从公元前4世纪我国古图籍中关于瘿病的记载、公元前2世纪时古罗马王室悲剧到当代的许多地方病如克山病、大骨节病以及特殊的公害病如水俣病、痛痛病的发生，都与有毒微量元素的恶性发作有关。元素之所以有毒可分3种情况：一种是它们本身就有毒，如铅、镉，在元素的自然选择中就存在了，由于它们不常见，生物体对它们没有建立相应的防御机制；另一是元素间的相互作用、互相竞争导致失控，例如铜和锌都是必需有益元素，同属第四周期，化学性质有某些相似，两者在肠粘膜或金属硫蛋白中可以互相竞争结合部位，从而相互抑制其吸收，过多的锌会拮抗铜的生理作用，如同时铜缺乏，则促使缺铜更严重，从而引起缺铜疾病；其次是最佳浓度范围之外，元素缺乏及过量积累也会导致中毒，例如，必需元素硒的化合物常当作有毒物保存，铜在低浓度时广泛用作杀菌剂。这样，由于中毒条件极其多样，机制复杂，古往今来怪病之多就不足为奇了。
宫廷杀手
公元前2世纪，繁荣的希腊，由于不明的原因使统治集团衰败，国王、贵族、将军都体弱多病，被强盛的罗马帝国征服，并于公元前146年并入罗马版图。随着希腊先进酿酒及烹饪技术的引入，一种新奇的金属制品也成为罗马贵族阶层的日用珍贵器具。它制作的器皿，光亮闪烁，不像铜器那样产生令人讨厌的绿锈；贵族们爱吃的葡萄汁中若加上这种金属粉，可以除掉酸味，还可使酒醇香而带甜味；有轻泻作用的蜂蜜在这种金属容器中加热，成了止泻剂；这种金属粉制成的化妆品，可让贵族夫人的皮肤更白……这种金属就是铅。王公老爷们自然不知道，加热蜂蜜止泻是因为溶出的铅抑制消化道的运动，是一种毒性反应；葡萄浆不发酸，是由于铅杀死了发酵的微生物。而今，人们都知道，铅是多亲和性毒物，它对全身各个系统都有毒害，除消化系统外，还严重地影响到生殖系统、神经系统等。并且铅的致毒剂量很低，每日摄入1毫克即危险，同时不易排解。
铅中毒后不仅有失眠、头痛、乏力等体质消退和不适应症状，还将导致男性不育、妇女不孕。即使怀孕也会发生流产、死胎；少数胎儿虽能成活，由于铅对神经系统的毒性，大都造成永久性的智力低下。这样，铅毒在充分享用铅文明的贵族中像瘟疫一样蔓延，不过当时谁也弄不清作祟者是谁罢了。据记载，古罗马特洛伊贵族35名结了婚的爵爷，半数以上没有生育；其余的爵爷夫人虽然怀孕，但生下活着的只是少数几个低能儿，皇上几乎没有嫡生的子女。为此，安东宁斯皇帝提出了一项补救措施，选拔健康而又聪明的人为皇位继承人。这本是一项希腊早期贵族共和制的明智决策；可惜当皇位传到马康斯奥里利斯陛下时，皇后生了一个低能儿白痴康美大斯，而昏庸的皇上让他继承了帝位。从此破坏了选拔制度，致使低能愚儿统治罗马，最终使罗马帝国灭亡。
两千多年以后，在考古学、毒理学、环境化学、古尸分析的基础上，解开了生活中铅性食品和用具给古罗马宫廷带来的灾难之谜。
