研究环境对人体的影响不能不牵涉到元素与人的关系。从化学的观点来看，元素是构成万物的基本要素，人虽为万物之首，当然也不能超然于万物由元素构成的基本规律之外。实际上化学元素不仅是构成人体的基本要素，人体内每时每刻都在进行着各种元素参与其间的高度精细的化学反应，元素在人体的生长、发育、衰老、疾病、死亡中起着十分重要的作用。
与蛋白质、脂肪、糖类物质、胆固醇和各种维生素的构成一致，人体中占质量比重最大的元素是氧（65.0％），碳（18.0％）和氢（10.0％）。若以元素的摩尔数计则以氢元素在人体中的含量最大。质量百分数较大的元素还有氮（3.0％）、钙（2.0％）和磷（1.0％）。上述六种元素已占了人体重的99％左右。再次有钾（0.35％）、硫（0.25％）、钠（015％）、氯（0.15％）和镁（0.05％）。到镁为止的11种元素含量均在万分之一这个数量级以上，它们通常被称作人体中必需的宏量元素。人体中的蛋白质、脂肪、糖类物质、核酸即由碳、氢、氧、氮、磷、硫等构成，钙、钾、镁是细胞的必要组分，钙对骨骼特别重要，而钠和氯在体液中以盐的形式存在。
人体中还有许多生命和健康必须的痕量元素，已知的有铁、氟、锌、铜、碘、铬、锰、钼、硒和钴等，它们在人体中的含量很低，如铁含十万分之四，而钴的含量仅亿分之几。
还有不少元素被确定为对人体有毒，镉、汞、铅等为剧毒元素，其他还有铍、镓、锗、砷、铟、锡、锑、碲、钡、铊和铋等也被认为有毒。它们都会妨碍人体正常的代谢过程，影响人体的生理机能。
11种人体必需的宏量元素原子序数均在20号以前，而人体必需元素的总和除钼和碘外全集中在元素周期表的前四周期。前四周期共36个元素，除去四个惰性元素和已被确定有毒的铍、镓、锗、砷，尚有锂、硼、铝、硅、钪、钛、钒、镍和溴等元素在人体中的作用不得而知或知之不详，科学工作者们正努力进行探索。
元素有100多种，其中具有稳定同位素的就有80多种，人体必需的元素大多是原子量较小的，这与元素到人的进化过程一致。最初宇宙中物质主要以氢元素形式存在。后来经过聚变反应才逐渐形成了原子序数较低的一些元素，其间包括一些对生物物质较重要的“致生元素”，如碳、氮、氧、硫、磷、氯和某些金属。然后致生元素进入化学进化过程，在较低温度下化合成远古的小分子，包括甲烷、氨、一氧化碳、水、二氧化碳、硫化氢、氢等“致生分子”。接下去在太阳紫外线、电离辐射能等作用下，致生分子进化到有生单体，如氨基酸、糖、核苷酸等。在40亿年以前，化学进化过程过渡到生物进化过程，直至出现现代生命。人体的99％以上由原子序数在20以内的元素组成，而“重金属”通常为人体所很少需要且往往是对人体有毒的。
事实上有用与有毒之间、有毒与无毒之间并无明确界限。有的元素在一定数量范围内是人体必需的，超过了可能就有毒。如氟是形成强硬的骨骼和完好的牙釉所必需的，在骨盐中氟以氟化钙的形式存在，缺氟的人骨骼变脆，易发生龋齿，但若氟摄入量过多，可能会得骨骼畸形症（氟骨病）和斑齿症。有的元素以一种价态对人体有益以另一种价态对人体有害。如Cr3＋对人体是必需的，没有Cr3＋的帮助人体就不能有效地利用糖类物质，而六价铬对人体是有毒的。一般地说，一种元素的最稳定价态（如三价铬和五价砷）在自然界中遇到的机会最多，对人畜毒性最小，自然界中不常存在的价态（如六价铬和三价砷）对人畜的毒性较大。有的元素是否有毒则以其存在形式来决定。如同是磷元素，一般认为红磷无毒而白磷是剧毒的。碳元素、氮元素是人体大量需要的，但以它们构成的CN-极毒。有的元素毒性的强弱以其化合物的溶解性来决定。汞是剧毒元素。同是汞的化合物，甘汞（氯化亚汞，HgCl2）的溶解度小，对人体没有显著的毒性，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，可渗入细胞和脑中，毒性比升汞还大。又如钡对人体是有毒的，但硫酸钡可在X射线透视时作“钡餐”，原因是它既不溶于水又不溶于胃酸。还有些元素是否有毒取决于它与其他元素在体内浓度的比值。如钾和钠都是人体体液中的必需元素，但钾和钠在体液中要维持一定的比例关系，折合成氧化物来计算，K2O对Na2O的比值当在2.2左右的范围内，否则对与体液有密切关系的心脏不利。土豆和山芋中K2O对Na2O的比值远远高于体液，可能在体液的10倍以上，土豆和山芋多食后会觉得心中发烧，从某种意义上说这就表现了钾元素的毒性。有的地方将土豆和山芋沾盐吃是有道理的，可将钾对钠的比值降下来。
人体中两种元素间应维持一定数量关系的例子是很多的，如体内钙与磷的浓度乘积就基本上维持恒定。每百毫升血浆中钙和磷两者毫克数的乘积正常情况下在36～40之间，当血磷增高时，血钙就降低，反之血磷降低时血钙就升高。骨骼中钙和磷的浓度亦应维持平衡，因为骨盐的最重要成分是Ca3（PO4）2。当人体缺钙时，骨骼中就脱钙进入血液以维持血钙的水平，所以缺钙最直接受到伤害的是骨骼，婴儿和孕妇、乳母每天需摄入1～2克钙就是为了满足婴儿生长发育的需要。
