主要内容如下
2011-03-31
毒物学（toxicology）是研究毒物的科学，但是，毒物是什么？“毒物”这个名词会让人产生多种不同的想法，经常会让人联想到“化学”这两个字。我翻阅了好几本辞典，找到几种毒物的定义，但这些定义基本上都很相似：“被摄取或被有机体吸收后，会造成死亡或伤害的一种物质——尤指那种即使微量也会快速造成死亡的物质。”另一种定义则提到更进一步的观念：“任何在人体内形成或被人体摄取时，会夺走生命或伤害健康的物质。”这两种定义告诉我们，毒物指的是对生命有害或可能致命的物质。第一种定义暗示，毒物可能具有某种效力，第二种则暗示，毒物可能是天然产生。另外，毒物在美国法律上的定义是：“当人体摄取某种物质时，如果它的剂量在每千克体重摄取50毫克（或更少）时就会致命，这样的物质就被视作毒物。”这表示，只要四分之三汤匙的量就可以毒死一名正常人。
所以，毒物是指可以致命的物质，但这些物质是什么？它们全都是化学物质，人工合成或是天然形成的都有。难道所有的化学物都是毒物？这要依情况而定，尤其取决于这些物质的摄取量。400年前有一句名言说得最清楚：
所有物质都是毒物，没有一种不是毒物。只要剂量正确，就可以把毒物变成仙丹。
——巴拉塞尔士（Paracelsus，1493-1541，瑞士炼金士及医生）
这就是本书的基本主旨，而且，这对于了解化学物质的危险性和安全使用，相当重要。
剂量通常用“每千克体重（kg）摄取多少毫克（mg）”来表示。给人服用的治疗性药物剂量，经常是根据他们的体重来计算。因此，如果一般人的体重平均是70千克，致命剂量是50毫克／千克，那就表示，当一个正常人摄取3 500毫克（50×70=3 500mg）这种毒物，就会死亡。
Toxicology这个专有名词源自希腊文的toxikon（意为箭毒）和toxicos（弓）。最初，毒物被使用于战争。不过，也有人基于别种原因而对毒物产生兴趣，最早的毒物研究，是从公元前1500年开始。人类最早的医书，古埃及的《埃伯斯纸草文稿》（Ebers Papyrus），书中就提到毒物及很多毒物的配方。其中像毒芹汁（hemlock），是后来的人都还耳熟能详的，公元前399年，希腊人判决苏格拉底死刑，就是要他喝下这种植物性毒药，将他毒死。另外一种是“乌头”（aconite），这也是一种植物性毒药，中国人拿它作为箭头毒药，除此，书中还列出一些有毒金属，像铅（lead）和锑。而同时当作毒药和灵药使用的鸦片，也至少有5 000年的历史。
古希腊文学作品和神话中经常提到毒物，而且也是在古希腊时期开始对中毒者进行合理的诊治。在古希腊，中毒是相当普遍的现象，因此，治疗中毒和解毒剂（antidote）的使用就变得十分重要。第一个对中毒者采取合理治疗的人是希波克拉底斯（Hippocrates），大约在公元前400年。他当时一定已经了解到，在治疗或减轻中毒症状时，最重要的是要减少消化道（gut）对这些有毒物质的摄取。
传说，蓬塔斯（Pontus，小亚细亚东北部黑海南岸的一个古国）国王米特司立得提六世（Mithridates VI）经常用罪犯试验毒物的解药，然后把这些解药中的多种配方混合服用，用来保护他自己。不幸的是，最后当他想服毒自杀时，体内的药竟然还发挥解毒功效，逼得他只好用剑结束自己的性命！Mithridatic字意为“解毒剂”，就是从他的名字演化而来。另外一位类似的传奇人物，公元前2世纪的名医尼坎得（Nicander of Colophon），也用罪犯进行试验来找出解毒剂。在他所写的解毒剂学术论文中，提到多种毒物，包括铅粉（白铅）、氧化铅、乌头、斑蝥、毒人参（毒芹）、莨菪素以及鸦片。
古罗马时期，中毒现象更普遍，当时几位女性阴谋下毒者为了某些利益，开始施展她们精心设计的下毒艺术。直到公元前82年，罗马独裁者苏拉（Sulla）通过反下毒的法律，才终于遏阻任意使用毒药。罗马皇帝克劳迪乌斯一世（Claudius I）的妻子阿古利碧娜（Agrippina），以及奥古斯都（Augustus）的妻子莉维亚（Livia）都是下毒高手。莉维亚使用从颠茄这种致命植物的根与叶提炼出来的毒药阿脱品（atropine），把毒药灌入奥古斯都私人的无花果树盆栽里，毒死她的皇帝丈夫。
这时期使用的毒物，很多都是植物性的，但当时的人也已经知道砷化合物（砒霜），并且加以使用，例如克劳迪乌斯一世和他的亲生儿子布利塔尼库斯（Britannicus），就是被阿古利碧娜用砷毒死。最初，毒死布利塔尼库斯的计划并没有成功，他没被毒死，只是健康受损，阿古利碧娜于是想出另一套下毒计划，请人替已经开始怀疑遭人下毒的布利塔尼库斯试吃食物。阿古利碧娜叫人送很烫的热汤给布利塔尼库斯，试吃者喝过热汤，确认无毒后再呈给布利塔尼库斯，这时假借为了让汤冷一点，阿古利碧娜派人在汤里加进掺了砷的冷水。
公元50年，希腊医生迪奥斯克理德斯（Dioscorides）所著的《药物论》（Materia Medica）是一个重要的里程碑。他在书中把毒物分成动物、植物和矿物等几种，并分别加以描述，同时附上图画。在之后的16个世纪，这本书一直是毒物的主要资料来源。迪奥斯克理德斯也发现催吐剂（emetic）的重要性，在治疗中毒时，可以用它来造成呕吐，将毒物吐出。
中世纪时，意大利人为了政治目的、经济利益及婚姻而发展出更精密的下毒艺术。例如在佛罗伦萨和威尼斯的市议会记录里，都曾经提到要用下毒的方式除掉某人，并且翔实记载被下毒对象的姓名以及毒死他们的费用。除了政治目的，还有人基于其他原因而从事跟毒物有关的行业，例如一位名叫托法娜（Tofana）的女士就制造并出售含有砷的“托法娜仙液”（Aqua Tofana），还附送使用说明书。另一位女“毒手”希耶罗妮玛?史帕拉（Hieronyma Spara），更把下毒艺术发扬光大，主要目的是为了求取婚姻与金钱利益。她召集一些有钱的年轻妇人组成俱乐部，大家一起想法子毒死她们不喜欢的丈夫。这种行为在古罗马时代是不可能发生的。
波吉亚家族（Borgia）成员里的席撒利（Cesare）和卢克利希亚（Lucretia），更是罗马中世纪时期著名的下毒人，而教皇可能是最重要的受益者。这个家族的一位亲戚，凯撒琳?梅迪西（Catherine de Medici），她远在法国下毒，很可能就是最早的临床毒物学家。她假装从事慈善工作，用穷人与病人进行她的毒药实验。她很仔细记录在实验中观察到的重要现象，比如这些毒药发挥中毒效果的速度有多快、身体的哪个部位会受到毒物影响，以及毒药的哪些配方会造成什么样的中毒症状。
另一位对治疗中毒有贡献的人是12世纪的名医麦孟尼德（Maimonides）。他的《中毒诊治与解毒剂》（Treatise on Poisons and their Antidotes）在当时尤其重要，因为这本书指出，油腻或多脂肪食物有减少胃部吸收毒性的效果，以及在四肢使用止血带可以减轻被动物叮咬的疼痛感。
除了历史文献之外，文学作品中也常提到毒物，例如莎士比亚在《麦克白》里提到：“双倍，双倍辛苦与烦恼……毒芹根，在黑夜里挖掘……”在福楼拜的《包法利夫人》里，受害人就是被下了砷毒，诗人汤玛斯（Dylan Thomas）诗作《乳树下》（Under Milk Wood）也出现砷，提到了含砷的饼干。
用化学物杀死敌人，并不是人类专利，动物和植物也采取这种化学战。动物、植物、细菌和霉菌，都可以产生或含有某些最致命的化学物质，目的在于阻止掠食者或是杀死可以拿来作食物的对象。日常生活中，我们都会碰到一些中毒情况，如被蚂蚁或蜜蜂叮咬，或是被荨麻刺到。在某些国家，有些特有植物和动物也可能特别危险，我们将会在第六章进一步讨论。
所有造成这些不愉快和可能致命效果的物质都是化学物，不论它们是由植物、微生物还是由动物产生的，也许只是简单的刺激性物质，像蚂蚁叮咬后产生的蚁酸，或是存在于蜜蜂毒液中的复合蛋白质（protein）分子。蛋白质是很大的分子（molecule），是身体的主要组成成分，同时也是酶（生物催化剂）的主要成分。动物毒液，例如毒蛇毒液，经常含有会侵蚀肌肉的酶，而菇类和毒蕈是有毒化学物质的另一来源，例如在英国发现的毒鹅膏菇（Death Cap），如果误食，可能会丢掉性命。
因此，人类已经学会避免吃到含有有毒物质的植物，并且也和含有毒液的动物保持距离。只要躲避得当，这些植物或动物的有毒化学物质，就不会对人类构成重大危险。
同样的态度也可以（应该）用来对付人造化学物，对这些人造化学物保持正确的尊重和了解，可以让我们安全使用它们。人造或天然产生的化学物都会影响到我们生活的每一层面，且在大部分情况下都对我们有益。这并不是说没有危险，只是我们必须把危险降到最低，并且接受这个事实：永远都有危险存在，不论这样的危险是否很小。除了蓄意用毒物进行谋杀或毒害之外，人们在使用化学物时也会出现中毒现象，例如在开采汞（mercury）和铅这些金属时，以及熔解和铸造它们的过程。16世纪，人们在斯洛文尼亚的伊德里亚（Idrija）开采汞，汞有纯金属也有矿砂，而这种金属会毒害人类神经系统，所以当时的采矿工人及他们的家属身上可能都已经出现汞中毒症状。汞采矿工人的职业病，以及汞造成的长期影响，最早出现于巴拉塞尔士记录的文献中，在毒物学这个领域里，他可能是最重要的人物。他明白实验的重要性，也了解化学物剂量代表的重要意义，一种化学物会出现治疗效果或产生毒性，完全取决于剂量的多寡，他也知道，化学物可以产生某些特定效果。直到近代，对于化学物如何产生毒性的研究才真正科学化，同时也更重视对中毒症状的描述。
几千年来，人类早已知道化学物可能有毒且加以利用，这些化学物大部分从植物中提炼，或是在岩石中自然产生。一直到最近，人类才开始用合成法制造出新物质，而且这些新物质当中，大部分都是自然界所没有的。近几年，我们都已经很习惯看到报纸刊出一些跟化学物有关的大标题，比如“化学公司毒害我们的水源”、“毒物污染我们的食物”、“毒油事件”等等，在大众脑海里“毒物”和“化学物”几乎已经成了同义词，于是引发爱丽丝?奥托巴尼（Alice Ottoboni）所谓的“毒物恐惧症”或是“新闻媒体毒物学”。伊蒂思?伊夫隆（Edith Efron）在她的著作《启示录》（The Apocalyptics）中指出，对于化学物的这种非理性恐惧，可能开始于1976年美国环境保护署署长告诉新闻记者：“一直以来，大部分美国人都不知道……他们经常在从事危险的化学物轮盘游戏，其结果要在很多年后才会知道。”我们会在后面章节再度讨论这些问题，但首先，我们必须了解“化学物”这个名词的意思。
我们，就是化学物
化学物可以是天然或人造的。天然与人造化学物在本质上并没有什么不同，都可能同样危险。对科学家来说，化学物是原子的集合，原子的数量从一或两个到几十万个。原子组合成分子，例如，H2O（水）是由两个氢原子和一个氧原子组成的分子。水是化学物，并且是很重要的一种，没有它，就不可能形成我们所知道的生命。
有些化学物是我们熟悉且相当重要的，像氧、盐、水和糖，但很多人并不把它们看成是化学物。这个世界是由化学物质组成，有些化学物很简单，像水或盐，有些则很复杂，像在每个有机体的细胞里都可以找到的DNA。我们的身体是由简单到复杂的各种化学物组成，使用化学物是我们日常生活的一部分。化学物其实就是我们自己，它是不可或缺的！因此，我们不应该害怕化学物。
化学物有各种形态和大小，并且有各种来源。虽然很多人主观认为“化学物”和“毒物”都是人造的，像戴奥辛（dioxin）、有机磷、杀虫剂和神经毒气，但事实上还是有很多化学物是天然产生的，例如从有毒龙葵里提炼出来的颠茄素，以及存在于蓖麻籽里的蓖麻毒素，或是由细菌产生的肉毒杆菌毒素。很多动物，像蛇和蜘蛛，都会分泌毒液，有些毒物则会在地底下自然产生，像石棉（asbestos）、镉（cadmium）和铅。
由于化学物有各种形状、大小和来源，所以和它们的接触就取决于环境。我们也许会把它们吃进肚子里、吸入体内或在喝水时喝进肚里，在花园里种花、在办公室工作时，都会用到它们。我们也许也会故意摄取，像咖啡里的糖、食物里的盐，以及伏特加等酒类饮料里的酒精。但是，你也许会质疑，那些人造的化学物真如报纸上所说，对我们有害吗？答案是肯定的，在某些情况下确实是如此，但要视环境而定。化学物并不会只因为是人造的就有害，也不会因为它是天然的就无害。某些化学物（人造和天然的都有）对某种生物来说，几乎完全无害，但对其他生物则有害。我们生活的这个世界里，到处是化学物，我们随时都在摄取成千上万的化学物，其中99.9％都是天然化学物，并非像某些报纸标题所说，我们生活在“污染的大海”中。这些化学物当中，有些可能具潜在危险性，甚至有毒，但大部分都无害，甚至对我们有益。
那些本来就不在我们身体内的化学物，对我们有什么影响？它们会伤害我们吗？它们是从哪里来?？我们能够避免它们吗？这些问题的答案还是“视情况而定”：要看我们居住在哪里、吃什么、在哪里工作，以及从事什么活动。本书目的之一，就是试图解答这些问题。
这些化学物从何而来？我们将大部分存在于人体外且具有潜在毒性的化学物统称为xenobiotics（外生性物质），由xeno（外来）和bios（生命）两字合成。这些人体外的化学物，大都在食物里发现，不管是素食还是荤食，很多都是蔬菜与水果的天然成分，其他则可能是天然产生的污染物，或是在烹煮时产生的有毒物质。经过几百万年之久暴露于多种这类化学物中，人类的进化已经使人体发展出解除这些化学物毒性的方法，一般来说，就是尽快把它们排出体外。人类也学会辨认哪些植物是有毒的，如此就可以避免受到毒性较强的化学物毒害。
食物里也会有很多添加物，这要视居住地及吃什么而定，食物里也许还含有人造的污染物，像杀虫剂或人造荷尔蒙，我们喝下的水也许含有某些金属和其他物质，可能是水在流经岩石时自然产生，水在流经农田时，也或许会夹带杀虫剂和肥料，流经工厂废水时会被工业化学物污染，流经下水道时则被化学物污染。
除了食物之外，我们暴露于化学物的另一种来源，就是我们的工作场所。可能是工厂使用溶剂或金属，或是制造某些化学物，也可能是印刷厂、相机胶卷冲印厂或是科学实验室。即使是在一般办公室的上班族，也可能暴露在某种化学物中，例如复印机碳粉。但还有一些化学物是在我们知道的情况下摄取，例如药物以及咖啡这类提神饮料，当然还有酒精类饮料。因此，我们每天都暴露在很多化学物中，但它们对身体会有什么影响，它们是否会造成真正的伤害？化学物既然是我们日常生活中很重要和不可分割的一部分，为什么媒体会对它们作如此负面的报道，为什么它们会在一般大众的脑海中产生中毒、污染和危害生命的种种不良形象？
化学物经常被媒体形容成危险和有毒的，很少报道它们对人类有何益处。有一部分也许是因为先前发生过很多问题，但就如伊蒂思?伊夫隆指出的，这也许是管理单位某些成员和科学家错误解读资料，或者也可能是为了他们本身的特殊目的而故意夸大危险性。毕竟比起正面性报道，灾难是更好的新闻。有些电影和纪录片描述工人如何和化学工厂抗争，为暴露于铬化学物而造成的疾病和死亡要求赔偿，电影《永不妥协》（Erin Brockovich）就是叙述这样的事件。这虽然是真实故事，但像这样的电影还是会加深一般大众对化学物的偏见，虽然电影是希望借此传达另一项信息：这些化学公司的资方不仅忽视工人的福祉，也不尊重他们使用的化学物，这才是真正问题所在。
化学物当然可能有毒，有些还特别危险，但必须对此保持平衡的看法。想要做到这一点，唯有了解化学物如何、为什么以及在何种情况下会产生毒性，以及这种危险性的真实状况。说明这些情况是什么？解释化学物如何产生毒性？以及如何安全使用它们？也是本书目的之一。
巴拉塞尔士所提的“剂量造成毒物”原则，十分重要。这表示所有化学物不管来源是什么，也不管是人造还是天然，在某种剂量下，都有可能产生毒性。这是毒物学的基本概念之一，对于评估化学物的危险性及安全使用性十分重要。根据这个原则作出的推论则是，所有化学物在某种剂量（也许是极低剂量）下都有可能是安全的，大部分都可以安全运用。化学物的剂量与毒性效应之间的关系，稍后会讨论
化学物当作药物使用时，可以治疗疾病；当作塑料，可以制成很多种产品，供我们日常生活使用；当作防腐剂和人工色素，则可以添加到食物中；我们也可以用它们来清洁及消毒厨房，把它们当作消毒药水使用；它们也可以用来染布料，让生活增添色彩；我们也把它们制成香水，散发迷人的香气；肥料和杀虫剂，可以增加农作物产量、减少饥荒和消灭昆虫传播的疾病；它们也可以作为汽车与飞机的燃料，载我们出门旅行。