古罗马的宫廷杀手在20世纪80年代仍在世界各地肆疟。1981年2月，美国西雅图出现了“咖啡杯”事故。一个两口之家中，妻子突然出现典型的铅性腹绞痛，却因没有铅的接触史而被误诊；丈夫为此查阅了大量资料后，要求作血、尿的铅检测才得到确诊。丈夫追忆3年前自己也曾出现腹泻、腹痛、易激动、体重减轻等铅中毒症状，也要求作尿铅、血铅检测，同样获得了确诊。然后，他们试图找出中毒的原因。首先考虑的是自来水管，但那是镀锌的；夫人是画家，颜料含铅，但丈夫从不接触。当种种因素被排除后，他们想起3年前买的那套美丽的涂釉咖啡杯。经测定，在放入热咖啡时，含铅量达8毫克/100毫升。平时，夫妇俩用这样的杯每天饮8次，进入体内的铅要比美国食品药物管理局规定的标准高出400倍。铅的慢性中毒就不言而喻了。20世纪70年代起，人们已开始认识到环境铅污染的严重危害。据报道，美、德、法、墨西哥等国人有所组织都有铅蓄积。1980年我国几个大城市居民普查的结果表明，血铅已达危险水平。
对付铅中毒颇为棘手，因过量蓄积，只有设法促排。西医对此常采用化学螯合驱排，但由于所用的EDTA或2，3-二巯基丙醇等螯合剂是非选择性的，在驱铅的同时，也排出了大量必需微量元素（如锌、铜、锰等）。这种过度络合现象的毒副作用，造成体内微量元素新的失衡，中医称之为“祛邪伤正。”20世纪90年代我国中药学家孙爱贞教授研制出解毒健脾中药驱铅方剂，以解毒为本，辅以健脾，标本兼顾，在临床上取得良好疗效。由于健脾兼对胆有利，加速了进入肝脏的铅通过胆汁从粪便排出。最为突出的是，中药驱铅而不干扰微量元素的体内平衡。这时正体现了祛邪（驱铅）而不伤正（不排出其他微量元素）、邪去而又利正的中医医理。因此，这一特效驱铅方剂的提出，正是从微量元素这一角度阐发了中医“祛邪安正”的理论。这样，巧选中药，在驱排有毒元素，又维持有益元素的体内平衡方面有其独到之处。这是很值得进一步研究的。
自杀之谜
1931年起，日本富山县神通川流域，出现了一种怪病，使许多妇女自杀。论经济、家庭、人缘，她们都无可挑剔。为什么自杀呢？是由于得了骨痛病，又叫痛痛病，表明痛得厉害，用一个痛字还不足以形容。这种病一开始是在劳动过后腰、手、脚等关节疼痛，在洗澡和休息后则感轻快；延续一段时间后，全身各部位都神经痛、骨痛、骨骼软化萎缩，以至呼吸、咳嗽都带来难忍之苦，因而自杀。这种病的特点是，痛得如针刺，止痛药无效，表明感觉神经节受到出血性损伤；极易在挫伤、捻伤等轻微外伤下，突然卧床不起，病人长期卧床，但无褥疮，表明无皮肤炎症；有严重骨软化症及骨质疏松，由于支撑体重的脊柱压迫骨折而引起骨骼明显变形，使整个身躯呈弓状，但意识仍很清楚，表明没有神经错乱。最后因疼痛不能完全入睡，成为日夜尖叫“痛、痛”的状态。至此，患者由于长期折磨，营养不良，发生废用性萎缩、肾功能衰竭和感染合并症而在虚弱疼痛中死去。
1946年从战争中归来的蔌野医生，重开他的祖业，他现在已是第四代传人了。在第三代时已有同样症状患者的记载，但治疗无效，不知病因为何。经过近10年不懈的努力，1955年蔌野和河野稔两人首次在临床外科学会上报告了骨痛病，并在该地报纸上公开以引起社会的广泛重视。其后，从临床、病理、流行病学等各方面进行了综合研究，他们发现患者发生地区与神通川上游的三井金属矿业公司的废水排放有关。该公司是1874年明治初年建立的，主要是炼锌，由于废水的影响，1913年水稻生长不良，1952年这条河里的鱼大量死亡，两岸稻田大面积死秧减产。没有枯死的水稻所产稻米，当地人称“镉米”，一般含镉量超过1×10-6，而通常达0.4×10-6已属中毒。1959年蔌野在对水质、底质、大米、患者遗体脏器病理解剖材料进行全面重金属分析的基础上，认为矿山排出废水中的镉可能是致病的原因，并在1961年在日本整形外科学会总会上作了骨痛病病因的报告，揭示了30年来许多患者的自杀之谜。