但平常是我们不会将碳、氮、钾、钠这些元素看作有毒的元素的。
宏量元素固然重要，但环境对人体的毒害或恩赐往往表现在微量元素的给与不给上。环境污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）。而且处于污染环境中的人们的不健康状态除了特殊的情形（如急性中毒）很少有及时或明显的临床症状，因此容易为人们所忽视。然而就是这些微乎其微的含量对人类健康产生了日益严重的威胁。例如，饮用水中镐含量若达到12微克／升（差不多就是饮用水标准中的上限），每人每天食用2.5升水，每日摄入的镉就是30微克。镉进入人体后不能全部随尿排出，随着年龄的增长，体内的镉就慢慢积累起来，当体内的含镉量以克计时就会引起骨痛病。至于生物界的食物链，则更容易将一些微乎其微的元素富集到超过原环境浓度的好几个数量级。
另一方面，人们常常漫不经心地舍弃食物中所含的人体必需的微量元素。大自然给我们提供的食物营养可能是完善和均衡的，但加工时人们常常只取食物中对口味的部分，而许多“合人意”的部分往往只是给人们提供了所需的热量，被舍弃的部分却含有人体必需的维生素、矿物质乃至一些必需的微量元素。如精制白面色香味俱佳，但粗面中含铁丰富的部分倒被加工除去了。一个缺铁性贫血患者，一边在服含铁的药物，一边可能长期食用缺铁的精白面粉。偏食最终会造成体内缺乏或过多聚集某些微量元素，这是已被实践证明了的。
现在我们从“元素与人”这个角度出发再来认识几种化学元素。
一、镁
虽然人体中含镁部分只有万分之五左右，但镁仍被算作人体必需的一种宏量元素（这相对其他元素而言）。镁是所有细胞的必要组分之一，镁离子在人体中最重要的作用是激活人体中的许多酶。我们知道各种酶本身是许多生物化学反应的催化剂，镁离子是许多酶的激活剂，它至少能参与催化十多个生化反应，而且在激活过程中它有相当高的特异性，它的作用往往不能用其他相同价态的金属离子来替代。
在细胞质内，葡萄糖在酶的作用下被氧化为二氧化碳和水同时释放出能量供应给机体。有人把这种糖氧化过程划分为三大步骤，其中有两个步骤需要镁离子来催化。
与人体血红素中的Fe2＋对应，植物叶绿素中有Mg2＋，所以绿叶菜中含有较丰富的镁，粗盐中也含有丰富的镁盐，这些可作为人体补充镁的来源。
但过量的镁盐也会对人体造成伤害，如被用作泻药的硫酸镁在血液中的浓度达到30毫克/升以上时就会出现呕吐、腹痛、虚脱等症状，遇肾脏排泄功能有障碍的病人还可能致死。就环境保护而言，与镁有关的工厂里的空气中不容许氧化镁烟雾的浓度超过15毫克/立方米。
二、铁
铁在人体内的含量约为十万分之四，一个体重为50千克的人含铁2克，相当于3枝一分硬币的重量。
人体内痕量元素的功能大致分四种：一是像镁那样用以使酶获得活性；二是参与激素的生理调节作用；三是影响核酸的代谢；四是协助其他元素的输送。铁是血红蛋白的一个重要部分，血红蛋白之所以能把氧带到全身每一个细胞中去，其主角就是铁。
血红蛋白的每一个亚单位中都含有一个铁原子，没有它血红蛋白就不能被制造出来，氧就不能得到输送。血红蛋白与氧的结合才使血液带上鲜红色。在血红蛋白分子中铁原子与氧分子结合而把氧储存起来，直至输送到需要的部位才把氧释放出来。一个血红细胞从心脏到达身体最远部分循环一周需要一分钟，当它回到肺部后才能取得一个新的氧分子，为了输送氧就需要很多铁原子，所以人体内铁元素的60％以上存在于血红蛋白内。
铁也是很多种酶的活性部位所在。铁还为许多体系的氧化还原作用所必需，因为铁有两种常见的价态（Fe2＋和Fe3＋），它们在人体内来回转变，其方便程度是其他元素很难替代的。
人体每天随粪便排出的铁约为1毫克。作为补充，成年男子每天约需吃进铁10毫克，因为其中只有10％的铁能为肠道所吸收。若小肠吸收功能不佳则需吃进更多的铁。值得注意的是一般膳食往往不能满足这个需要。日常饮食中含铁最多的食物为动物的肝脏和其他内脏。黑木耳、蘑菇、红枣、桂圆及多种蔬菜、水果中含铁也较丰富。由于人体易吸收Fe2＋而不易吸收Fe3＋，在给缺铁性贫血病人补充铁时，应给予无机的二价铁如硫酸亚铁等，同时给予还原性物质如维生素C以利于铁的吸收。
铁本身几乎无毒，但作为大气污染物，各种铁化合物对呼吸道的伤害是不可忽视的。在钢铁厂和铁制品厂，尘埃中最更要的成分莫过于铁的氧化物和硅酸盐，它们不但自身侵害人体，还可作为二氧化硫等大气污染物的载体和催化剂。在它们的协同作用下，大气污染的后果会变得异常严重。
三、锌