由于日常生活中使用化学物的情况非常普遍，所以也就需要化学工业来制造各种成品，以及制造出用来作为中、上游原料的其他化学品。这些产品当中，有些具有潜在危险，像腐蚀性强酸和气体，有些副产品也有毒，像戴奥辛。但这样的制成品是可以被安全使用及处置的，只要安全措施完备，使用这些化学物的员工能够穿上防护衣，将工厂设在郊区，造成危险后果的机会就会大大降低。预定拿来当作毒剂使用的化学物，像杀虫剂，一定要保存在正确环境中，并要谨慎处理，使用人员要穿上防护衣，使用的剂量要正确，如此一来，危险性就会降低到可以接受的程度。化学物应该用在正确的目的上，并且不能事先假设它们没有危险性。
在本书后面几章将会发现，化学灾难都是因为安全措施不够或使用错误造成的。这让我不得不回头强调先前提到的一点：使用化学物时，一定要心存尊敬。
有些人一再警告我们，由于我们好像生活在危险化学物的大海中，所以每个人都有罹患癌症的危险，但是不是真的如此呢？至少我本人就不相信，但这可能符合某些一直积极推动这种想法的人士的期望，也可能是我们对身处安全且富裕生活中的一种反省。《纽约时报》最近的一篇文章，就对这些理念提出以下的看法：
大部分美国人都无须忧虑他们今天是否有饭吃，或是明天是否有屋子可遮风避雨，反而担心由于社会进步和富裕而可能出现于空气、水和食物中的污染危险。其实，我们全都比以往更健康、活得更久、享有更多娱乐与便利的资源，政府也对工业与农业生产作了更多法律规定。
这种情况目前不只出现在美国，也出现在很多西方工业化国家里。要记住，大自然并不一定安全，但人类制造出来的东西也不一定就具有危险性。大自然并不慈悲！
——《纽约时报》，2002年8月20日
这篇文章的结论是，人们老是担心一些不必要的事情，也未能充分了解那些事情可能带来的危险，也许将花在管制和其他保护措施的那几十亿美元花在别处反而更好。这种“毒物恐惧症”说明了一般大众的困惑，那些世界末日派高喊狼来了的次数太多，等到真正的毒物危机出现时，反而为人所忽略。媒体不断提出警告和反警告，加深人们关切食物是否受污染或添加了有毒物质，像这样的报道最后只会增加一般大众的困惑，并引发冷漠或焦虑。在后面几章我们会再度讨论其中部分问题。
在上一章已经谈过，我们每天都暴露在很多具潜在危险的化学物中。我们如何暴露于这些化学物？它们如何进入我们体内？它们一旦进入，会怎么对付我们的身体？它们会对我们造成真正的伤害吗？或是我们应不应该担心它们？
这些问题的答案是：“视情况而定”，要看我们住在什么地方、吃什么食物、在什么地方工作以及我们从事什么行业。
我会在这一章试着解答这些问题。
暴露的途径
我们怎么暴露在这些化学物中？一般来说有三种方式：透过皮肤吸收、经由呼吸吸入，以及从嘴巴和肠胃（消化道）吸收。化学物会采取哪种途径是由化学物的性质和暴露的环境而定。我们最常暴露的途径是消化道，通常是在吃吃喝喝或服药时，就会接触到这些化学物。
透过肺脏呼吸而暴露在某些化学物的情况，要看我们住在什么地方以及当时正在做什么而定。例如在家里油漆家具时，只要呼吸，就会暴露在油漆的溶剂中；在城市里，开车上班途中，我们就会吸进一些废气，甚至还会吸进铅粒或汽车排放出来的多种混合物。
皮肤暴露于化学物中的情况，则会发生于在实验室工作时使用某种溶剂、在汽车厂清洁引擎、在家里清洁油漆刷或刮除油漆，或是我们所穿的衣服也会因洗衣粉的残留物和芳香剂等造成暴露。
很明显的，化学物的性质会影响它如何存留于人体内以及对人体造成的效果；化学物的性质可以用所谓的物理化学特性（physico-chemical characteristics）来描述。这些不同的特征将会影响暴露的组织部位以及暴露的后果。化学物可以是固体、液体或气体：固体也许可以溶解在水中，例如糖可以在茶中溶解，也可以溶解在其他溶剂中，酒精可以用来溶解香水中的香精；液体也许很容易挥发，像汽油；固体可以是块状或结晶，例如盐或很小的粒子。
化学物也可能是像电池液（氯化氢酸）或除锈剂（蚁酸）这样的强酸，或是像苛性钠（氢氧化钠）这样的碱（在锅炉清洁剂中可以发现）。这种具刺激性或腐蚀性的化学物，并无法通过三种暴露方式中任何一种被吸收，但仍会对跟它有接触的任何组织造成伤害。
无法完全溶解于脂肪的物质，将无法被完全吸收，但能够溶于脂肪、却无法溶于水的物质，也同样不能被完全吸收。有些化学物即使只被吸收极少量，却已经足够在体内产生毒性。能够溶于脂肪的物质，也比较容易被传送到身体各部位并进行新陈代谢。跟暴露相关的另一项因素是暴露时间的长短，短期或长期暴露对于化学物造成的影响，会有很大的差别；而剂量多寡对于影响效果也很重要。我会在本章后面讨论这些因素。
造成的局部伤害
如果某种化学物容易产生反应，具有刺激性、腐蚀性或侵蚀性，那么暴露在这种化学物中会造成单一部位或局部伤害。因此，像除锈剂（蚁酸）、电池液（氯化氢酸）、苛性钠（氢氧化钠）和漂白水（次氯酸钠／次氯酸）这些物质都会对皮肤、眼睛造成严重甚至永久性的伤害，如果是经由食道和胃接触到这些物质，这些部位也会受到伤害。例如，喝下除锈剂或漂白水会对消化道壁造成严重伤害。但人们有时候会蓄意吞下或喝下这些物质自杀。
臭氧、二氧化硫和氮氧化物这些刺激性气体会在大气层中产生。这些可能是工业活动产物，或是由汽车排出的废气造成，它们会伤害肺脏，如果暴露的时间持续几年，可能就会造成支气管炎。
另外，暴露于某些化学物可能会对皮肤造成过敏反应。珠宝所含的镍或洗衣粉的某些成分，都会造成皮肤过敏。皮肤过敏则会导致过敏型接触性皮肤炎（allergic contact dermatitis），严重的话会造成五官变形，这也是最常见的工业病（请参阅第七章）。某些天然毒物，像荨麻刺（蚁酸）以及毒漆葛（poison ivy）所含的成分，也会造成皮肤发炎。
不过，很多化学物被接触到时，并不会对皮肤、肺脏或消化道直接造成不好的影响，它们只有被吸收进入体内才会造成影响；不能被吸收、没有刺激性或腐蚀性的化学物，并不会对身体产生影响。
吸收进入体内
化学物是如何被吸收进入体内的，它们被吸收后会出现什么情况？
图1：动物细胞的细胞膜基本结构。化学物可以经由扩散穿过细胞膜进入细胞内、穿过细孔，或通过某种特殊系统进入。
假设患者刚吞下乙醯对氨酚（paracetamol）这种止痛药，如果这种化学物稍微可以溶于水（乙醯对氨酚可以略溶于水），那么它很快就可以和胃与肠壁的细胞接触；如果它可以溶于脂肪（乙醯对氨酚就是如此），那么它就可以在这些细胞的细胞膜溶解（图1）；如果它是由像蛋白质这样的大分子组成，或者并不容易溶于脂肪（如除草剂巴拉刈），那么就不易被吸收或吸收有限，但同时有足够分量的巴拉刈已经被消化道吸收而造成中毒。因为这些物质在细胞外面的分量大于细胞里面的分量，这时就会产生扩散作用，把乙醯对氨酚分子带进肠壁细胞内。
血液经由血管流遍全身。动脉是较大血管，把血液带离心脏，且通常会深入体内，把血液带回心脏的则是静脉，最小的血管则叫微血管（capillaries）。微血管的管壁可能只有一两个细胞厚，因此物质可以很轻易进出微血管里的血液。肠子的内壁是折叠的，因此可以形成很大的吸收表面，折叠部位上有微小的突出物叫做绒毛，绒毛内部则是微血管，肠内的物质将会被吸收进入这些微血管（图2）。
图2：化学物从口腔被摄取后的命运。肠子的内壁是折叠的，因此拥有很大的表面积，大部分化学物会通过肠子被吸收进入血液中，然后经由血液直接进入肝脏。
胃和肠的血液是由血管传送出去，这些血管再并入静脉，把血送进肝脏。起初，微血管的血液里没有任何化学物分子，但扩散作用带着这些分子穿过细胞膜和微血管，进入血液中。肠子的结构会把食物的吸收增加到最大，因此药物可以经由此途径被快速吸收。化学物分子这时已经在血流中，并会很快被带离肠子。血液离开肠子后，会直接进入肝脏（图2）。
除了从消化道吸收，化学物也可以经由肺脏和皮肤被吸收。肺脏组织有很多气囊和微细的小管，它拥有很大的表面面积，在普通人的身体内，这样的面积如果伸展开来，就相当于一个网球场那么大！血液流动的速度很快，肺脏微血管和气囊的管壁则很薄。因此一些容易挥发的化学物，像黏合剂的溶剂（如甲苯）以及清洁液或气体（像氧气），就很容易进入血液中，并被血液带走。呼吸速率以及血流速度是重要因素，呼吸越急促，挥发性化学物或气体被吸收的速度也越快，这就是过去在矿坑里用鸟（金丝雀）来探测危险气体积聚情况的原因。如有危险气体存在，呼吸速率本来就比较快的金丝雀，就会抢在呼吸较慢的矿工之前昏迷不醒，因此，矿工们便可以察觉到危险。（图3）
图3：化学物被吸入体内后的命运。肺脏有很大的表面积和充分的血液供应，因此，挥发性化学物和气体便会轻易且快速地被吸进体内。
化学物经由肺脏吸收时，它们的粒子大小也是重要因素，太大的粒子会在呼吸系统的最上层就被除去，太小的则不会沉淀下来。而沉淀在气囊里的粒子则会被吸收进入血液中，例如汽车排放出来的废气中的铅粒。像石棉纤维这种化学物，被吸入肺脏细胞内时，并不会被转移进入血液中，而只会停留在原处，最后它们将会导致石棉沉着病（石棉肺症）和肺癌。
一旦从肺脏被吸收，化学物将会经由心脏被快速输送到脑部。如此一来，麻醉剂或溶剂这样的挥发性化学物和气体，很快就会在脑部产生效果。
相反的，透过皮肤的吸收则相当缓慢和没有效率。这是因为皮肤是外在世界与血液之间一道厚厚的障碍。皮肤有很多层细胞，其中有些是化学物不容易渗透的。皮肤只有很少的微血管，血流速度也较慢。因此，虽然有些化学物可以从皮肤渗透进去，并进入血流中，但这样的暴露途径比另外两条慢得多。不过，对于那些可以溶解在脂肪中的溶液与液体化学物[例如一些有机磷杀虫剂（insecticides）]来说，这仍然是进入人体的重要途径。
化学物必须穿过的组织厚度、存在于组织中的微血管数目，以及血液流经这些微血管的速度，便是影响吸收速度与数量的因素。
化学物在体内的命运
从胃肠吸收的化学物会被直接送到肝，肝在化学物的命运里扮演着重要角色，因为它是人体内新陈代谢最活跃的器官：它会转化从消化道吸收来的食物与其他化学物。
在肝里面，从肠子吸收来的化学物可能有以下几种命运：它可能渗透进入肝细胞，也许会在那里被分泌到胆汁中，或者被转化或代谢成其他物质。化学物和它的分解产物通常被转入血流中，从肝流出，进入人体中最大的血管腔静脉，血液则带着化学物分子或代谢产物，从那里流经身体其余部位。
化学物可能和血液中的蛋白质相互作用（很多药物都是如此），或是扩散进入其他器官或组织的细胞，并一直停留在那里。它也可能被肾脏排至尿液中，然后被排出体外。如果化学物或它的产物进入其他组织或器官，它可能会滞留在那里一段时间，可能因此产生某些不好的效果，例如铅金属最终将留在骨头里，并成为骨头结构的一部分，这会影响到儿童骨头的成长端，也会积聚在牙齿，影响到外表：可以看到牙齿表面的铅线纹。不能被代谢且能够溶于脂肪的分子，自行转移到高脂肪含量的部位（动物性脂肪组织），它们会在
肝
肝是人体内最大腺体，在一般人体内的重量约2.5千克。负责人体大部分的新陈代谢活动，把从淀粉、脂肪和蛋白质这些食物吸收来的化学物分解成肝组成成分：碳水化合物、三酸甘油酯（triglyceride）和氨基酸（amino acid）。这些成分可能被更进一步分解，用来提供能量或是合成新的蛋白质、大的碳水化合物，或是脂肪，然后储存起来，或是从肝转送出去，进入血液中。
肝这种器官也把药物和其他化学物代谢成更容易溶于水的物质，然后就可以经由尿液排出。肝会产生胆汁，这种绿色胆汁会在胆囊分泌及储存，然后在饭后送进小肠。胆汁含有清洁液能够分离我们食物中的脂肪，让它们能够被肠子吸收。
肝是由大部分都相似的细胞组成，和其他器官比起来，它是相当同质化的。因此，万一受损的话，即使只剩下一半是正常的，它也还能继续发挥作用，但如果受损的部位很大或丧失功能，身体的其余部位也会受到影响。肝的重要功能之一，就是除去阿摩尼亚（氨）。阿摩尼亚有毒，是分解蛋白质和氨基酸后造成的结果。肝受损后，这项功能将会减少，造成阿摩尼亚在体内积聚，并且严重伤害脑部，造成痉挛和昏迷。
这里停留数天、数周甚至数年。像杀虫剂DDT（请参阅第四章），和被当作耐燃物使用的多溴联苯（PBBs）及当作电子绝缘体使用的多氯联苯（PCBs）这些物质（请参阅第五章），都有这样的特性。这些物质都很容易溶于液体，但很难被代谢，所以不容易被排出，因此它们会残留在高脂肪部位或脂肪本身，并且滞留好几年。它们被释放到血液中及被移送到其他器官和组织的过程相当缓慢，这样的特性会对人体产生不好的效果（请参阅第十章“密西根农场灾难”）。
分子会在体内停留多久，取决于它有多容易被排泄出去。常规是被排入尿液经由肾排出，但有些化学物可能在呼气时被排出或被排入胆汁中。挥发性的化学物，像挥发溶剂（汽油）和同样也是挥发性的麻醉剂[氟烷（halothane）]则是经由呼气排出。但要完全排出体外，需要几小时甚至几天时间，视吸收量而定。也许你已经注意到，某些人在实验室或工作室工作几个小时后，可以从他们的呼吸中闻到某种溶剂的气味。像这样的化学物通常很容易溶于脂肪中，所以会在多脂肪组织中溶解，因为在呼气时，血中的挥发性化学物的含量会随着降低，溶解在多脂肪组织的这些化学物就会因此扩散进入血液中，以求平衡。由于这些化学物是挥发性的，所以接着也就能够从血液中扩散进入肺脏，并且经由呼气排出。
容易被吸收进入体内的化学物通常可以溶于脂肪，这使得它们很难被排出体外（如乙醯对氨酚）。这种化学物如果想经由尿液（尿液基本上就是水）排出，它们的分子必须要能溶于水，而化学物很少能够同时溶于脂肪和水。但人体有一种机制可以处理这种问题，这种机制叫做新陈代谢或生物转化，经由这种机制来产生比较能够溶于水的产物。
化学物或它的产物越能溶于水，便越能迅速且有效地被排到尿液中。新陈代谢的功用就是把能够溶于脂肪的物质——例如存在于汽油中的苯（图4）——转变成能够溶于水的物质。如果这个过程很成功，这个物质就能在几小时内很快地被排到尿液中。这种新陈代谢过程可以确保身体不会长期暴露于某种具潜在危险性的化学物中。这种过程已经经过几百万年的演进，让人类和其他动物可以排除从食物吸收而来的化学物。
图4：这张图使用一种简单的化学物苯（存在于汽油中的一种溶剂和污染物），来说明化学物在肝里面转变（新陈代谢）的方式。经由这种方式转变出来的产物，通常更容易溶于尿液，所以也就容易被排出体外。
从体内除去化学物
把化学物排泄到尿液的过程，目的便是为了可以除去体内的有毒物质。有些有毒物质是人体正常活动的产物（像分解蛋白质以及除去在这种过程产生的阿摩尼亚），它们会被转变成在肝里面的尿素，然后排到尿液中。这种排泄过程已经演变成用来保护身体的机制。尿液排泄主要涉及血液的过滤，在这种过程中，当血液流经肾脏时，血液中的大部分化学物都会被过滤掉，同时也会除去人体需要的基本化学物（如葡萄糖），接着就会进行把这样的化学物再吸收回去的过程，剩下来的化学物，像尿素废物或药物及它们的分解产物，则全都排入尿中。
排泄是由肾除去化学物和它们的分解产物的过程。大部分药物和其他化学物都是由肾从体内排除，通常是经由一种过滤的过程。化学物和它们的分解产物会经由血液流遍全身。许多血液会流经肾脏（四分之一的血由心脏送出）。当血流经肾脏时，因为肾内某些微血管拥有相当大的洞或气孔，在压力下，漂浮在血液中的化学物分子（例如乙醯对氨酚的分解产物）会像水一样，从这些大洞穿过去，一些小粒子则从气孔跑出去。肾接着把部分人体需要的基本化学物葡萄糖和部分水分再吸收回来，但其余废物则留下不管，这些废物虽是正常代谢过程的产物，但必须予以消除。这种选择性的流失，主要在确保一些有毒物质和无用的化学物质，包括天然废物，可以快速且有效排除，而保留大部分基本物质。水也是基本物质之
分解体内的化学物
化学物进入人类或动物体内后，很多都会被改变，这种天然处理过程就称作“解毒”（detoxication）。之所以被冠上这种名称，是因为这样的改变，通常会把化学物变得更容易被排出体外，减少对人体产生的危害。不过，有时候也并非如此，有些化学物的毒性反而会因此变得更强。
这种过程通常分成两阶段：第一阶段就是改变化学物结构来提供“把手”（handle），然后把手接着被用来加到另一种分子上，这种情况在人体内通常很容易发现，这也使得因此产生的分解产物更溶于水，接着，它就可以被排泄到尿中。