骨痛是在所有疼痛中最难忍的。不信吗？当你无意中把膝盖或胳臂碰到石头或桌棱时，都会痛得大叫。软骨症、骨质疏松是婴幼儿和老年人的大敌，因为它们会导致长不高和瘫痪，从而构成对生活和幸福的巨大威胁。骨的健康发育是生存的支柱之一。所以藉痛痛病的发病的机理弄清镉究竟怎样影响骨质健康，以探讨如何保护我们宝贵的骨骼，是很有意义的。
正常的骨骼其质坚实，骨胶原固化的钙（磷酸盐）致密地沉积。骨软化症患者由于骨胶原的正常代谢受到干扰，骨的固化作用不能正常进行。镉中毒为何会使骨软呢？这首先是引起肾功能障碍，再加上妊娠、分娩、授乳的巨大消耗，营养不良，特别是缺钙等生理或生活因素诱使软骨症出现。镉对肾功能的损害，使肾中维生素D的活性受抑制，进而妨碍十二指肠中钙结合蛋白的生成，干扰在骨质上钙的正常沉积。此外，缺钙会使肠道对镉的吸收率增高，加重骨质软化和疏松，形成恶性循环。
影响骨骼健康的另一重要因素是骨胶原代谢的正常性。关节、韧带等联系各个骨块的结缔组织，同时又有润滑、保护、强化的功能，它们主要由胶原蛋白和弹性蛋白组成。这些蛋白的形成要通过许多以锌和铜为活性中心的酶促反应。当镉中毒后，它取代了这些酶的中心原子，使它们失活。例如赖氨酸氧化酶的活性中心是铜，是形成胶原纤维的基础。当缺铜或被镉毒化时，这种酶的活性降低，骨胶原的正常代谢不能进行，影响上述蛋白质的生成。
为了治疗因镉引起的骨痛病，除用络合剂疗法即化学促排外，主要是脱离镉接触和增加营养。一般是服用大剂量的维生素D和钙剂并辅以维生素C。每天用维生素D5～10万单位，葡萄糖酸钙4克以及50毫克的维生素C（还原作用，促进氨基酸上醛基的羟基化以有利于胶原蛋白的生成）。晒太阳和用石英灯照射效果亦佳。这些措施亦适用于一般的婴幼儿及老年人的软骨症和骨质疏松的治疗和预防，当然还要有一些别的防病针对措施，如有肺气肿者应加强肺功能训练，有肾脏损害时应进低盐饮食，贫血要加进铁剂和柠檬酸钠等。我国学者范毓强积24年的辛劳，写成181万字的巨著《环境中的镉》，对这些有详述。
狂猫跳海
1953年夏天在日本熊本县水俣湾附近的渔村中，出现了许多猫向大海狂奔的怪事。本来它们都在废鱼堆中觅食，也许是吃得太饱了要到海滩上去嬉戏，也许是海中有更香的美食等待着它们。此后，村里出现了许多原因不明的中枢神经性疾病患者。他们突然惊吓、斜视、吞咽困难、动作失常、阵发性抽搐、口腔张开而不能讲话，尤其是3岁的孩子眯着眼睛发出狂笑，不能自理。症状严重的，可出现痉挛、麻痹、意识障碍等急性发作，并很快死亡。1956年，这类患者激增到96名，其中18名死亡。由于过去医学文献中尚未报道过这类病例，所以熊本大学组织的医学研究组即以水俣病命名。这一年的5月1日，第一例水俣病被官方认定；此后，以熊本大学“水俣病医学研究组”为中心，开展了流行病学调查。
研究人员注意到，胎儿的水俣病症状更明显。
