科學工作者們正努力進行探索。
元素有一百多種，其中具有穩定同位素的就有八十多種，人體必需的元素大多是原子量較小的，這與元素到人的進化過程一致。最初宇宙中物質主要以氫元素形式存在。後來經過聚變反應才逐漸形成了原子序數較低的一些元素，其間包括一些對生物物質較重要的“致生元素”，如碳、氮、氧、硫、磷、氯和某些金屬。然後致生元素進入化學進化過程，在較低溫度下化合成遠古的小分子，包括甲烷、氨、一氧化碳、水、二氧化碳、硫化氫、氫等“致生分子”。接下去在太陽紫外線、電離輻射能等作用下，致生分子進化到有生單體，如氨基酸、糖、核苷酸等。在40億年以前，化學進化過程過渡到生物進化過程，直至出現現代生命。人體的? 99％以上由原子序數在? 20以內的元素組成，而“重金屬”通常為人體所很少需要且往往是對人體有毒的。
事實上有用與有毒之間、有毒與無毒之間並無明確界限。有的元素在一定數量範圍內是人體必需的，超過了可能就有毒。如氟是形成強硬的骨骼和完好的牙釉所必需的，在骨鹽中氟以氟化鈣的形式存在，缺氟的人骨骼變脆，易發生齲齒，但若氟攝入量過多，可能會得骨骼畸形症（氟骨病）和斑齒症。有的元素以一種價態對人體有益以另一種價態對人體有害。如Cr3+對人體是必需的，沒有Cr3+的幫助人體就不能有效地利用糖類物質，而六價鉻對人體是有毒的。一般地說，一種元素的最穩定價態（如三價鉻和五價砷）在自然界中遇到的機會最多，對人畜毒性最小，自然界中不常存在的價態（如六價鉻和三價砷）對人畜的毒性較大。有的元素是否有毒則以其存在形式來決定。如同是磷元素，一般認為紅磷無毒而白磷是劇毒的。碳元素、氮元素是人體大量需要的，但以它們構成的CN-極毒。有的元素毒性的強弱以其化合物的溶解性來決定。汞是劇毒元素。同是汞的化合物，甘汞（氯化亞汞，HgCl2）的溶解度小，對人體沒有顯著的毒性，升汞（氯化汞，HgCl2，）是水溶性的，吃1～ 2克即能致命，而甲基汞（ Hg（ CH3）2）是脂溶性的，可滲入細胞和腦中，毒性比升汞還大。又如鋇對人體是有毒的，但硫酸鋇可在X射線透視時作”鋇餐”，原因是它既不溶於水又不溶於胃酸。還有些元素是否有毒取決於它與其它元素在體內濃度的比值。如鉀和鈉都是人體體液中的必需元素，但鉀和鈉在體液中要維持一定的比例關係，折合成氧化物來計算，K2O對Na2O的比值當在2.2左右的範圍內，否則對與體液有密切關係的心髒不利。土豆和山芋中K2O對Na2O的比值遠遠高於體液，可能在體液的10倍以上，土豆和山芋多食後會覺得心中發燒，從某種意義上說這就表現了鉀元素的毒性。有的地方將土豆和山芋沾鹽吃是有道理的，可將鉀對鈉的比值降下來。
人體中兩種元素間應維持一定數量關係的例子是很多的，如體內鈣與磷的濃度乘積就基本上維持恒定。每百毫升血漿中鈣和磷兩者毫克數的乘積正常情況下在36～40之間，當血磷增高時，血鈣就降低，反之血磷降低時血鈣就升高。骨骼中鈣和磷的濃度亦應維持平衡，因為骨鹽的最重要成分是Ca3（PO4）2。當人體缺鈣時，骨骼中就脫鈣進入血液以維持血鈣的水平，所以缺鈣最直接受到傷害的是骨骼，嬰兒和孕婦、乳母每天需攝入1～2克鈣就是為了滿足嬰兒生長發育的需要。
但平常是我們不會將碳、氮、鉀、鈉這些元素看作有毒的元素的。
宏量元素固然重要，但環境對人體的毒害或恩賜往往表現在微量元素的給與不給上。環境汙染物中有毒元素的含量通常是微乎其微的（除了大型的公害事件）。而且處於汙染環境中的人們的不健康狀態除了特殊的情形（如急性中毒）很少有及時或明顯的臨床症狀，因此容易為人們所忽視。然而就是這些微乎其微的含量對人類健康產生了日益嚴重的威脅。例如，飲用水中鎬含量若達到12微克／升（差不多就是飲用水標準中的上限），每人每天食用2.5升水，每日攝入的鎘就是30微克。鎘進入人體後不能全部隨尿排出，隨著年齡的增長，體內的鎘就慢慢積累起來，當體內的含鎘量以克計時就會引起骨痛病。至於生物界的食物鏈，則更容易將一些微乎其微的元素富集到超過原環境濃度的好幾個數量級。
另一方麵，人們常常漫不經心地舍棄食物中所含的人體必需的微量元素。大自然給我們提供的食物營養可能是完善和均衡的，但加工時人們常常隻取食物中對口味的部分，而許多“合人意”的部分往往隻是給人們提供了所需的熱量，被舍棄的部分卻含有人體必需的維生素、礦物質乃至一些必需的微量元素。如精製白麵色香味俱佳，但粗麵中含鐵豐富的部分倒被加工除去了。一個缺鐵性貧血患者，一邊在服含鐵的藥物，一邊可能長期食用缺鐵的精白麵粉。偏食最終會造成體內缺乏或過多聚集某些微量元素，這是已被實踐證明了的。
現在我們從“元素與人”這個角度出發再來認識幾種化學元素。
（一）鎂
雖然人體中含鎂部分隻有萬分之五左右，但鎂仍被算作人體必需的一種宏量元素（這相對其它元素而言）。鎂是所有細胞的必要組分之一，鎂離子在人體中最重要的作用是激活人體中的許多酶。我們知道各種酶本身是許多生物化學反應的催化劑，鎂離子是許多酶的激活劑，它至少能參與催化十多個生化反應，而且在激活過程中它有相當高的特異性，它的作用往往不能用其它相同價態的金屬離子來替代。