这种解毒过程就是经由新陈代谢把化学物转变成可溶于水的产物，适用于人体外所有“外来”化学物，不管它们是合成的还是天然的，这种改变（或新陈代谢）过程，是在称作酶的生物触媒协助下发生的。酶是蛋白质，是成链氨基酸（我们可以从饮食中获得部分的氨基酸）组成的大分子，而整个分子则折成特别的形状。酶就像一个锁，即将被新陈代谢的化学物就像一把钥匙那样插进锁中，这使化学物得以进行改变，或和另一种物质相互作用。人体内有很多酶各司其职，大部分都是执行一些普通功能，像消化食物、产生能量，或是制造人体需要的一些补充物质。
化学物越容易溶于脂肪，就越容易溶入酶（锁）中，并且被代谢成更容易溶于水的物质。可以用苯（benzene）这种化学物来加以说明，它是汽油里的一种挥发性溶剂和污染物（图4）。这种代谢过程可以让人体把苯有效排掉。
不过，有些化学物无法被代谢，像戴奥辛和PCBs这样的环境污染物。因为这些化学物溶于脂肪，被吸收进入人体，并会在体内残留很长一段时间。
一，部分流失之后必须和盐一起回补。
肾功能会随着年龄增加而降低，老年人排泄物质的能力也就相对减少。因此，如果老年人一再服用某种药物，这种药物及它们被分解后的产物就会积聚在老年病人体内[请参阅本章欧普伦（Opren）的边栏文字]。
大部分化学物都可以经由这种方式除去，而那些挥发性化学物，像气体和挥发性溶剂，则可以经由肺脏呼出，有特殊结构或特性的部分化学物则被排到胆汁，然后进入肠子，排泄到粪便。
化学物会被排泄到尿液、胆汁和呼气中，而那些易溶于脂肪的化学物，则可能被排泄到母乳中。有证据显示，DDT有时候会出现在母乳的样本中。这是很重要的一点，因为这会让新生儿暴露在化学物中，有些化学物可能对人体有害，而且其累积的分量也可能已经足以造成影响。
新陈代谢和排泄的过程，目的是保护人体，使之不会受到化学物的不良影响。然而，为什么化学物有时候会对某一器官产生毒性，并且造成伤害？原因之一是新陈代谢过程有时候会产生比原本化学物更毒的物质。某种化学物或它的代谢产物是不是会造成伤害，取决于它的化学特性、存在分量多寡，以及它存在于身体的哪一个部位。这将会在以后几章里进一步讨论，但这里先举几个例子加以说明，也许可以由此看出一些可以决定在身体什么部位发生何种毒性影响的重要因素。
乙醯对氨酚便是个好例子。这种药从消化道吸收进入血液中，然后直接进入肝，在那里主要变成无害和可溶于水的产物，很容易被排泄进入尿液中，同时制造出少量更有毒性的产物在肝中，但通常也会变成无害物质。只有在剂量过量时，这套系统才会失效，肝并会因此受到乙醯对氨酚毒性的伤害（但通常不会再伤害到其他器官），而这种有毒物质是肝自己制造出来的（请参阅第三章的深入讨论）。
另一个例子是除草药剂巴拉刈，可以用来说明化学物在身体分布情况的重要性。巴拉刈能被消化道吸收的分量并不多，但只要微量就已经足够造成伤害，有时候还会造成致命后果。它主要会伤害到肺，但不会影响到所有器官，因为它的特殊结构让它只会残留在肺部，并使得它的积聚含量高到足以产生毒性的程度。
另外还有很多例子，其中一些会在本书后面提到，其中一个例子指出：某个特别的器官或系统会受到某种化学物的影响，主要是由于这个化学物在体内传送过程中出现某种瑕疵、变异或改变而造成的结果，而这个传送过程包括这个化学物的吸收、传送到身体各处、新陈代谢分解，以及最后的排泄和排除。
新陈代谢会产生多种不同产物，其中有些还会产生化学反应。这表示，像这样的产物可以与细胞的一部分产生反应，并造成伤害，其中像自由基（free radicals）这种活性物质，便可以和脂肪产生反应，并造成连锁反应，导致细胞与组织毁灭。其他类型的活性化学物可能会和蛋白质或DNA分子产生反应（请参阅边栏）。
人类的身体结构非常复杂，所有哺乳类动物都是如此，功能繁多，令人叹为观止。由于人体是如此复杂，所以，可以耐受大多数所暴露的外来化学物，但不让人讶异的是，这些化学物有时候也会干预到人体的正常功能。比如某种药物会和细胞制造出来的物质（那些药物模仿对象）相互作用，它们伪装成某种细胞制造出来的物质，而得以和特定神经末梢相互作用，改变正常过程中打开或关闭的作用，减少或增加这个神经原本的效果。如此一来也许会造成和蛋白质或酶这种重要结构无法挽回的化学反应，这对某种作用过程是相当重要的。接着，这可能会造成某种细胞一部分或全部被破坏，甚至被消灭，导致整个重要过程不会再发生。这就是某些化学物会产生毒性的原因之一。
因此，如果化学物或它的产物能够和人体内自然发现的其他分子起化学反应，像DNA、蛋白质或脂肪，这可能会对由这些分子所形成的细胞结构造成伤害，也会影响到它们的功能，甚至整个身体的功能。
活性代谢物
新陈代谢活动主要是在肝脏部分，有时候会产生一种容易起化学反应（活性）的产物。虽然一般而言，肝可以解除这种代谢物的毒性，但如果摄取的分量过高，这种解毒过程将会终止。当这种情况发生时，这种活性代谢物会和它们产生的细胞成分反应，这会对一些重要的分子，像细胞内的DNA或结构，造成伤害，导致细胞死亡。
活性代谢物有很多种类型，其中很多已经超过本书的讨论范围。其中有一种特别重要：自由基。它的重要特性是：在它和其他化学物相互作用时，会同时产生另一种自由基，这就是所谓的连锁反应。这尤其会导致脂肪和它们所形成的部分薄膜毁灭。在氧气的存在下，会造成一?叫做脂质过氧化作用（lipid peroxidation）的毁灭过程，类似的过程会造成奶油发臭，有时候也会产生高活性和毒性的氧，像超氧基（superoxide radical）和羟基（hydroxyl radical），这些都被归类为活性氧。
某种化学物也许本来是无害的，但在肝脏里被代谢和催化后，则会变得有潜在危险。这种分子如果只有单独一个，身体还可以应付，但如果有很多，超过身体除掉它们的能力，就会对组织或器官造成极大的伤害。幸好身体有保护措施，通常是在细胞内，可以帮助减少在低剂量时造成伤害。这种活性化学物可以被体内的解毒物除去，像维生素E或维生素C，以及称作硫醇（thiols）的其他物质（请参阅边栏）。
这些保护性物质可以防止器官和组织受到伤害，但如果有毒分子太多，它们很快就会被征服，伤害与毁灭随之而来。我们在下一章将会看到，当摄取过量乙醯对氨酚时，就会发生这种中毒现象。
整个身体可以对抗来自化学物的攻击。只要化学物剂量适中，肝可以解毒，并除去有危险性的物质。
保护物质将会和有毒化学物产生反应，并将它们去除，但同样的，剂量不可太高，否则会使这些保护物质失效。有一个很明确而重要的原则，可以用来说明为什么化学物剂量的多寡那么重要，这也是巴拉塞尔士在16世纪作出这项结论的原因：“所有物质都是毒物，没有一种不是毒物。只要剂量正确，就可以把毒物变成仙丹。”人体可以保护自己，对抗小剂量的化学物，而且这种小剂量的化学物也许甚至对人体有益，但剂量太大时，就会彻底击败体内现有的天然资源，造成中毒及有害的后果。只要是少量，化学物就可以安全地被使用，这证明以下这种观点是错误的：如果小剂量对你有好处，大剂量一定更好。有些人对维生素就是抱着这种态度。
暴露于药物和其他化学物，可能只有一次，或是持续发生。持续服用某种剂量的药，或是不断暴露在某种化学物中，都会产生很不一样的效果。这也许是因为，一再暴露于某些相同的化学物中，会造成这些化学物在新陈代谢上的改变，而这也许会增加解毒作用除去化学物；某些巴比妥酸盐的药物就会发生这种情况。事实上，有些化学物会刺激身体激活保护机制，因此在连续摄取几次之后，它们的毒性就会减少，反之，结果可能会是制造出更多有毒产物。
最近逐渐被接受的一项理论是这样的：很多化学物在微剂量时对人体有益，并且可能会刺激人体激活保护机制，但随着剂量增加，就会产生不好的效应。这就是所谓的辐射激效（hormesis）。暴露在某种化学物的次数超过一次以上时，也许就会出现这种效应（请参阅边栏）。
这样的效应似乎适用于不同形态的多种化学物和辐射，并且和耐药性（tolerance）现象有关系（请参阅下文）。这对化学物的风险评估有很大参考价值（请参阅第十二章）。
身体如何保护自己？
肝和其他器官已经演化出多种方法对抗活跃、有潜在危险性的化学物。
人体内有天然解毒剂，像维生素C和维生素E，它们可以除去一些化学物，例如各种活性氧和自由基。另外还有多种硫醇——含有硫磺（sulphur）的化学分子——也可以对付这些活性自由基，其中最重要的是麸氨基硫（glutathione）。也有一些特定的酶可以除去某些种类的活性化学物，像超氧化物（superoxide）。肝含有的这些保护性物质尤其多，肺脏则拥有可以除去活性氧的系统。这些保护性物质存在人体内的数量，通常已经足够用来除去在自然情况下遭遇的有毒化学物，但可能不足以应付大规模的化学物攻击。
这些保护性物质，有些可以在饮食中发现，像维生素、含硫的氨基酸——牛磺酸以及蛋氨酸（保护性物质硫醇的前身）。硫氨基酸可以在含蛋白质的食物里发现，至于牛磺酸，只能在肉类和鱼类发现。因此，素食者会缺乏这种重要物质。
增加或减少化学物毒性的因素
反复暴露于一种物质中，会刺激或警醒免疫系统，结果引起过敏反应。例如某些人一再暴露于盘尼西林中，就会发生这种情况，产生严重后果（请参阅第三章）。
很多年前，一位很有冒险精神的美国人想出一个看来很聪明的法子，他把盘尼西林加进唇膏里，他认为这可以提供长久保护，使某些妇女不会被传染性病。不幸的是，长期接触盘尼西林的结果是造成这些妇女严重过敏。
长期或一再暴露会导致过敏与癌症，且长时期的伤害可能最终会导致某个器官坏死。长期酗酒就会发生这种情况，肝在经过多年的伤害后，最后终于会变成肝炎和（或）肝硬化。长期服用某种药物，会导致这种药物残留在体内，最后造成毒性反应。这种情况也会发生在长期服用阿司匹林的流行性感冒和关节炎病人身上，而导致阿司匹林在体内累积到中毒程度。我们很多人都有过痛苦经验，很清楚酒精积聚在体内的后果：在短时间内喝下太多杯酒（这是酒精令人感到愉快的效果），结果造成酒醉，第二天醒来还会感到宿醉头疼（这是酒精不受欢迎的副产物）。
少量毒物对你有好处
有一种古老的说法：“吃一点泥土，有益健康。”这可能是指，早点暴露在普遍存在于我们环境周遭的细菌和其他物质中，可以加强我们的免疫系统。有人认为，早一点让小孩子的免疫系统暴露在像细菌这样的外物中，等他们长大并且暴露于传染性疾病时，就可以保护他们。有越来越多的证据显示，这种观念更适合用来说明，含量很低的化学物也许不仅无害，甚至有益健康。这表示，在图5和图15中的剂量反应曲线图，也许必须重画成J，而不是原来的S。这项理论有其科学基础：如果暴露于浓度很高的化学物，将会刺激身体和个别细胞增加保护措施，像所谓的压力蛋白质，这种蛋白质可以帮助保护细胞本身。
如果从某种化学物的高剂量往下测试到很低剂量，并用这来决定它的剂量门槛以及计算可能产生的风险，这种做法可能不适当。尤其是当采用线形图来观察，将会显示，并没有所谓的安全剂量[例如以致癌物（carcinogen）来说]。如果这种说法是正确的，那就会对风险评估产生重大影响，表示我们有时候可能太过谨慎。因此，试图过度降低化学物的暴露浓度，可能是不需要的，并且是浪费精神和金钱。
所有人每天都暴露于我们饮食中的化学物，有的是天然成分，有的是污染物。某些污染物来自烹调过程，其他的则是天然产生的物质，像霉菌，有的则是人类制造出来的环境污染物。所有这些化学物都有可能影响人体对其他化学物的处理方式，比如对药物的处理。
很多人都有酗酒和抽烟的习惯，这两种都有能力改变其他物质的新陈代谢与毒性效力。例如乙醯对氨酚这种药对长期酗酒者会产生更强的毒性，烟雾和炭烤肉类含有叫做多环碳氢化合物（poly-cyclic aromatic hydrocarbons）的物质，会增加某些药物的新陈代谢。
暴露在环境中的化学物经常会令人感到担心，但其实这些化学物含量都相当低，除非它们再度出现，否则这样的暴露其实无关紧要。但是如果它们无法消除，并且累积在体内，可能就值得注意了。除了化学物质会累积之外，效果也会累积，有机磷杀虫剂便会发生这种情况，所以经常使用杀虫剂的农艺工人应该定期检查（请参阅第四章）。
物种
人类和其他物种都会暴露在化学物中，包括药物和环境污染物。不同种类动物对同一种化学物的代谢作用可能会各自不同，小型动物代谢与排泄化学物的速度，通常比大型动物来得快，这也许会影响到化学物后来的毒性效果，如果物质本身是有毒的，也许可以减少一些毒性，但如果代谢出来的产物反而毒性更强，那么毒性也会跟着增强。
某些特定物种也许会有某种缺陷，因此无法代谢和排泄某种化学物，例如，宠物主人让他们的猫服用含有乙醯?氨酚的药物，如果刚好它们有种缺陷会影响到乙醯对氨酚的处理，结果就可能因此害死它们。了解生物物种间这样的区别，对于兽医在药物的使用上相当重要。
野生动物特别容易受到化学物的伤害，例如DDT对野鸟的伤害最大，除了影响到蛋的发育，也会在野鸟体内累积到中毒的程度；反之，哺乳动物并不会特别受到杀虫剂的影响。在某些情况下，基于某种原因，野生动物也许对某种化学物比较不那么敏感，例如蛙类对于有机磷酸盐的敏感度，比实验室里的老鼠身上的少了22倍，因为和杀虫剂产生反应的那种酶，在蛙类身上的和老鼠身上的不一样。
化学物的安全性，像供人类服用的药，必须仰赖对其他动物所作的实验和评估。因此，我们一定要了解物种之间对这方面反应的不同之处。所以，对老鼠的研究不一定能够正确显示出这种化学物对人体有多大毒性，某种药物对啮齿类动物产生的毒性，可能比对人类产生的毒性更多或更少。基于这个原因，才会在药物发展初期就开始使用人类自愿者进行实验，并且在试管实验中使用人类组织。在了解人体对某种药物的处置方式之后，就可以显示出初期的某物种实验（例如以老鼠为实验对象）是否适当，如果不适当，则会对另一物种进行研究，并且用来做安全评估。这些将会在第十二章作更详细讨论。
影响人体处理化学物的因素
有很多因素会影响人体对化学物的吸收、它们如何被传送到身体各部位、新陈代谢和排泄。这些因素包括个人的年龄、健康状态、基因组合、饮食和服用的是什么药，这些都可以影响人体对药的处理。
年龄
年龄会影响消化道对药物的摄取能力，年龄很小的幼童，因为他们胃部的胃酸含量很低，所以对盘尼西林的吸收力高过成年人，但对乙酸氨基酚的吸收力则没这么高。
化学物一旦被吸收进入人体，就会经由血液传送到身体各部位（前面已经说明过了）。化学物通常都会和血中的蛋白质结合在一起，这也会限制传送到各器官和组织的化学物含量。在新生儿体内，这种结合也许会减少到只有三分之一，这表示，新生儿体内传送低含量化学物的效率高过成年人。结果可能会造成新生儿体内剂量过高。
个人对某种化学物新陈代谢的能力也会受到年龄影响，一般来说，老年人比年轻人低，新生儿和幼小儿童的代谢化学物能力一般也较低，这使得他们比成年人更容易或更难受到感染。例如，有些药在新生动物体内的毒性反而较低。
从体内排泄药物的能力，经常会在老年时减弱，因此正常剂量的某些药物，随着累积在体内的数量增加，可能会在后来变得很危险（请参阅边栏）。
饮食
在富裕的西方国家，虽然大部分人都有丰富、营养均衡的饮食，但在世界某些地区却不是如此。如果出现蛋白质和维生素匮乏情况，便会对化学物毒性造成影响。饮食若欠缺蛋白质，会减少化学物代谢时所需要的许多酶含量，也会减少血中蛋白质的含量。如果化学物大量和血中的蛋白质结合，这会影响到它被处理的情况，结果血中的蛋白质更少，而药物含量却更高，这会导致毒性增加。不过，由于必需的酶将会被耗尽，所以被代谢的药也会随着减少。
另外，饮食匮乏也会造成对氰化物（cyanide）毒性的影响，我们将在第十章进一步讨论。因此，饮食缺失可能增加个人受化学物影响的效率（但有时候则会减少）。
健康状况
同样的，个人的健康状态也会影响他们对药物或其他化学物质的处理方式，例如改变他们的代谢能力或肾功能。当疾病严重到影响某一特定器官时，而这个器官正好负责代谢这种药，或是负责排泄这种药，那将会对人体产生重大影响。
基因差异
基因差异是每个人对化学物反应不一样的最重要原因。这些差异经常会影响到某种化学物被代谢的方式，也会影响人体对化学物的反应。