主要表现为脑麻痹、神经障碍。本来，胎儿的抵抗力弱，又纯真自然，不会掩饰那些不雅的表现，对研究者来说，这是首选的观察对象。分析检测表明，胎儿的头发中汞含量很高，为水俣地区以外健康者的10～100倍，尽管母体并无特殊病症。这些汞是哪里来的呢？在调查中发现，水俣氮肥厂乙酸乙醛反应管排出大量汞渣和许多汞的化合物，其中氯化甲基汞引起研究者们的格外注意。因为这种有机汞化合物容易被同为有机物的人体吸收。如同在社会上存在着物以类聚、人以群分的现象一样，在化学及生命科学领域里也存在结构相近者相亲的定则。到1962年，医学上公认甲基汞是水俣病的原因。
研究并未到此止步。1963年，一些学者从工厂排出的废渣和废水中以及水俣湾的鱼、贝类中分离并提取出氯化甲基汞（CH3HgCl）结晶。用此化合物和从水俣湾捕获的水产品作喂猫实验，猫儿又发狂了，又跳海了。这就令人信服地获得了典型的水俣病症状。科学实验的可重现性是最珍贵的基本特性之一。俄国生理学家、诺贝尔奖金获得者巴甫洛夫，每隔若干年就要重复自己的著名实验，并且带着巨大的乐趣来观察自己的“宝贝”，他把自己这种做法叫做“欣赏真理”。他所热爱的是自己所从事的工作，而不是从事这些工作的自己。他在不懈的追求、献身、爱岗、敬业中也使自己变得高尚和伟大起来。
研究者们用高新技术进一步检查自己的工作。当将提取物用红外吸收光谱分析法考察时，发现汞渣和鱼贝中的氯化甲基汞结晶同化学合成得到的同名者的谱图完全一致；同时对水俣病死者的脑组织进行病理学检查，在显微镜下也发现大脑、小脑的病理变化，均与氯化甲基汞中毒的脑病理变化相同。这项研究最重要的贡献是，对微量元素要重视其形态的作用，从而改变了过去光注意总量的偏颇。
为什么甲基汞会有如此严重的毒性呢？因为甲基汞具有脂溶性、原形蓄积和高神经毒3项特性。甲基汞进入胃内与胃酸作用，产生氯化甲基汞，经肠道几乎全部吸收进入血液（无机汞只有5％被吸收）；在红细胞内与血红蛋白中的巯基结合，随血液输送到各器官。人类为了保护自己的大脑，为防止病毒入侵，专设了血脑屏障。但氯化甲基汞是“稀客”，为血脑屏障不识，故很顺利通过，进入脑细胞，还能透过胎盘，进入胎儿脑中。脑细胞富含类脂质，而脂溶性的甲基汞对类脂质具有很高亲和力，所以很容易蓄积在脑细胞内。甲基汞分子结构H3C-Hg-Cl中的C-Hg键结合得很牢固，不易断开，在细胞中呈原形蓄积，以整个分子损害脑细胞，这种损害的表现具有进行性和不可恢复性。因此，水俣病是环境污染中有毒微量元素造成的最严重的公害病之一。
20世纪90年代汞污染再次引起国际学者的重视。1993年10月和1994年7月分别在瑞典的斯德哥尔摩和美国纽约召开了有关汞污染的研讨会。汞的污染在全球日益扩大，金矿开采及冶炼（用汞作提取剂）、燃煤（含大量的汞）、化工行业中的汞催化剂、电解制碱（汞作为电极）都导致更多的汞排入环境。一些新建水库如加拿大北部一些淡水湖泊、美国密苏里湖及某些钓鱼娱乐水域中，鱼体甲基汞（由于微生物作用而使汞甲基化）含量均日益提高；我国长江三峡库区汞污染也有类似趋势。这些也与燃煤引起的酸雨有关，汞的污染也成为酸雨研究的一部分。因此，急需研究预防和治疗汞污染所引起的疾病的措施。除了多方面的预防措施如限制小金矿的开采，改善用汞的工艺（找寻无汞代用途径）外，体内汞的消除多用螯合促排和大量服用含硫蛋白质。这是利用汞的巨大亲硫活性，使它与胱氨酸或2，3-二巯基丙醇成螯合物，或与蛋白质中的巯基结合成大分子，排出体外。前面提到的祛邪安正中药健脾驱铅解毒方剂，对治汞的公害病也是适用的，当然移植时仍须经充分临床实践。