很多人一定听过别人如此宣称：“我的祖父活到九十五岁，喝起酒来像鱼喝水，抽起烟来像大烟囱——对他从来没什么不好影响。”暗示抽烟和酗酒其实没有害处。我们知道实际情况并非如此，虽然有些人对烟酒的抵抗力看来不错，但这样的生活形态其实会导致生大病和减少寿命。当然，每个人的情况都不一样，对化学物的反应也是因人而异。在很多情况下，这样的些微差别并无关紧要，但有时候这却会是生死攸关。
欧普伦
欧普伦（Benoxaprofen）是治疗关节炎很有效的药。这种药曾经开给老年人长期服用，不幸的是，这对某些病人的皮肤和肝产生不好的影响，结果造成70人死亡。
和健康的年轻人比起来，老年病人从体内把这种药排泄进入尿液的效率较差，因为老年人的代谢能力和肾功能都已经变弱。因此，老年人在多次服用这种药之后，药会累积在其中某些病人体内，最后达到中毒程度，造成肝受损。
如果在这种药上市之前，能够事先更谨慎评估这种药对老年病人的影响，就可以防止这种悲剧发生。如果在病人一再服用这种药之后，对病人血中这种药物含量进行监测，便会发现，这种药在某些年老病人体内的半衰期（half-life），比接受实验的年轻自愿者长，而且随着服用次数的增加，半衰期也会变得更长。
为什么每个人对药物和其他化学物的反应方式各不相同？现在我们已经知道，有很多基因因素会影响化学物在体内的效果。这些因素会影响对物质代谢的大部分作用，但有时候则会影响个人对化学物的反应方式。这些基因差异经常是因为从事新陈代谢功能的酶变动（同质多形），这些变动则是因为含有特定酶的DNA片段发生突变（mutations）、损害或改变造成。
如果负责解毒的酶不见了，或是无法发挥正常功能，这个不幸的家伙可能就会因为只服用了正常剂量的药就中毒，或是出现不好的效果。病人在医院手术室开刀之前，通常都会服下让肌肉松弛的肌肉松弛剂[suxamethonium，又叫琥珀胆碱（Succinylcholine），商标名称则叫Anectine]。这种药的药效很快，但只能维持几分钟，因为它在人体内会很快分解，然后就不再活动。但是，在某些病人身上（约占人口3%），这种药对肌肉的效用却会延长，且会过量，他们甚至会因此停止呼吸，需要进行人工呼吸急救。这是因为在这些受到影响的个人身上负责解毒的酶分量不足，因此即使服用正常剂量也会造成过量，延长对肌肉的影响。
DNA的其他突变，也可能造成缺乏生产保护性物质和修补伤害所需要的酶。在下一章会有几个药物的例子，说明因为这种处理方式的变异造成对不同病人产生的不同效果。
前面已经看到某种化学物的分解或解毒（新陈代谢）是由酶执行，这些生物催化剂都是蛋白质，是由DNA所含的信息密码产生。如果这种含有信息的DNA密码出现错误（突变），因此而产生出来的酶（蛋白质）也许就会出现缺陷。突变会自然发生，并且会从这一代传到下一代。有些突变是良性的，有的则有致命危险。
如果突变导致身体产生有缺陷的酶，那么，由这种酶执行的代谢过程，不是不会发生，就是会进行得很缓慢。这样的后果，取决于某种特定的化学物，以及问题中这种酶的代谢产物。如果某人暴露在一种本身有毒的化学物下，那么（由代谢进行的）分解就是解毒。这种过程如果减少，就表示这个人会更容易受到这种化学物影响，相反的，如果这种化学物没有毒，但分解后的产物却有毒，这个有缺陷的个人将比较不会暴露在这种化学物中。
体内酒精的分解，是由两种酶执行，这两种都可以显示出个人之间的差异（基因变异／基因同质多形）。第一种酶把酒精改变成一种名叫乙醛的产物。因为酒精著名的效果是因为化学物本身的特性而产生，如果某个人体内这种酶匮乏或有缺陷，酒精留在这个人体内不变的时间会更长。这种情况比较常出现在某些特定族群，像美洲土著、伊努伊特人（Inuit）以及东方的日本人。缺乏这种酶或是体内的这种酶有缺陷，和那些体内这种酶没有突变的个人比起来，即使只是喝很少量的酒，也很容易醉。第二种酶会把乙醛转变成醋酸，有些人体内的这种酶也出现匮乏或是有缺陷，他们喝酒后，很容易出现不愉快的症状，像脸红、恶心，这是因为乙醛会在他们体内累积。这种基因特性比较常出现在日本人身上。
基因成分对化学物反应与处理方式的影响，我们会在下一章举出更进一步的例子，并进行更详细的讨论。
其余的基因变动，可能会改变身体对化学物反应的方式，而不是改变身体对化学物采取什么行动。这样的基因匮乏或同质多形，有一些也许很普遍，会出现在50%的人身上，或者也有可能相当少见，只会发生在1%—2%的人身上。
生活形态
我们经常同时服用多种药物，但是否知道这些药物对彼此的影响？如果是常见的混合药，药剂师应该很清楚它们之间的相互影响，但如果是意料之外的混合服用，可能就会产生危险的交互作用，例如酒和烟都会影响人们服用的药物，以及他们可能暴露的化学物毒性。
食物中含有很多化学物，可能会和药物产生重大交互作用。有些人也会在工作场所里暴露于化学物，环境中的化学物对另外的化学物或是药物可能会产生哪些影响，甚至更不确定。
一种化学物改变另一种化学物效果的方法有两种：抑制或引进某种酶。
蚕豆症
蚕豆症（favism）是因基因缺陷造成更容易受到化学物影响的最佳例子。
这种症状在东地中海某些地区的男性中相当普遍，某些地区的发生率甚至高达50%。这种特征只会在男性身上出现，所以跟性别有关。当某些男性吃下蚕豆或服用抗生素磺胺剂（sulphonamide）时，就会引发蚕豆症，造成血中红血球遭到严重破坏。这些男子体内都缺乏一种酶，葡萄糖－6－磷酸盐脱氢酶，这种酶是进行一种重要过程所不可或缺的，这个过程就是把糖代谢，并且维持重要物质麸氨基硫（一种硫醇）。缺乏这种酶的人体内麸氨基硫的含量太低，因此无法保护身体对抗某些代谢药物以及在蚕豆中发现的一些物质，红血球因此很容易遭到伤害。如果这些人吃下蚕豆或服用磺胺剂，他们血中的红血球就会被消灭，因此造成贫血（anaemia）。
抑制或引进酶
抑制酶的方法很多，但本书无法就这些进行太详细的讨论。不过，简单来说，这就是化学物的处置与毒性产生变化的重要原因之一。
如果我们把酶想像成是锁，它所要代谢的化学物则是一把钥匙，那么抑制物就好像一把被扭弯的钥匙陷在锁孔里，进退不得。如此一来，可能会把锁（酶）完全弄坏了，使这个酶完全无法正常运作，而受影响的药或化学物则无法新陈代谢，因此造成解毒和排泄功能降低，同时，药的毒性就会增加。
引进则是形容某种酶暴露于某种化学物后，它的数量随之增加的现象。戴奥辛与DNA交互作用后，就会发生这种现象。因为这种交互作用会激活制造酶的过程，因此就会在某个器官里制造出更多酶，比如肝。
一些多环芳香烃（polycyclic aromatic hydrocarbons）类化学物，像苯亚芘[benzo（a）pyrene，存在于香烟的烟雾和炭烤过的肉类中]、戴奥辛等多种药物，以及在像圣约翰草（St John’s wort）这种植物中发现的物质，全都会引进某些酶，用来解除药物和其他化学物的毒性。这种引进过程效果很明显易见，某种药的新陈代谢会大为增加，这种药被排泄的数量也相对增加。不过，这也有可能增加某种药的毒性。乙醯对氨酚就是这种情况，慢性酒精中毒者以及服用某种药物的人，他们体内乙醯对氨酚的毒性会增加（请参阅第三章）。
如果某种化学物抑制会催化某种药物代谢作用的酶，这种药的处理与毒性就会受到影响。当停止这种药的新陈代谢时，会增加或减少它的毒性效果，要看它是不是经由代谢方式来进行解毒。因为需要有一定的浓度，所以抑制过程最有可能是由药物引起，但有些在食物中自然产生的物质、暴露于工业溶剂的人以及暴露于杀虫剂的农业工作者，都被发现体内有含量很高的酶抑制物（请参阅以下的案例）。
一个长久以来为人所熟知的例子，就发生在服用抗忧郁症药物病患身上，所谓的乳酪反应。
某些种类的乳酪，例如著名的格吕耶尔（Gruyere）乳酪和其他一些食物，像酵母菌萃取物和意大利捷安提（Chianti）葡萄酒，都含有一种名叫酥胺（tyramine）的物质。酥胺在体内是由一种酶进行代谢，而某些抗忧郁药会抑制这种酶，因此服用这些药的病人如果吃下酥胺含量很高的食物，这些药物的残留分量会高到产生毒性，造成高血压，甚至会高到足以致命。
案例：要命的果汁
一名29岁的年轻男子，因为患了花粉热，每天要服用抗组织胺药透非纳丁（terfenadine），连续服用了两年。有一天，他服用平常的剂量，喝了两杯葡萄柚汁，然后到公园整理草地。他突然觉得很不舒服，蹒跚回到屋内，一倒地就死了。
法医验尸后发现，他血中的透非纳丁含量大增，法医研判，他是死于透非纳丁的不良药效。
这名男子服用这种药已经有两年之久，而且一直都是按照医师指示的剂量服用，但他之所以会出现剂量过高的情况，显然是因为他喝了葡萄柚汁。葡萄柚汁含有多种物质，其中之一可能是经常会在植物中发现的类黄酮素（flavonoid），它可能会抑制最常被用来代谢透非纳丁的酶。这名年轻男子之所以死于剂量过高，原因是这种药的新陈代谢过程被抑制了，所以未被转变的这种药物在他体内的含量一直很高，造成心律不齐。
要抑制酶的产生，通常只需要一次的剂量就行，然而，引入酶则需要一再重复暴露于某种化学物，但每次只需要很低的剂量。除了一些药，还有一些化学物也会造成这种效果，包括在烟雾中发现的碳氢化合物和在蔬菜中发现的物质。这种效果和抑制不一样，是暴露于环境和食物的化学物造成的结果，我们体内这些化学物的含量，通常比药物含量低。最早发现的引入现象是由巴比妥酸盐造成的，这种药的目的主要是要让病人入睡，但在连续服用后，发现药效会越来越弱。之所以产生这种抗药性，是因为它诱导了某种酶来代谢这种药物。
因此，在病人持续服用这种药时，它的代谢会增加，药效就会跟着减少，所以就必须不断增加剂量。后来发现，这种现象是由很多其他化学物质造成，包括天然化学物，例如球芽甘蓝和其他一些常见蔬菜就含有被知道可以引进一些用来解毒的酶。一种知名的草药，圣约翰草，最近就被发现是这种酶的潜在引入者，它会造成新陈代谢的改变，因此与这种草药同时服用的其他药物药效也会受到影响。引进过程会增加酶的产生（请参阅第三章）。
化学物彼此可以交互作用，直接改变它们本身的功效，使得彼此的效果增加或减少。两种化学物的作用可能很相似，当某人同时暴露于这两种化学物时，它们的效果可能就会变得更强，这就是所谓的协同作用，部分科学家很关心这种现象，因为人类所暴露的化学物数量相当惊人。
耐药性、协同作用、添加作用、增益作用及拮抗原则
耐药性（tolerance）指的是重复暴露于一种化学物后，人体（或单一细胞）就会对这种化学物产生抵抗力。这表示，在多次暴露后，这种化学物的效果将会减少。之所以会产生抗药性，是因为新陈代谢发生变化，因为保护性物质的生产量增加，或是因为细胞受体发生变化。
协同作用（synergy）适用同时暴露于两种或更多毒性化学物的情况。如果发生这种情况，就会造成这些化学物结合起来，它们产生的毒性远远超过预期（也就是说，比所有化学物单独的毒性加起来的总量还大），两种个别化学物的效果相加的总和，只代表预期的效果。
增益作用（potentiation）和协同作用很相似，两种化学物结合后的毒性比预期的多很多。不过，在这种情况下，只有其中一种化学物是有毒的，另?种化学物虽然无毒但会增加有毒化学物的毒性。这表示虽然暴露在一种化学物的安全剂量下是安全的，但如果同时暴露在几种化学物（每一种都在安全剂量下），经由协同作用或增益作用，可能会变得有危险，尤其是被称作内分泌干扰素（endocrine disruptor）的化学物更是如此。
拮抗作用（antagonism）是协同作用的反面，指的是两种化学物结合起来之后毒性反而变弱，因为其中一种化学物会和另一种化学物的效果相互抵消。
所有这些因素会对化学物的毒性产生影响，可能会使某个人比别人更容易或更难受到某种特定化学物的影响。在制订特定人口或环境下，暴露于某种特定化学物的相关标准时，应该把这些因素考虑在内。还有更多其他因素，将会陆续在以后几章举例说明。
化学物对人体的影响
在了解化学物如何进入人体，以及人体如何处置这些化学物后，且让我们看看化学物或它的分解产物能够对身体产生什么影响。其中最重要的一件事就是，决定化学物毒性的是化学物的剂量或暴露程度。
剂量与反应之间的关系
我们前面已经谈到，要产生毒性及造成伤害，化学物首先要进入人体内。问题是，要有多少分量进入人体，真正的剂量是什么？
有时候被吞下或吸入的化学物剂量很大，但人体内部的化学物或真实剂量却可能很小。因为有些化学物（包括某些药在内）很不容易被人体吸收，但这并不是某些化学物在人体内毒性很低的唯一原因。化学物本身剂量可能被新陈代谢很快解毒，被吸收进入脂肪，和某些其他分子结合，或只是被快速排泄。但随着外部剂量增加，体内含量也会跟着增加，并可能达到解毒或排泄过程都被推翻的程度。这时，这种化学物将变得有毒。因此我们会发现，某种化学物的剂量与它的反应（影响）之间具有某种关系。化学物也许会在很低剂量时就造成某种影响或伤害，但这也许仍不会被发现，除非某些应有的功能已经受到破坏。
剂量多寡对化学物毒性高低相当重要，因为所有化学物都可能有毒，只是剂量多寡的关系——巴拉塞尔士原则。随着化学物剂量增加，身体（人类或动物）内的细胞或系统就会出现功能失常或遭到破坏的程度增加。让病人服用某种会降低血压的药，并且每次给予不同的剂量，同时记录下对血压的影响，随着剂量的增加，血压降低的幅度也会跟着增加，如果剂量很低，血压将不会有任何改变，剂量很高时，影响最大，可能会造成致命危险。（如果用曲线图表示，它的曲线应该类似图5）
图5：某种化学物剂量与效果之间的典型关系。这是巴拉塞尔士原则的图示。图中使用的化学物是酒精，用行走能力作为测试的效果。随着酒精剂量增加，行走能力的衰退也会随着增加，直到达到最大效果（受测者完全无法行走）。
可以显示“剂量—反应”关系的另一种方式，就是用毒性影响症状的发生或不发生来记录观察。人们在多次服用某种药物之后，究竟有多少人出现受影响的症状，这种数据可以用来制作图表。在低剂量（一杯酒）时，对个人行走能力完全没有影响，但在高剂量（十杯酒）时，任何人都会受到某种程度的影响（也就是说，这群受试者行走能力百分之百会受到影响）。这种曲线图可以用来评估化学物的任何影响，不管是毒性还是良性影响（图5）。
为什么某种药或其他化学物在低剂量时对我们不会有影响，但在高剂量时则会？ 以化学物在人体内造成的大部分影响来说，和分子进行某种交互作用是必需的。这个分子可能是个受体或是一种酶。为了产生效果，一定要占领足够的受体，而且化学物的含量要和受体数目成正比。所以，某种药或化学物剂量很低时，化学物的含量并不足以占领足够的受体。
因此有一个门槛：剂量若低于这个门槛，将不会有效果，不管是好的或坏的效果。这在评估化学物的危险时，是很重要的概念（请参阅第十二章）。对某些化学物来说，尤其是会致癌的化学物，是不是有门槛，还有待确定。但对于考虑到阻碍与限制化学物进入体内、阻碍化学物接近目标和解决它们毒性的种种因素后，显示所有化学物都会出现门槛。
在知道某种化学物剂量和反应之间的关系之后，就可以对它的安全性进行评估和预测。只要知道这种关系，以及它的门槛，就有可能估计出某种化学物的安全剂量（请参阅第十二章）。
一般而言，我们可以预期，那些很有可能具有毒性的化学物，应该就是容易被吸收、但无法被排泄或无法被轻易解毒的化学物，而且这些化学物都有特定的攻击目标，而这些目标都是极为重要的人体功能器官。蓖麻毒素和肉毒杆菌这种天然毒物，都属于这一类（请参阅第六章和第十章相关文字）。
某种化学物与体内细胞的交互反应，或是与细胞里面或外面的某个分子，像DNA、蛋白质或脂肪的交互反应，两种交互反应所产生的后果各自不同，必须由很多因素来决定。如果DNA遭到破坏，可能导致突变甚至癌症，虽然并不一定如此。蛋白质的哪一部分会遭到破坏，或是成为攻击目标，这些都要由蛋白质的功能来决定。如果是酶，可能会造成它无法激活某种对体内每个细胞都很重要的反应，这种情况会发生在氰化物中毒上（请参阅第九章）。结果可能会是某种天然物质的分量积聚过量，而当这种含量超过特定程度后，就会产生不好的效果，例如有机磷杀虫剂中毒（请参阅第四章）。不过，这种交互作用只会造成很小的结果甚至可以忽略。
保罗?埃立希和神奇子弹
受体这个理念，最初是由保罗?埃立希（Paul Ehrlich, 1854—1915）想出来的。他注意到，有些染料会和细菌及动物细胞紧密结合在一起。他心想，如果能够设计出一种药，让这种药含有某种有毒金属，而且这种有毒金属只能和目标细胞——特定的某种细菌——结合在一起，那么这种药就可以用来治疗某种特定的疾病，他将这种药称为神奇子弹（magic bullet）。
他调查了很多含有砷这种毒性物质的复合物（共有606种），其中一种是阿斯凡纳明（arsphenamine）。这种药不会杀死孤立的细菌（也就是说，它在试管中不会发挥药效），但幸运的是，他的一位同事发现，把这种药给兔子服用后，它们可以将它转变成一种有药效的产品。人类也可以执行相同的转变，因而发明了洒尔佛散（Salvarsan），一种治疗梅毒的救命仙丹。
埃立希的这项理念被约翰?兰利（John Langley）进一步发扬光大，他指出，动物细胞表面上这种能够接受物质的地方，称作受体（receptors）。
如果化学物或它的产物破坏了某个器官的部分组织，这个器官的功能可能就会丧失。视器官以及这个器官的功能，决定所造成的效果和后果。这些交互作用的效果，可以由很多因素来决定，本书无法对这些进行详细讨论。
化学物可能造成的几种不良或毒性效果，这些将在下面说明。
生理影响
生理影响包括血压与心跳的变化。这样的影响通常是由药物造成，所以也称作药物效应。通常是由药或化学物和某种特定受体（请参阅前文）交互作用引起。这种效应可能正是某种药物所希望的，例如沙丁胺醇（salbutamol）。
这种药称作β收缩肌剂（β-agonist），用来治疗气喘。它和存在于这些气管中细胞的β受体交互作用，让肺脏的呼吸道（细支气管）扩张。这些交互作用不会要求药物分子产生反应，所以不会伤害蛋白质，而且是可逆的。以这个药的例子来说，这种可逆转且受欢迎的效果，就是药物和受体交互作用造成的。但如果由于剂量太高、药物的副作用，或是另一种化学物产生的效果，可能就会造成毒性效果。例如暴露于有机磷杀虫剂，会造成乙醯胆碱（acetylcholine）含量增加，它是一种神经传导物质（请参阅图10），这种化学物会在体内自然形成影响肺及神经系统的受体。
我们将会在第四章解释，有机磷的毒性剂量会不自然地大量生成乙醯胆碱，并会累积，造成呼吸道收缩，让人觉得呼吸困难（以及其他多种不同的影响）。
对组织的伤害
这种伤害有可能发生。当某个组织或器官的部分或全部受到化学物的破坏时，可能出现坏死的过程，组织逐步恶化和消失。这可能是因为像自由基这样的活性化学物和细胞的蛋白质或脂肪交
受体
受体是一个大分子（通常是蛋白质）或某种结构的一部分，它会和另一个分子（通常是另一个比较小的分子）联结在一起。某个化学物或某个化学物群，通常是荷尔蒙或是传导物质，都会拥有它自己的这种受体“结合点”，而且联结得可能很紧密。受体就像一个锁，化学物（配体）就像一把钥匙插进其中。受体跟酶很相似。
这种交互作用的结果，会造成细胞或身体发生一些变化，如果这个化学物质是荷尔蒙，例如肾上腺素（adrenaline），它和受体联结后，整个身体都会出现变化，心脏开始大力跳动（心跳速度加快）、呼吸频率增加、肌肉开始出现痉挛，因为血液开始流向肌肉而脸色变白，所谓的“打或跑”（fight and flight）反应便是如此。肾上腺素的目的是让我们有所准备，可以选择跑开或是留下来与敌人战斗。
一般来说，受体可在肌肉细胞的细胞膜发现，传导物质则是器官或肌肉中的神经所产生的物质。就每个荷尔蒙或传导物质来说，在某些特定细胞的细胞膜里都有一个特定的受体，而有些荷尔蒙的受体不只有一个。
受体对很多药物的作用相当重要，因为这些药的设计目的，就是要针对某种特定受体或过程采取行动。
虽然受体一般是和在体内自然发现的化学物，例如荷尔蒙，产生联结，但其他化学物也可能和它们联结。对某些药来说，这是一种应用方式，但如果其他化学物和它们联结，结果可能造成毒性反应。
互作用，并且消灭它们。这样的后果可能是导致组织的内部结构以及把细胞紧密结合在一起的机制，破坏到无法修复的程度，造成细胞彼此分开。化学物或它的产品可能以交替或添加的方式干预细胞内的重要代谢过程，例如阻止酶的作用。人们如果过量摄取乙醯对氨酚药物或除草剂巴拉刈，就会产生这种效果（请参阅第三章及第四章）。
对代谢过程的影响
某种化学物干预到某个特定代谢路径时，比如供应体力的路径，就会造成个别细胞，甚至整个器官都停止作用。如果这种情况发生在心脏或脑部，最后结果就是死亡。砷和天然杀虫剂氟乙酸（fluoroacetate）会造成这样的影响，经常产生致命性结果（请参阅第六章及第九章）。阿司匹林若摄取过量也会造成这种影响，并可能致命（请参阅第三章）。
对胚胎和胎儿的影响（致畸胎性）
这是特别针对尚未出生儿的影响。这种影响会造成流产、畸形、胎儿成长缓慢、出生时体重不足，以及一些比较细微的影响，比如胎儿出生后的行为或成长。
致畸胎物质（teratogens）一般不会伤害到母亲，只会影响到胎儿的发展和成长。致畸胎性的一个例子就是沙利窦迈（thalidomide），这是一种镇静剂，如果妇女在怀孕的某一特定时期服用，可能就会造成胎儿严重畸形。在新生儿部分发展以及细胞成长与修复的过程中，细胞一定要先分裂才能繁殖。这个过程包括把DNA分子分裂成相等的两半，如此一来，每个新的子细胞才会拥有相同的信息。经过这个过程后，所有相同的细胞会占据特定位置，最后变成一种结构的一部分，例如形成一条腿。
图6：新生儿发育图解。在几个阶段里，发育过程会被一些化学物阻断，因此，胚胎就会发展出畸形或其他不正常状况。四肢与器官形成阶段，对于这种阻断最为敏感，很容易就造成畸形。早期和末期阶段的中断，最有可能造成婴儿出生时体重不足或流产。
有很多原因会对发育中的胚胎造成不好影响，但如果化学物干预细胞分裂与成长过程，很可能就会造成毒性效果（图6）。化学物可能和DNA或蛋白质这样的分子相互作用，如果细胞分裂与成长的构成顺序受到这样的干扰，四肢或器官的发育就会被阻挡或变慢。通常是因为服用某种药物（例如沙利窦迈）或其他化学物造成。如果化学物毒性很强，形成发育中胎儿部分器官的细胞，将会被破坏，胎儿会在很早期就流产。到了后期，这种干扰则会导致严重或会致命的畸形。
但当毒性比较轻微时，则会造成不危及生命的畸形，或导致胚胎发育缓慢，出生体重不足。这样的干扰除了造成细胞受损，还会减少能量供应，或是维生素和其他重要媒介物质，像糖与蛋白质细
细胞坏死与细胞凋亡
胞坏死（necrosis）是组织逐渐恶化的过程，可能是化学物引起。某个组织或器官的细胞崩裂，细胞膜裂开，释出里面的内容物。细胞里面有一种结构次细胞体（organelle），也就是消解体（lysosome），基本上这是一个内含酶的袋子，它会分解人体的蛋白质及其他成分。如果这个袋子爆开——细胞坏死过程中，会发生这种情况——细胞和它周边的细胞便会遭到破坏和消灭。因此，坏死的细胞会将伤害扩散到四周，造成发炎 。
反之，细胞凋亡（apoptosis）也可能由化学物引起，这是更精确和更具控制性的细胞死亡形式。这也被称为“细胞计划性死亡”，是一种自然发展过程，像胚胎的发展、癌症与受损细胞的去除，以及蝌蚪的尾巴脱落，等等。这个名称源自希腊文，意指秋天落叶。当细胞因计划性死亡而死亡时，它周遭的细胞并不会受到影响，只有该细胞自己会破裂和消失。因此，那种可能会对组织产生危险的单一细胞，就可以经由这个过程把它除掉。
含量不足，导致畸形。一些有明显阻碍胚胎发育过程的药或化学物，都有很高的致畸胎性，沙利窦迈就是最著名的例子。因此，化学物不一定是要活性的，或是会杀死细胞，才会对发育中的胚胎有危险，因为化学物对正常过程或情况的任何干预，都有破坏发育过程的可能性。
对免疫系统的影响
免疫系统的目的是要保护身体对抗外来侵略者，通常是细菌、病毒或其他被视为是外来物的有机体。我们的免疫系统一般都可以辨认出任何外来物，只要它们的体积够大，像细菌甚至花粉和动物蛋白质。暴露在这些东西下，并不一定就会激活免疫系统，但有些人对它们就比较敏感。我们暴露的很多化学物，通常都太小，小得无法被免疫系统辨认出是外来物。但是如果当化学物或药物及它们的代谢产物是活性的，在跟体内蛋白质发生反应，并且改变它们之后，就可以被身体认出是外来物。免疫系统的这种响应可能建立起一种反应，像发炎或气喘。盘尼西林这种药可以在某些人体内激活这种机制，因而产生几种不同的免疫反应。
化学物影响免疫系统的另一种方式，就是压制这个系统，让它无法正常运作。戴奥辛就是会造成这种影响的化学物，它会干预跟免疫系统有关系或不可或缺的器官（胸腺，这可以制造白血球）。免疫系统被压抑的人或动物，将很容易受到感染。
对基因物质的影响（致基因突变性）
某些化学物可以与细胞核内的DNA或染色体直接交互作用。如果造成改变或重大损坏，就会导致突变，表示基因码已经被改变，以至于从DNA被改变的细胞群取回来的细胞，已经跟原来不一样。如果这发生于精子或卵子细胞上，并且遗传到儿女体内，就有可能造成遗传疾病，例如血友病。
突变也可能造成重大的功能失常，比如罹患癌症、细胞死亡或是分裂后的子细胞死亡。不过，并非所有突变都是不好的，有些可能对细胞毫无影响，只要突变的这个DNA片段并不重要，或是完全没在使用。有时候突变反而可能有益，并会造成细胞、动物或植物的功能获得改善（这就是生物进化的基础）。
致癌性
如果化学物破坏了细胞的DNA，就会在末期造成癌症或出现肿瘤。如果这种破坏和突变发生在DNA分子的重要区域，或是像致癌基因（oncigenes）这样的特定基因，细胞分裂的管控可能就会受到影响，如此一来，细胞就会不断重复分裂，无法控制，结果就会出现癌症肿瘤。
这个过程有几个步骤，和细胞内DNA的交互作用或破坏，会导致肿瘤，但只有在细胞分裂和破坏被表现出来时才会出现，也只有在细胞分裂无法控制时，才会造成癌症。不过，在这时候，会有一些保护机制发挥功用。DNA损坏也许可以修补，或者，如果损坏太大，也许会展开细胞计划性死亡的过程。身体就是用这种方法除去已经遭到破坏的单一细胞。只有在这些过程无法激活，或是负荷过重时，才会造成肿瘤。
化学物还有其他方式可以造成癌症，而且不会直接伤害到DNA。例如，有些化学物会刺激细胞成长与分裂，有的会发炎，有的会妨碍DNA修补过程（在我们的细胞里，DNA不断遭到破坏，因此一定要加以修补）。有些种类的石棉会致癌，但它们不会直接破坏DNA。在被吸入后，石棉纤维会长年留在肺细胞里，不断造成发炎，最后生成肿瘤。（图7）
图7：细胞内DNA里的信息被利用及转移进入蛋白质的过程。如果某种化学物是活性的，而且会破坏组成DNA密码的A、C、T或G等基本特质，就会导致突变并有可能产生癌症。
中毒的诊断和治疗
中毒可能有很多种形式，可能是某种药物剂量过高造成的急性中毒，或是一再重复（长期）暴露在低剂量的某种化学物下，例如长达数周或数月，这两种情况都会导致毒性效果。其中有些中毒情况可以治疗，有的无法治疗，要看所涉及的物质而定。有很多物质的急性中毒，有方法可治疗，一些医院的急诊部门对此也有一套标准急救作业方法。我们会在后面几章里进一步讨论，但现在先说明一些原则。
如果已经知道毒物的性质，那就可以立即展开治疗。如果药物或化学物是由口进入，确认病人是在清醒的状况下之后，可以用水洗胃，也许可以在毒物被吸收之前，把它洗出；或者，也可以给病人催吐剂，让病人呕吐，把残留的化学物从胃中吐出。不过，如果病人吞下的是腐蚀性毒物或溶剂，或者病人昏迷不醒，就不可以这样处理，因为这可能会伤害到食道，或是会让毒物进入肺，造成伤害或窒息。另一种方法是给病人服下活性炭，它是很好的化学物吸附剂，可以吸附比它本身重好几倍的化学物。另一种吸附剂陶土（fuller’s earth），可以吸附大量油脂。
如果知道病人吞下的是哪种化学物，刚好手边有解毒剂的话，就可以先让病人服下，例如乙醯对氨酚碇。
是不是要使用解毒剂，要看剂量超出的幅度是否已经达到危险程度。并不是在所有情况下都需要使用解毒剂。解毒剂的使用已经有几个世纪，其中最早提到的是荷马史诗《奥德赛》，诗里提到奥德修斯服下“黑根白花野草”（可能就是雪莲），用来保护他自己免遭妖妇色西（Circe）下毒。而在公元前2000年左右，古代中国就有炼丹士提炼解药。
如果没有解毒剂，但化学物的成分和剂量已经知道，也可以采取其他行动来减轻中毒状况。例如，可以用增加尿液的方式，来促进毒物的排出量，方法包括给病人多喝水，或是改变尿液的酸度或碱度增加酸性与碱性的排泄量。具体做法是让病人吞下小苏打，这可以让尿液更具碱性，或是服用一种叫氯化铵的盐，可以让尿液更呈酸性。如果这些治疗方法都不适当，或是中毒情况严重，像血液透析或血液灌注这些医疗法都可以使用。这些技术可以把病人血液传送经过机器以透析法除去血中的化学物。某些化学物，如除草剂巴拉刈，则无有效的解毒剂（请参阅第四章）。
当药或化学物的身份不明时，可以对尿液或血液样本进行“毒物单位／医疗毒性单位”的标准测试，以便快速找出常见的药物或毒物身份。精密的分析仪器可以试着找出造成毒性的化学物身份，但进行测试的同时，会浪费了宝贵的抢救时间。或许也需要从中毒现场搜集其他证据。法医毒物学家和临床毒物学家可能会碰到的另一个问题，就是中毒者可能同时服下多种化学物。自杀者通常会吞下一大把药丸（只要是屋里能够找到的，全部拿来吞下），也许还用威士忌或伏特加把药喝进肚内，这都会使得中毒的诊断与治疗倍增困难。
最重要的是判定毒物的种类，接着是判定血中化学物的浓度，以及它们被摄取的时间。然后针对血中浓度最高、并且最危险的化学物进行治疗。例如，如果某人服用过量的混合药右旋丙氧酚（Distalgesic），这种药同时含有乙醯对氨酚和弱效鸦片药物右旋普帕西芬（dextropropoxyphene），那就要马上针对后者进行治疗，因为右旋普帕西芬会压抑呼吸系统，快速造成死亡。
如果某人同时服用多种药，而特别危险的一种药可能只占其中一小部分，在这种情况下，应该首先治疗含量已经达到危险程度的那种药的中毒情况。我们在本章前面部分已经谈过，药和化学物会以各种方式交互作用，因此，如果中毒者是把药柜里的各种药全部吞下，就会增加治疗的复杂性。
了解毒物学的基本科学，是治疗中毒现象的基础，也是设计新解毒剂时的必要条件。
很多人把药看得不足为奇，至少在工业化、富裕的西方世界是如此。我们期待安全的药物，如果它们偶尔造成一些副作用，尤其是严重的毒性作用，我们就会很烦恼，这叫做药物不良反应。自杀事件中，药是最常被使用的，偶尔还会制造出意外中毒案。
对某些人来说，“药”是药物滥用的同意字；对其他人来说，药指的是医师开给他们的处方，以及他们自己从药房买回来的药。
药是什么？药是化学物，天然或合成的都有，服用它们的目的，是希望对身体带来有益的改变，用来治疗疾病，或是减轻病情。
这样的定义也适用于一些经常使用的化学物，像酒精、烟草和咖啡，但大部分人并不认为它们是药。不过，它们确实是药，而且至少和那些被人滥用且更恶名昭彰的药物同样危险。在世界某些地方，不同的药物是当地文化的一部分，例如古柯叶和恰特草（khat），是南美和东北非土著日常嚼食的东西。
药是社会中重要的一部分，但我们却对它们抱着矛盾的态度。
在某些情况下，药可能变得有毒，但它们本来就是化学物，适用巴拉塞尔士原则：“在某种剂量下，它们会变得有毒。没有安全的药，只有安全的用药方法。”虽然大部分人都可以了解，为了自杀而服用过量药物会造成中毒甚至致命，但却还无法认知，在正常剂量下，药物也可能会发生不良反应。这样的不良反应确实会发生，通常是病人向医师报告这些药物的不良反应，医师再向相关单位通报。
只要翻翻一些参考书，像医师和药剂师必备的《英国国家药典》（British National Formulary），就会发现数百种药物被用来治疗许多小病痛、疾病和状况。本书只能大略提到跟服药过量、药物不良反应有关系的一些例子，所以，我只用一些特别的药来说明这些药可能引发的各种问题，并谈谈一些比较出名的例子。
药物的不良或毒性反应可以分成两类：A和B类。A类不良反应是因为药物的药理（疗效）效果引起，所以通常是可以预测的，并且和剂量有关系，通常是因为剂量过大而增大药理效果以致产生毒性反应；B类则是无法预料的特异体质反应。
药的本质就是会对身体造成影响的化学分子，这也是它们本来的目的。如果是人造合成的，那就是故意设计成这样子；如果是天然的，则可能是为了某种特殊目的而从植物中萃取出来。因此，它们是具有某种潜力的化学分子，通常会和体内某些特定受体发生作用，如果服用过量，一定会造成不良反应。
很多药在剂量过高时会造成不良反应，但有些药在某些人体内即使剂量正常，也会造成不良反应。这可能是因为某些病人的基因或其他因素而造成对这种药物的敏感度增加。也有些副作用在低疗效剂量下时并不明显，但在剂量提高后，就会变得很显著，偶尔会有预料不到和严重的不良反应出现在少数病人身上。有时候，这也是因为两种药之间，或是某种药和某种食物成分之间发生交互作用而引起的，同时服用抗组织胺药透非纳丁和葡萄柚汁时就会发生这种情况（请参考第二章“要命的果汁”案例）。
药量过高后，不仅预期中的药效会被扩大，有时也会出现和药物的药理效应并没有关系的毒性反应。
乙醯对氨酚
这是全世界最常见和最容易取得的药。它是止痛药，可以用来减少疼痛感，它也是解热剂，可以降低温度，例如退烧。
乙醯对氨酚其实是意外发现的。公元1888年，维也纳两位医师请一名药剂师提供一种名叫奈（naphthalene）的化学物，准备用来治疗病人的消化道寄生虫感染，但他错给了乙醯苯胺（acetanilide），却意外发现这种化学物有效降低了病人的高烧。虽然后来证明这种化学物如果大量使用会产生毒性，不适合当药使用，但这个发现导致开发出跟它有关系的另外一种化学物：乙酸氨基酚。
乙醯苯胺（药名叫antefebrin）很便宜，并且是很有效的止痛药和退烧剂。不过，乙醯苯胺被认为毒性太强，因为它会改变（氧化）血中的血红素。另外几种包括乙酸氨基酚的类似化学物也被拿来测试，其中复合药非纳西汀也被发现是很有效的止痛药和退烧剂，并且获得采用。
由于一些特殊的环境，非纳西汀在某些国家变得很有名。公元1918年流行性感冒在西班牙大流行，导致这种药被广泛用来治疗高烧和感冒引起的疼痛。这种药也成为瑞士制表匠的最爱，因为他们在制表过程中必须专心致志，很容易引发严重的头痛。
非纳西汀的广泛使用，改变了人们对药物的认知和使用方式，这种药变得有点像糖果，很多人会固定、预防性地（prophylactically）服用非纳西汀药粉，甚至把它当作“礼物”送给朋友。非纳西汀其实是具有潜在危险性的药物，这一点却被人暂时遗忘。这种药的滥用最后造成一些副作用，特别是对肾的伤害。
肾脏病并不完全是非纳西汀造成的，而是因为同时服用的多种药物中经常含有非纳西汀，这才是造成肾脏病的主因。非纳西汀因为是这些复合药方的共同要素，因此被认为它跟止痛剂肾脏病变（analgesic nephropathy）有关系。这替乙醯对氨酚的重出江湖铺好了路。科学家发现，非纳西汀和乙醯苯胺进入人体后，主要都会改变成乙醯对氨酚，并产生疗效。科学家因此对乙醯对氨酚进行调查，结果发现它确实有很好的疗效，于是将它研发成更安全的药，取代非纳西汀和乙醯苯胺。乙醯对氨酚是有史以来上市最成功的药，但同时也是最常被发现使用剂量过高的药。
乙醯对氨酚和阿司匹林的疗效
这两种药都被用来治疗小疼痛和降低高烧，作用模式很相似：它们会抑制一种叫做环氧酶（cyclo-oxygenase，或简写成COX）的酶。这种酶会产生叫做前列腺素（prostaglandins）的物质，这是一种媒介体，会在细胞受到破坏后产生，提供体内遭到破坏的信息，而让我们有疼痛感，因此，阻止前列腺素的产生，就会减少疼痛感。它们也会促使脑内血管松弛造成头痛，阿司匹林可以减少前列腺素的含量，因此也就可以减轻头痛。前列腺素也会在脑内特定区域作用，因此增加脑中温度，如果这些媒介体的数目减少，温度就会多少恢复正常，高烧的现象就会降低。前列腺素和其他媒介体，比如激呔（kinins）和组织胺（histamine），也会造成发炎。当组织受到细菌伤害或感染时，就会出现这种现象。阿司匹林用减少现有前列腺素含量的方式来减轻发炎，但乙醯对氨酚没有这种效用，因为它抑制COX的效果较差，它主要抑制脑内的COX，减轻头疼和降低脑温，因此乙醯对氨酚并不会改善发炎。
这种药有两种效果：降低体温和疼痛。它能够抑制会造成疼痛和高烧的物质，作用方式和阿司匹林一样。
最初，乙醯对氨酚[在美国叫乙醯氨酚（acetaminophen）]，被认为是安全、有效的药，它越来越受欢迎，全世界有千百万人服用。但接着开始出现一些问题，因为有些人开始过量地服用这种随手可得的药物。
不幸的是，这种药在高剂量时会造成毒性反应。医师建议正常的药量是成人每天两颗。这种药虽然安全，但如果一次服用22颗，就会有丧命的危险，全球因此死亡的人数达到数百人，因此重伤的人更多。
案例：乙醯对氨酚服药过量
1966年，一名年轻男子被送进爱丁堡的一家医院。入院前7小时，他吞了大量乙醯对氨酚碇，他自己估计有150颗，同时喝下四分之一品脱伏特加。接下来的24小时，他的情况不错，但有点暴躁；第二天在医院里，他抱怨腹痛和反胃；第三天，他呼吸不正常（换气过度），并且出现黄疸（jaundiced）；第四天，他的情况恶化，终于在入院80小时之后死亡。
经过解剖（post-morten）发现，他的肝及肾管严重受损，血中的乙醯对氨酚含量很高，一切都符合乙醯对氨酚剂量过高的症状。这名年轻男子死于肝受损，以及可能肾衰竭。虽然这名病人也曾服用其他药物，但乙醯对氨酚是他唯一服用过多剂量的药。
这个因为乙醯对氨酚服用过量造成致命肝受损的案例，发表于《英国医学杂志》（British Medical Journal）。这是最早被发表的这类案例之一。乙醯对氨酚服用过量的案例，目前每年全世界都在数百件以上，甚至可能上千。
如果在1966年因为剂量过高而死亡的那名年轻男子活在今天，他可能可以生还下来，因为现在已经有这方面的解药。
不过，只要按照正确剂量服用，乙醯对氨酚是很安全的药。（记住！没有安全的药，只有安全的服药方式！）我们在这儿再度重申巴拉塞尔士原则：“所有物质都是毒物，没有一种不是毒物，只要剂量正确，就可以把毒物变成仙丹。”因此，即使是像乙醯对氨酚这种安全得可以在药房开放架上买到的药，也有可能变成毒药。这种相当安全的药因滥用造成的死亡人数，以及它所造成的病变，已导致有人呼吁将它下架（请参考下面的案例）。
任何药只要过量都有可能造成死亡和生病，很多不需要医师处方就可以在药房直接买到的药，在这些情况下，也有潜在危险性。
人们如果想自杀，还有很多不需要医师处方就可以在药店的开放货架上买到的药，其中有一些比乙醯对氨酚更让人感到不愉快。对于乙醯对氨酚中毒，已经有解毒剂可用，但很多被用来自杀的化学物并没有解毒剂！
为什么正常剂量下安全的药，还有可能造成致命危险？答案跟新陈代谢有关。
乙醯对氨酚的毒性并不在药的本身，也和它在低剂量时对身体产生的治疗效果（降低温度和减少疼痛）无关。乙醯对氨酚是在大量服用后才会对肝造成毒性，并且可能造成肝衰竭。
我们在第二章已经讨论过：药（或其他化学物）经口服后，首先抵达胃，接着是小肠，它最有可能被小肠吸收，进入血液，被直接带到肝（图2）。进入肝后，乙醯对氨酚会被改变成两种其他物质，一
案例：医师要求管制“杀人药”乙醯对氨酚
在研究报告显示止痛药乙醯对氨酚造成中毒意外事件的次数创下记录之后，多位医师要求管制这种药。对接受急诊救治病患所作的第一次分析报告显示，高达40 000人出现严重剂量过高症状。
克里斯?欧文斯（Chris Owens）医师，伦敦的医学院附设医院（University College Hospital）资深药理学讲师，研究去年54 000名急诊病人。他发现其中有167件乙醯对氨酚中毒事件；海洛因中毒事件则只有129件。英国全国一年跟这种药有关系的死亡人数超过500人。欧文斯医师认为，这样的数字等于是全国性的丑闻，“有这么多人死于不需要医师处方就可以买到的药，这应该值得我们注意！”他说。
——医药记者洛易斯?罗吉斯（Lois Rogers ）报道
种相当无害，另一种产量很少的代谢物却有潜在毒性，但这种代谢物会被另一种物质麸氨基硫进行更进一步代谢时安全除去。不过，若是服药过量，这种解毒过程就会终止，有毒物质将会攻击肝脏。
如果损坏情况严重的话，会造成肝衰竭，并且可能死亡。肝对身体极其重要，它的功能如果受到破坏，身体其他部位也会受到影响。由于肝无法除去氨，将造成过量的氨积聚在脑内，使脑受到影响，病人可能会出现痉挛和陷入昏迷；肝也会影响血液是否可以正常凝结成块，因为凝血因子是在肝产生。
幸运的是，科学家在美国先对动物进行实验，再对病人进行实验，终于让科学家了解到乙醯对氨酚是如何对肝产生毒性，并因而发明出一种成功的解毒剂Parvolex。
解毒剂的发明
在知道乙醯对氨酚是由麸氨基硫这种硫醇进行解毒后，终于导致解毒剂的发明。在剂量过量后，麸氨基硫并不能让病人直接服用，因此最初是拿多种类似的物质进行实验，希望可以从中找出合用的解毒剂，最后发现能够在肝中帮助制造麸氨基硫的解毒剂乙醯半胱胺酸（N-acetylcysteine）。这种物质不会产生重大副作用，可以直接注射进入血管，如果在服药过量后不久（最长10或12个小时之后）马上注射，这种解毒剂通常很成功。
某个病人如果被怀疑服用乙醯对氨酚过量，医院急诊室采取的第一阶段治疗将是?胃，用这种方法除去任何尚未被消化的药碇，有时候这可以显示出已经被服下的药物有多少。这种方法对于治疗决心要自杀的病人来说相当有帮助，因为这样的病人不会告诉你他们服用了什么药。血液和尿液样本也会被用来进行分析检验，看看能不能检测出一些常见的药物或其他化学物，包括乙醯对氨酚在内。这样的分析也许可以辨认出病人究竟吞下什么药。
运用一种技术来验出血中的化学物含量，显示出服药过量的严重程度，也就是已经有多少分量被吸收，以及是否需要使用解毒剂。乙醯对氨酚服药过量后造成的中毒症状一开始很温和，所以常会造成误导，但病人之后可能会开始觉得不舒服，并且抱怨有恶心的感觉及腹部疼痛，这些症状可能会舒缓约一天时间，但接着症状就会恶化，病人将会死亡。这种中毒症状可能会持续几天，因此对于自杀者来说，这并不会造成快速的解脱。
不过，最后的结果可能因人而异。医师建议的乙醯对氨酚正常剂量是1—2颗（每颗500毫克），要对身体成伤害的剂量则是因人而异。平常没有服用其他药物的一般人，也许必须服下约20颗，才会造成肝受损，但有些人只要服下10颗，就会造成一样的伤害。由于每个人新陈代谢能力不一样，所以对于乙醯对氨酚的敏感度也会有所差异。其中最重要的影响因素就是看个人是否经常喝酒或服用其他药，例如巴比妥酸盐（请看以下案例）。
案例：啤酒和乙醯对氨酚
一位43岁的男子因为产生幻觉而被送进医院。他是在骑脚踏车时摔倒，肩膀骨折，医师开给他的处方是每4—6小时服用1—2颗Tylenol[乙醯对氨酚加上可待因（codeine），为一种镇痛解热剂]，连续服用两天。但他仍会偶尔产生幻觉和呕吐，并出现黄疸。医院对他抽血，进行肝功能检测，发现他的肝已经受损，最后在入院30个小时后死于肝昏迷。
会发生这样的情况是因为，患者在摔伤之后，自行增量服用医生开设的处方，一次吞下9颗Tylenol及10颗其他配剂。而另一个原因在于患者本身有酗酒习惯，一天大约会喝12瓶啤酒。
巴比妥酸盐和酒精都会增加引进酶的活动，而这些酶则会把乙醯对氨酚代谢成有毒产物。长期酗酒或是长期服用巴比妥酸盐药的人，在服用超过正常剂量的乙醯对氨酚时，其面临的危险性会高于平常人，因为这些剂量中有更多比例会被转化成有毒物质，相当于服下更大量乙醯对氨酚。长期酗酒者因为肝脏本来就已经因饮酒过度而受损，因此更容易受到伤害，它们解除乙醯对氨酚毒性的能力也较低，体内保护性物质（如硫醇）的含量也可能较低。
相对的，其他药物也可能抑制新陈代谢和解毒。一般认为，如果在服用乙醯对氨酚的同时，喝下大量的酒，就会发生这种情况。但其他因素，像食物成分和基因变异，也很重要。
研究发现，每个人的乙醯对氨酚代谢能力各自不同，最多可以相差十倍。很明显的，在服药过量后，乙醯对氨酚造成的毒性影响会因人而异，在下面的案例中就可以看到。
如果在服用过量乙醯对氨酚的同时，还服用了其他药物，这种情况就会变得很不一样，例如混合药右旋丙氧酚里面不仅含有乙醯对氨酚，还有右旋普帕西芬，只要服用过量很快就会造成死亡，因为右旋普帕西芬会压抑呼吸。而在这种情况下，乙醯对氨酚的解毒剂便无法发挥功效。
目前市面上出售的乙醯对氨酚已采取更小的包装，希望让意图自杀的人难以买到足够自杀的分量。
案例：惊人的耐药力
一位58岁妇人住院治疗风湿性关节炎。据透露，她从住院前五天起就服用了大量乙醯对氨酚治疗这种毛病。看来她似乎习惯一次3克一天吞下15—20克的乙醯对氨酚，且显然都没有发生什么问题。她也喝很多酒，她的剂量远超过医师建议的剂量，通常一天超过5克的乙醯对氨酚就很可能产生毒性，长期酗酒也会增加乙醯对氨酚产生毒性的可能性。
但为什么这位妇人没有出现这些不良效应？她的高耐药力有三个原因：首先，她的肠子吸收这种化学物的速度较慢；第二，她的解毒功能增加，因此产生的毒性代谢物就相对变得很少；最后，她的代谢机制似乎比一般人来得缓慢。
在了解这种药为什么会有毒性之后，科学家正努力开发跟这种药相似，但毒性较低的药。
沙利窦迈
不管是从历史或科学上来看，沙利窦迈都是会令人产生重大兴趣的药。沙利窦迈已经变得恶名昭彰，并且是药物与制药工业所有坏事的象征，但即使是这样的一朵乌云，也终于有拨云见日的一天，而且，我们还可以从它身上学到很多教训。
沙利窦迈是镇静剂，1962年上市之初用于减轻怀孕期间害喜症状，在联邦德国制造及上市，商品名称叫Contergan，后来又在英国上市，商品名称为Distaval。经过一段时期的使用后，发现在很多国家，包括英国和联邦德国，有些严重畸形儿出生，其中主要的畸形是没有手臂[无肢畸形（amelia）]或是手臂很短[海豹肢畸形（phocomelia）]。除了没有四肢之外，还有其他畸形出现。过了一段时间，澳洲一位机灵的医师把这种罕见的畸形儿和生出这些畸形儿的母亲服用沙利窦迈联系起来，结果发现这种情况只会发生在怀孕20—35天期间服用沙利窦迈的母亲身上，因为这段时间正是胚胎四肢与其他组织形成的时候。
对成年人来说，包括怀孕妇女本人在内，都认为沙利窦迈是很安全的药，但这种药可能对身体四肢神经有不好的影响[末梢神经病变（peripheral neuropathy）]。因此，这种药成了典型的致畸胎性的药，对胚胎会有选择性的毒性，而胚胎对沙利窦迈也特别敏感。胚胎本来就比成年人敏感，因为它还在形成当中，所以在这种成长过程中，很容易受到化学物的干扰。幸运的是，母亲这时可以扮演起某种保护屏障的角色，能够抗拒某种程度的干扰。因此通常会有一道门槛存在，低于这道门槛的化学物就不会影响到胚胎。但是，在服用药物后，这道门槛可能变得太低，使得成年人无法对化学物进行任何抗拒。
沙利窦迈被迫下市后，受害者团体对制造厂商提起诉讼。虽然新闻媒体有很多报道谈到这种药以及严重畸形婴儿出生的惨况，但科学期刊对沙利窦迈的讨论却很少，法律诉讼程序拖了好几年。
沙利窦迈悲剧造成几种结果：第一，这是促成英国成立“药物安全委员会”（名称最初为Committee on Safety of Drugs，后来改成Committee on Safety of Medicines）的最主要原因。这个委员会事先审核已经研发出来的药物的所有相关资料，审核通过后，才会发给准许药厂把药上市的执照。第二，医药专业人员对这整个事件大感震惊，并且再度强调，所有药物都有可能产生毒性，同时也有潜在危险性，造成永久性的影响。最后，此一事件也导致对药物的安全评估获得改善，例如美国的食品与药物管理局提高对药物安全评估的标准，并且一直沿用到今天。
这是怎么发生的？在沙利窦迈上市之前，药品安全评估相当有限，而且完全不像今天这么精确。被用来研究受试的老鼠和兔子，它们胚胎的成长方式和人类不同，因此，让怀孕的老鼠或兔子服下沙利窦迈并不会造成畸形，这些动物对沙利窦迈似乎极不敏感，即使老鼠对可能造成畸胎的化学物经常比较敏感。后来在恒河猕猴身上发现会产生跟人类一样的畸胎。因此，沙利窦迈的情况很特殊。
另外，人类对这种药的容忍度相当大，所以不会在成年人身上造成任何明显的副作用。一般认为，母亲本身就像一道天然屏障，可以保护成长中的胎儿，所以怀孕期间服用沙利窦迈是可以接受的。这次不幸事件，促成对药物是否会产生畸形的测试获得改善，包括试管实验研究和应用在内。目前用来测试药物的方法，比较能够测出是否会造成畸形，在对怀孕妇女开处方药时，也比以往更为谨慎。
我们现在已经知道，并不会只是因为暴露在某种对细胞或动物有毒性的化学物，就会造成?胎。会不会造成畸形，完全要看化学物对胚胎发展过程是否会造成干扰而定（图6），会造成畸形的干扰可能只是很小或很细微的改变，这对母亲可能没有什么大的影响，或甚至完全没有影响，但对胚胎影响可能就很大。
对胚胎有这样微妙影响的化学物，在一般的安全评估研究中是不会被发现的。因为这些研究是用动物做实验，目的只在于检测毒性。目前已经有一些专门的研究，目的主要检测药物有无造成畸形胎的可能性。
在诉讼进行期间，有关沙利窦迈为什么会造成畸形的研究无法公开，因此研究并没有太大的进展。不过，一旦诉讼过去，相关的研究报告开始被一一刊出，直到最近才终于得出一项周全的理论，可以用来说明这种药如何造成影响。
沙利窦迈如何造成畸胎
沙利窦迈分子以两种形式存在，称为同质异构物（R和S），它们是彼此的镜射物；其中只有一种（S形式）有致畸胎性，另一种（R）则会发挥镇静作用。不幸的是，肝会把R形式转换成致畸胎性的S形式，因此R形式不能被当作安全药物使用。
目前已发现，沙利窦迈的三度空间形状的分子对于它的致畸胎性有决定性影响。只有沙利窦迈分子的S形式能够插入细胞核DNA的某个特定片段。一般认为，这会干扰到成长基因的成长，其中有些成长基因会影响到跟新的血管成长有关的成长基因，这对胚胎的发展十分重要：一旦像四肢这样的组织开始形成时，它们一定要获得血液的补充，四肢肢蕾的发展因此将会需要像新血管这样的成长基因来帮助。这种特别的影响，说明了沙利窦迈为什么对胚胎有如此大的影响力，以及为什么特别针对胚胎。
在发现沙利窦迈如何造成畸胎之后，反而使得它被认为具有当作抗癌药的潜力。血管的成长，是肿瘤成长的重要部分，如果能够阻止肿瘤成长，将可以抑制它们侵略组织，因此也可以阻止它们扩散到整个身体。
因此，沙利窦迈事件证实了和我们使用化学物有关的另一项原则：没有安全的药物，只有安全的服用方法。除了跟化学物剂量有关系的巴拉塞尔士原则之外，我们还必须考虑如何服用化学物，或是暴露的环境。有些情况，像怀孕或哺乳期间，暴露在任何化学物下，都是很不智的行为，应该尽量减少到最低程度。有些病人，如老年人或年纪很小的幼童，服用剂量也应该减少，或是根本不要服用这些药物。还有一些特异基因会造成某些人对某种药或是某一类的药敏感，那就不应该让他们服用这些药。我们现在已经有足够信息来采取更具弹性的做法，让化学物的使用更安全，至少在某些情况下如此。
沙利窦迈故事的最后一章还未结束。对这种药的研究已经透露出，它的致畸胎性机制也许可以被用来改善对癌症的治疗。它的其他功效也很有可能让它成为独一无二的特效药，用来治疗麻风病、艾滋病和一些影响黏膜（像胃肠道和阴道壁的黏膜）的重大疾病。不幸的是，它用来治疗麻风病时，由于管控不当，再度造成畸形。目前也在调查，它是不是也可以用来治疗肺结核。
因此，尽管有着会造成畸形儿的可怕副作用，沙利窦迈仍然可能被证实是很有用的药，在适当的情况下，可以用来治疗一些重大疾病，但不要用在孕妇身上。
阿司匹林
跟乙醯对氨酚一样，阿司匹林也是止痛剂和退烧药，在很多商店、超级市场和药房里，不需医师处方就可以购买。它还有第三种功效：减少发炎——所以，它也是消炎药，属于非固醇类消炎药（non-steroidal anti-inflammatory drugs ，或简称NSAIDs）。
阿司匹林在公元1899年被发现是一种很有用的药，在化学上，它属于水杨酸盐，这种化学物在植物中也可以发现。古希腊人早就知道，把柳树皮和树叶捣碎在油里，涂在发炎的关节处，可以治疗关节炎。希波克拉底推荐用它来治疗痛风和除疣。后来，在1763年，英国教士爱德蒙?史东（Edmund Stone）注意到乡下人也用类似偏方治疗酸痛和发烧，可以在病人发烧时降低体温。
后来，意大利化学家拉法叶?皮里亚（Raffaele Piria）在1830年发现白柳树（学名Salix alba）树皮含有一种叫做水杨酸的化学物，水杨酸就是柳树皮偏方里所含的成分，可以减少温度、疼痛和发炎。由于水杨酸会造成难过的副作用（胃部翻搅、想吐），德国拜耳化学公司于是着手制造替代物，乙水杨酸（acetylsalicylic acid）就是产品之一，但未经过测试。1899年，替拜耳工作的化学家菲力斯?霍夫曼（Felix Hoffman），他父亲有关节炎，但无法再忍受水杨酸的痛苦副作用，于是他给父亲服用乙水杨酸，结果不但效果更好，而且不会像水杨酸那样反胃。阿司匹林就此诞生，并且一直被认为是灵药。
阿司匹林的主要副作用或不良反应，是会造成胃出血，尤其是在大量或一再重复服用时。之所以如此，原因关系到阿司匹林如何发挥它的作用、如何减轻疼痛，以及如何阻止体内产生前列腺素。
阿司匹林如何造成胃出血
阿司匹林很容易被吸收进入胃壁细胞，胃里有些细胞会产生胃酸（氯化氢酸），这种酸有助消化，前列腺素则会减少胃酸的分量，同时也有助于产生黏液，能够保护胃对抗胃酸。
阿司匹林会减少前列腺素的产生，抑制合成COX-1物质的酶，阿司匹林就是用这种方式减轻疼痛和发炎，因此，阿司匹林会增加胃酸伤害胃壁的可能性。另外，阿司匹林本身也是一种酸，同时也会增加天然酸性，如果一再服用阿司匹林，结果可能造成出血和溃疡，而且某些病人的情况可能会很严重。所以服用阿司匹林时，最好要吃点食物。
有些新开发出来的类似药品，不会像阿司匹林对胃产生不良效果，同时能更有效抑制一种只会在发炎时存在的相关酶（COX-2）。
事实上，如果是年轻、健康的成年人，只要按照说明书上规定的剂量，偶尔服用阿司匹林，并不会有问题，不过由于有胃出血的可能性，所以有些人还是宁愿选择服用乙醯对氨酚。新药NSAIDs也很受欢迎，由于它比较不会对胃里的前列腺素产生影响，因此比较不会造成伤害和出血，同时也减少了溃疡的机会。
一再服用阿司匹林时，就会出现问题，尤其是服用的剂量很大时，那更要特别小心。当人们感冒或是长期感冒不愈而一再服用阿司匹林时，问题就会随之出现。人体对阿司匹林的处理跟平常不一样，对它的排泄过程很容易达到饱和，当阿司匹林的剂量增加时，用来把这种药排泄进入尿液的时间也跟着增加。当因为感冒而不停服用阿司匹林，一天几次，并且连续几天时，这种药就会积聚在体内，并且开始产生毒性。
阿司匹林也是消炎药，基于这个原因，有些老年病人就用它来治疗关节炎，而其他药的效果可能不好，或是会产生让他们无法忍受的副作用。但是由于肾功能会随着年龄增加而退化，老年病人排泄水杨酸的效果也就比较差，药物累积的危险性也就随之增加。长时间服用大量阿司匹林，可能造成药量累积体内，也可能造成水杨酸中毒，病人会头痛得很厉害、耳鸣、手发抖。
如果这种药累积在体内，就会有剂量过高的危险，一次大量服用则有致死的可能性。
雷氏症候群
遭到病毒感染的小孩子如果服用阿司匹林，很可能就会发生严重状况，这就是所谓的雷氏症候群（Reye’s syndrome），症状包括脂肪累积在肝里，可能造成生命危险。目前还不知道是什么机制导致这种状况，因此不建议12岁以下的儿童服用阿司匹林。
阿司匹林服药过量
跟乙醯对氨酚一样，很多人以服用过量阿司匹林来自杀。不过，阿司匹林要达到致命效果，必须要服下比乙醯对氨酚多得多的剂量。全世界每年可能有几百人死于阿司匹林服药过量，最近一年来，美国的“毒物管制中心”就接到100 000通跟阿司匹林服药过量有关的电话。
儿童尤其容易发生服药过量的意外，有些父母为了让小孩乖乖吃药，常常会哄骗小孩某种药是糖果?造成小孩有时候将阿司匹林当作糖果吃下。在使用可以防止儿童误食的包装后，已经减少了这种危险性。上面也提到，如果人们经常服用阿司匹林，且一再服用，也会造成意外服药过量。
另外一个问题是，很多调制的药剂常会把阿司匹林和其他药混在一起，除非人们仔细阅读药包上的说明，才会发现感冒药里含有阿司匹林，否则人们常会在不知不觉中服下过量的阿司匹林。例如某人可能因为头痛和发烧而服用阿司匹林，同时又服用鼻塞药，却不知道鼻塞药也含有阿司匹林。
阿司匹林毒性是造成多种生化异常现象的一个有趣例子。这种药会被代谢成水杨酸，这才是产生毒性和预期效果的化学物。如果水杨酸含量过高，会影响到呼吸频率和细胞的代谢过程，结果会使得体温上升、呼吸急促、代谢率增加。这些初步变化的结果则是：血中的酸性会产生变化，先是降低，接着上升，血中葡萄糖的含量也会降低（也就是说，pH值先升后降）。血中酸性增加，会让更多的阿司匹林进入脑部，产生主要的毒性效应。这时候的症状是恶心、呕吐、体温升高、呼吸深而急促、耳鸣（有些人在正常服药后也会出现这种情形）、头痛。严重的服药过量会导致昏迷和死亡。
这种情况有治疗的方法，但跟乙醯对氨酚不同的是，阿司匹林没有解毒剂。跟很多药物一样，医院的急诊部会替病人洗胃，除掉还留在胃中的所有药碇。治疗的关键在于提高体内排泄阿司匹林的速度，并改变血中的酸性。给病人服用小苏打和葡萄糖可以达到这样的效果，同时也可以降低体温。
除了从以上的症状来判断，医师还有什么法子可以知道某人服用阿司匹林过量？前面已经提过，可以对尿液进行简单的检测，看看被怀疑服药过量的病人是否服用了那些常见的药物。在知道病人服用的是什么药之后，最重要的是检测出这些药在血中的含量，找出病人究竟服用多大的剂量，接着再采取必要的救治（请参阅第二章）。
阿司匹林的正面功效
过去100年来，阿司匹林一直被广泛用来止痛、退烧和消炎。现今，阿司匹林的其他正面功效也陆续被发现。
阿司匹林很早就被发现可以减少血液凝结成块，因为它会干扰前列腺素的产生，而前列腺素跟凝血过程有关。
减缓血液凝结过程，为什么会对人体有益，以及会在什么时候发挥这项功能？受伤时，虽然我们都需要激活血液凝结机制来防止血流过多，但血块（血栓）如果在血管中形成，并被移入血液中，可能就会产生危险。这些血块可能在体内到处流动，若是流到心脏，就会造成心脏病发作，进入脑中，就会造成中风。心脏病发作的病人，如果立即用阿司匹林急救，可以减少四分之一的死亡几率（也就是说，四个人当中会有一个人被救活）。所以，某些医师会建议随身带着阿司匹林，万一心脏病发作，可以及时服下，随后再继续服用低剂量阿司匹林，减少心脏病再次发作的机会。
有些医师建议病人每天服用低剂量（75毫克）的阿司匹林，以减少第一次心脏病发作的机会。这就是所谓的预防药服用法。基于某些原因，阿司匹林也可以用来减少在长时间不活动的情况下会发生的血管深层栓塞，比如搭飞机长途飞行，或是因为生病长期卧床。血管深层栓塞除了会破坏周遭组织和造成疼痛，也会导致心脏病和中风。这种低剂量疗法也可以减少脑中风的几率，不过，这方面的情况比较复杂，在中风是因为脑中血管突然爆破或裂开引起的情况下，延缓血液凝结的效果，反而会增加中风的伤害程度。
因此，对于不断服用阿司匹林而造成胃出血的人来说，延缓血液凝结的功效也许是他最不想要的副作用，但在某些情况下，这种功效可能很受欢迎。这再度突显出使用化学物的一项原则，这项原则可以用抗癌药的使用来说明（请参阅下文）。这也是我们会在第四章再度讨论，关于选择性毒性的原则：“在某些情况或某些机制下被认为是不良或毒性的效应，换成其他情况或机制，反而会是有益的。”在对毒性进行评估或检测时，应该把这考虑在内。
除了会减缓血液凝结，阿司匹林也许还有一项对心脏病有益的效果。科学家发现，发炎（例如由感染引起的）和心脏病之间具有某种关系。由于阿司匹林是消炎药，所以在这方面会有些帮助。同样的，阿司匹林消炎和抗氧化的疗效可以阻止造成神经退化疾病阿兹海默症（Alzheimer’s disease）的两项因素：对脑中脂肪的氧化伤害，以及伤害神经细胞的发炎情形。
另外还有人认为长期服用阿司匹林的病人比较不容易罹患结肠癌。这可能有些事实根据，因为其他会干扰前列腺素代谢物（COX-2抑制物）的药物，会阻止血管成长为肿瘤，并且杀死肿瘤细胞。虽然并未确认阿司匹林拥有这样的功能，但它确实能够抑制COX-2的部分活动。
由此可以看出，这个从柳树皮中提取出来的、有着卑微出身的简单化学分子，其实拥有很多有益疗效。
盘尼西林
神奇的抗菌药
前几个世纪里，有几百万人死于传染病，人们的平均寿命很短，有一部分原因就是传染病。后来这种情况获得重大改善，人类的平均寿命也大大提高，这主要归功于两件事——卫生和生活环境的改善，以及抗菌药的使用。
这些抗菌药当中，很多都是偶然发现的，而它们的研发成功，正是一个光明的好例子，说明了化学物在社会上的重要性。它们也同时说明了跟化学物毒性有关系的另一项原则：毒性是有选择性的。因此，可以把化学物毒性应用在对人类有益的事情上。
在19世纪后期和20世纪初期，除了砷复合物（砒霜）被用来治疗梅毒这种细菌感染的疾病之外，还有其他的抗菌物质被发现和研发。其中最早的一种就是磺胺，跟科学研究经常会发生的情况一样，这也是偶然发现的。药物化学祖师爷保罗?埃立希具有对染料特别有兴趣的化学家背景，他发现有些染料物质可以污染细菌或与细菌产生化学联结，进而推论像这样的化学物也许可以杀死某些细胞，可以用来从事治疗。化学公司于是开始研究像染料这样的物质。在德国拜耳公司服务的细菌学家杜马克（Gerhard Domagk）发现一种红色染料百浪多息红（Protosil Red）能够杀死老鼠体内的链球菌，却又不会伤害到这些老鼠。事实上，杜马克自己的女儿遭到链球菌的严重感染时，他便直接拿这种化学物在她身上试用。结果，虽然她全身变得通红，却好了起来，逃过死劫。
后来发现，发挥疗效的其实只有百浪多息红分子在肠内被细菌分解成的磺胺。了解这些物质如何杀死细菌之后，才使得一系列的新药被研发出来。
另一个偶然发现的例子，是科学家弗来明（Alexander Fleming）1928年在伦敦的重大发现。他度假回来后，偶然注意到某个用来培养细菌的培养皿里遭到污染长霉，他因此猜想，这是不是表示这些霉已经产生了某种抗菌物质。这种霉是青霉菌（学名Penicillium notatum），它的抗菌物质后来被弗来明命名为盘尼西林。事实上，先前也有别人注意到这种情况，但不管是他们还是弗来明，都没有把这样的观察发展成有史以来最被广泛使用和最成功的药品。一直到弗来明这个意外发现的10年之后，牛津大学三位科学家恩内斯特?钱恩（Ernst Chain）、霍华?佛罗理（Howard Florey）和诺曼?希特利（Norman Heatley）才分离及提炼出盘尼西林，并且制造出足够的分量，拿来用在病人身上。其他科学家和临床医师也使用早期的调剂，并设法制造出足够的药量，用来证明这种药对遭到感染、且有生命危险的病人，具有惊人的疗效。
早在17世纪，就已经知道长霉的面包可以用来治疗感染，生长在面包上的霉菌，经常是属于青霉菌，现在也有很多药是从霉菌提炼出来的。不过，我们将会在第六和第十章讨论到，霉菌也可能产生造成人类死亡和疾病的?毒性化学物。
抗菌药是化学物杀死特定细胞或像细菌或霉菌这种有机体的最佳例子。这些药对人很有帮助，因为它们能够杀死细菌，而这也是它们被赋予的任务。
盘尼西林如何杀死细菌
盘尼西林如何消灭细菌，为什么不会影响到病人？简单来说，这是因为它会干扰细菌细胞壁的形成，因此就能够阻止细菌的形成，也就能够阻止细菌繁殖。和哺乳类动物的细胞不一样，细菌的细胞壁很坚硬，只有盘尼西林和类似的药品会在这样的细胞壁上作用。一些分子联结成大分子，再形成这种细胞壁，这些大分子就是所谓的多糖，它们是联结在一起的糖分子链（糖类，还有其他和多糖交叉联结的糖分子链，由氨基酸链组成，或叫做多胜肽）。
当细菌细胞壁需要修补或是细胞分裂时（大约每20分钟发生一次）新的多糖和多胜肽就会形成交联（cross-link），这需要多胜肽链末端的一个氨基酸破裂，让末端和另一个多胜肽链联结起来，这个过程是由某种酶催化产生。盘尼西林就好像这个链的两个末端氨基酸，酶会把它们联结起来，这会阻止多糖和多胜肽的交联。因此当细胞分裂时，细胞壁就无法修补或建立，受损的细菌就会死亡，分裂中的细胞会半途中止。因为人类细胞没有细胞壁或多糖—多胜肽组织，因此就不会受到盘尼西林影响。所以，盘尼西林的毒性是有选择性的。
盘尼西林是天然化学物，推测是霉菌制造出来保护它自己不受细菌伤害。它只会杀死某种有机体，我们用它来对抗入侵的细菌。这是由化学物特定毒性被用来帮助人类（以及其他动物）众多例子中的一个。自从被发现以来，盘尼西林已经挽救了数百万人的性命。我们必须感谢卑微的霉菌把它制造出来，以及弗来明和其他科学家努力证明它的医疗效果。
在科学发现和发展过程中，“偶然的意外发现”往往扮演着很重要的角色，但意外发现一定要有人去注意观察，并且看出其中的重要性。著名法国科学家巴斯德（Louis Pasteur）曾经说过：“机会留给已经做好准备的人。”
盘尼西林对人类完全安全吗？你现在一定已经知道了，没有哪一种药是完全安全的。盘尼西林的急性毒（acute toxicity）很低，因此，人体可以容忍高剂量的盘尼西林，但对体质敏感的人来说，即使只是安全的医疗剂量，盘尼西林也会产生不好的效果。
盘尼西林的负面效应
盘尼西林和相关药品，有一些负面效果曾经造成死亡和重病，不过，这些药物曾经救活和继续要救活的人数，则大大超过它们造成的死亡和重病人数。
盘尼西林与过敏反应
盘尼西林是不安定的活性分子，在人体内很容易和蛋白质及组织的成分产生反应。和蛋白质的反应将会改变它们的结构，它们可能变得很不一样，让免疫系统认不出来，人体这时就会针对这些改变后的蛋白质[抗原（antigen）]展开免疫攻击，这种过程会采取多种形式中的一种来进行。
如果盘尼西林和红血球外面的蛋白质产生反应，免疫系统这时就会有所反应而产生抗体（antibody）；这是特定的蛋白质，将会被认出来，并和改变后的红血球结合。下一阶段，被称作天然杀手的白血球细胞认出并和红血球上的抗体结合，消灭红血球。这种过程的结果就是导致溶血性贫血症（haemolytic anaemia），红血球的数目将会大为减少，可能降到危险的程度。
盘尼西林最严重的负面效应就是造成过敏性休克，这可能会致命，但只会发生在少数人身上。过敏性休克是因为在血液中的抗原接触到某种特定形式（IgE）的抗体（免疫球蛋白），这种抗体附着在某种特定的细胞（肥大细胞）上。当抗原和抗体结合后，肥大细胞就会释放出各种“化学介质”（chemical mediator），它们会在体内造成各种影响，像血压急速下降，以及肺部的呼吸信道收缩导致呼吸困难。这种过敏性休克（anaphylactic shock）正是因为花生过敏而休克死亡的元凶。
盘尼西林还会造成更多常见的过敏反应，如出疹子、皮肤红肿和痒。这都与抗体有关，但抗体的种类很多，反应也会不同。造成过敏反应的机制极其复杂，因此很难预测。
这是一个很重要的概念，让我们思考如何在药物上平衡“危险与利益”之间的关系。我们会在第十二章继续讨论这个话题。
盘尼西林刚被研发出来的时候，当时的药品安全评估还相当有限。不久之后就爆发了第二次世界大战。大战期间，盘尼西林被广泛使用，挽救了成千上万的人命，这刚好给了这种药日后发展的动力。如果这种药必须经过今天严格的标准检验，可能无法过关。
用化学术语来说，盘尼西林是相当不安定的分子，并且会和蛋白质起化学作用。这种化学作用会导致各种过敏反应（过敏症），全都会对免疫系统产生毒性效应。
盘尼西林是药物引发过敏反应中最常见的原因，7%的药物不良反应都是它造成的，1%以上的病人在接受这种药物治疗时，可能会出现不良的免疫反应。对化学物的过敏症反应有四种，全部都可以由盘尼西林造成。这种情况有一部分要看剂量的高低，有一部分则要看个人体质，有些过敏症反应很温和，有些则有致命的危险。服用一般医疗低剂量的盘尼西林后，造成的不良反应是出疹子、皮肤疹和关节痛，若是高剂量，有时候会造成对红血球的伤害。只有0.004%—0.001 5%的病人，会发生最严重的不良反应过敏性休克。在出现过敏性休克时，病人会昏倒、血压降低、呼吸困难，可能会致命。
在重复暴露于这种药物时，所有这些形式的过敏反应都有可能发生，病人一旦变得敏感，再服用下一剂盘尼西林时，就会出现过敏反应。经常有这种过敏反应的人，最好随身携带可以表明他们对盘尼西林过敏的特制卷标，万一昏迷而无法说话时，这可以提醒医疗人员用药上要多加斟酌。
从霉菌制造出来的其他药品
除了盘尼西林之外，还有很多药物是从霉菌或其他类似的有机体提炼出来的：灰黄霉素（griseofulvin）是抗真菌药，从青霉菌霉团提炼；Cephalosporins 是另一类的抗菌药，从其他霉团提炼；抗菌药链霉素（streptomycin）和四环素（tetracycline）以及抗真菌药（nystatin），全都是从酵母提炼。这些天然产生的药分子已经合成很多新药，药性都有改进，且效果也不一样。自从盘尼西林被发现及发展以来，已经有很多药品从盘尼西林研发出来。
突变与细菌抗药性
所有活着的有机体（包括人类在内）都会发生突变，有时候这是由化学物造成的。突变有时候是有害的，但有时候则有益。细菌繁殖得很快，在有利环境下，它的细胞每20分钟分裂一次。由于这种过程不是绝对完美，所以会有错误发生，而一些外在的影响，比如紫外线或是化学物的存在，可能会造成DNA受损。
这些突变可能造成细菌生理化学方面的某些变化。其中一些变化可能有益，比如排除盘尼西林的能力增加，可以产生更多可以消灭盘尼西林的酶。发生这种突变的细菌，将会在有盘尼西林存在的环境中生存，并且快速取代被盘尼西林消灭的其他细菌的地位，这种情况和生物进化的过程极其相似。
不幸的是，细菌会因此对药物产生抵抗力，迫使人类必须研发出新药。以盘尼西林为例，有些细菌已经发展出分解盘尼西林分子的能力，它们能够产生某种酶（青霉素酶或是3内醯胺素）来达到这个目的，迫使化学家必须设计出能够对抗这种酶的新药，像氟氯西林（flucloxacillin）或是可以抑制这种酶的clavulanic。过一段时间后，细菌也会对这些新药产生抗药性，届时，还要再开发出更新的药。
异烟碱醯与联氨
异烟碱醯：有毒的遗传因子
虽然这种药并不为一般大众所熟知，但异烟碱醯（isoniazid）其实是全世界最广为使用的药物之一。它主要被用来治疗肺结核，这种病以前?叫做肺病，从古至今已经造成几十亿人死亡。虽然因为人类生活条件改善，加上医疗进步，这种疾病在西方世界过去一世纪来，已经不再那么常见，但目前它却又开始变得普遍起来。有一部分是因艾滋病的出现，使人类的免疫力减退，因而增加被感染的机会。肺结核通常用复合处方治疗，使用的药品包括异烟碱醯、链霉素、立泛霉素（rifampicin）和pyrazinamide。这样的治疗很有效，这是我从个人经验中得知的，我母亲在1950年代罹患肺结核，后来就是使用这其中三种药治疗成功的。
异烟碱醯在1951年研发出来，这是因为科学家发现维生素B6和造成肺结核的细菌共处时，居然还保有微弱的活动力，而异烟碱醯的构造和维生素B6类似，它能够阻止细菌用来建造细胞壁的物质产生。这种药的效果很好，但跟其他药一样，对这种药具有抗药性的细菌出现了。
在异烟碱醯被引进之后不久，出现了一些奇怪现象。有人注意到，在替病人测量血中的异烟碱醯含量时，即使所有病人都给了相同的剂量，但每个人达到的实际最高含量却有很大不同。之后发现，这些病人不仅血中的异烟碱醯含量有多有少，连它的代谢物的含量也是有多有少。
病人可以分成两组，分别叫做快速或缓慢代谢者，后来又发现，这种差别由基因决定。在英国或美国，约有一半人口是缓慢代谢者，另一半则是快速代谢者。这种遗传因子，由于药物在药效和代谢方面的差别而首先被发现，同时也被证明是一种很重要的遗传因子。这种先天容易患病的遗传因子也被称为“代谢表现型”（acetylator phenotype），并且已经知道，缓慢代谢者拥有一种有缺陷的酶，会使其对某种药物的分解速度变慢。
目前发现，缓慢代谢者对治疗的反应比较好，也就是说，药物对这种病人比较有效。这是因为他们血液和组织中的药物含量，比快速代谢者高，所以细菌会被消灭殆尽，但是这也有不好的一面，一些不良的效应开始被发现。
异烟碱醯的不良效果
一些病人定期服用这种药至少一年后，注意到他们的手指和脚趾开始会发抖，这是通往手脚的神经遭到破坏的初期迹象，称作周边神经病变。这种情况比较常出现在缓慢代谢者身上，其遗传因子使得他们更容易受到药物的不良影响，因为缓慢代谢者的血液与组织中的药物含量比较高，且由于药物对这群人比较有效，所以毒性对这群人的影响也会比较大。引发这种药效的应该是异烟碱醯，但原因是什么呢？后来研究发现，出现这种不良药效的病人也会造成维生素B6不足的情形，这种情况也会对神经造成相同的影响；服用维生素B6补充剂进行治疗，就可以成功解除这种不良药效。目前已经可以了解这个机制的部分成因，所以才得以继续下去。
不过，异烟碱醯疗法在更多病人接受治疗后，出现了第二种不良效应：肝部的毒性累积相当严重。医疗人员注意到，相当多的病人（也许高达20%）出现轻微肝功能失常的情况，但即使没有停止服药，这种肝功能失常的情况通常会消退，而只有少数人（少于1%，甚至可能只有0.1%）的肝功能失常情况会一直持续下去，最后可能造成致命的肝衰竭。
严重的肝功能失常也似乎较常出现在缓慢代谢者身上，有人认为，这是因为缺乏某种代谢物的解毒效果之故。对病人进行肝功能检测追踪，是避免发生这种严重病情的方法之一。除了天生容易染病的体质之外，可能还有其他因素存在，比如在同一时间还服用了其他药、喝酒过量和体内酒精含量持续很高，都可能是其中因素。酒精含量高也是造成肺结核的常见原因，除了会减弱肝功能，还会增加某种酶含量，而这种酶会产生异烟碱醯的毒性代谢物。
联氨：阿普利素宁（apresoline）
这种药的化学结构和异烟碱醯有些相似，但作用方式完全不同。这种药一向被用来治疗高血压，因为它能够让血管膨胀。这表示，当血流经小血管（微血管）时，所遭受的阻力会较小，因此对于血液系统（心血管系统）的压力也较小。
联氨（hydralazine）这种药从1950年起就开始使用，通常和其他药混用，像利尿剂和交感神经接受体阻断剂（β-blockers）。一般在服用这种药18个月之后，病人当中会有相当多的人开始出现不良反应：关节和肌肉疼痛（关节痛与肌痛）、脸部出现疹子、血管发炎（血管炎）。
脸部出疹会使得这些病患看起来像狼一样，因此这种病被冠上红斑性狼疮（Lupus erythematosus）这个名字，其中的Lupus 就是拉丁文的狼。这种疾病也会因其他药引起，比如异烟碱醯偶尔会引起，但procainamide更常引起。红斑性狼疮可能还有其他未知的成因，并且和风湿性关节炎有一些相似之处。
让这个例子更为有趣的是决定个人体质是否容易患病的遗传因子。跟异烟碱醯一样，服用联氨时也有缓慢与快速代谢者之分，只有缓慢代谢者才会出现不良药效：红斑性狼疮。不过，这种遗传因子并不是唯一会影响病患服用联氨后产生不良效应的因素；在同样的低剂量下，女性和男性受到不良反应影响的比例是4∶1，显示性别基因也是影响因素之一；剂量高低以及服药时间长短，似乎也是重要因素；这种症状也常会出现在拥有某种特殊组织形态（DR4）的病人身上。
似乎是一定要有一群遗传因子存在，才会发展出这种不良药效。这就好像一定要把多扇窗户打开，才能看到什么。具有以下所有因素者：缓慢代谢者（slow acetylator）、女性、有DR4组织形态、长期服用联氨（即使只是很低剂量），几乎肯定会引发这种症状；这也表示，只要先检验出病人是否有易患病体质和这种组织形态，然后再决定是否给他们服药，这种不良反应的影响其实是可以避免或减轻的。
目前还不清楚联氨造成这些效应的机制，但推测会涉及免疫系统。缓慢代谢者也许比较容易出现这种反应，因为他们体内会维持较高的未被改变药物含量，而且很不安定，就像盘尼西林一样。还有其他证据指出，新陈代谢的替代路线对缓慢代谢者可能更重要，因为可以产生其他活性代谢物。
现在还有其他例子可以看出：因为遗传因子的关系，有些药只会对特定病患产生影响，因此将来如果病人的基因型（genotyping）和表现型（phenotyping）能够预先知道的话，医师就可以知道该避免让特殊体质的病人服用哪些药物。不过，这需要进一步了解药物如何造成毒性效应，以及是哪些遗传因子会影响出现不良药效。
药物的使用会随着当时流行使用哪种药，以及是否容易得到那种药，而有所不同。很多药会被服用过量或会被经常服用，例如巴比妥酸盐曾经是最常被医师开出的处方药，常被当作镇静剂使用，同时也用来治疗癫痫症，因此常有用药过量的情况发生。同样的，三环抗忧郁剂（tricyclic antidepressants）一度也很流行，所以也常被服用过量。
巴比妥酸盐也曾造成一般药物常发生的问题，那就是服药成瘾，它会增加自己的新陈代谢（因为它是酶的引进者），所以必须不断增加剂量，才能达到想要的药效。另一种一直被广泛使用，且可能成瘾的药，就是可待因，它会被身体改变成吗啡，吗啡则同时含有理想的疗效和上瘾性（请看下文）。
这些药都可以合法使用，但是都具有成瘾性。
除此，还有一些被滥用的药经常因用药过量造成不好的效应。
滥用药物
最著名的被滥用药物是海洛因、古柯碱、大麻、迷幻药（LSD）、安非他命和摇头丸。它们会产生不同的效应，就连它们的毒性效应也各自不同。这些药的前三种是从植物提炼而来，或是跟在植物中发现的物质有密切关系，而LSD和某种会影响作物的菌类中发现的物质很相似。在这里讨论这些物质并无不妥，因为它们实际上就是药物，其中有些不只是被滥用的药物，更有合法的用途。
古柯碱
人类使用古柯碱至少已经有3 000年，最初是使用天然形态的古柯叶，直到最近才使用它的纯化学物。古柯是灌木（学名Erythroxylon coca），产于南美和东南亚，在秘鲁和玻利维亚的安第斯山脉的小丘和丘陵地带都有大量种植。它的叶子含有古柯碱，南美原住民嚼它来对抗疲倦与饥饿。当它的功效被发现后，便开始被使用于宗教庆典和仪式中，使用上因而受到更多控制。西班牙人征服印第安人后，这些统治者剥削当地原住民，强迫他们在银矿坑中长时间工作，并利用古柯来提神。这些西班牙统治者将古柯带回欧洲。《绅士杂志》（Gentleman’s Magazine）在1814年报道，著名的科学家韩福瑞?达维（Humphry Davy）爵士对古柯进行调查，检验是否可以用它来暂时替代食物。
直到19世纪末期，它才在欧洲开始出名。1860年代，安吉洛?马里安尼（Angelo Mariani）医师在法国推出他酿造的药酒[马里安尼酒（Vin Mariani）]，里面即有古柯叶。这种药酒宣称有麻醉、止痛和祛风效果，很快就大受病人欢迎。其他含有古柯叶萃取物的饮料相继出现，最有名的是可口可乐，这是美国佐治亚州亚特兰大一位化学家发明的饮品，最初是名叫佩伯顿的法国古柯酒（Pemberton’s French wine coca），除了酒，另外还有一种重要成分，咖啡因。后来，亚特兰大实施禁酒令，就把饮料里的酒精拿掉，换成糖，并把饮料重新命名为可口可乐。古柯碱的药效渐渐为人熟知，到了1904年，只好把古柯叶的成分从饮料中拿掉。
古柯碱具有局部麻醉的药效，这是心理分析大师弗洛伊德的一位助理发现的。弗洛伊德本人也使用古柯碱，他请他的助理卡尔?洛勒（Carl Roller）研究古柯碱如何减少饥饿与疲倦的感觉。洛勒从中进而发现，古柯碱会让他的舌头麻木，因此在动眼睛手术时就用它当作麻醉剂。
尽管南美印第安人嚼食古柯叶已经有几百年历史，等于有限度地使用古柯碱，但古柯碱现在已经成为最被滥用的药物之一。
这种化学物约在1860年被分离出来，很多人开始拿它做实验，例如弗洛伊德。这种药可以注射、“吸”进鼻中，或是用抽烟的方式。在抽食时，抽食者会先感到很兴奋，但接着就是极度沮丧，所以在这种效应消退后，会想要再抽食更多。
古柯碱有高度成瘾性，尤其是在吸食时，它会经由这个途径很快进入脑中，造成快乐和幸福感，信心、乐观心和体力大增，但这种感觉很短暂，而且以后再度服用时，效果就会打折扣，因此必须服用越来越多的剂量，才能达到跟以前一样的效果，毒性和危险也会随着增加。在英国，经常服用古柯碱的人，可能超过100 000人，偶尔服用的人，则有3倍之多。在美国，经常服用古柯碱的人数有30 000—5 000 000人，其中可能有1 000 000人已经对古柯碱产生严重的依赖性。古柯碱的别名很多，已经知道的有coke、金沙（gold dust）、白雪（snow）、女士（lady）和快克（crack）。经常服用高纯度古柯碱的人数也很多（在英国，大约在100 000—200 000人之间）。几百万南美印第安人仍在嚼古柯叶，并且混合石灰，这有助于释出古柯叶内含的基本药效。他们可能吸收了几百毫克古柯碱，但同时也从古柯叶中吸收到营养物质，像维生素。以这种方式食用古柯叶，会不会有任何长期药效，目前还不清楚，但这种服食方式，跟其他服用方式一样，都可以帮助提神。
古柯碱如何发挥效应
古柯碱有局部麻醉的效果，可以让施用的部位暂时麻醉，借由把神经的穿透性转变成钠离子，从而阻断神经脉冲的传送。虽然古柯碱已经不再用在这个用途上，很多新的局部麻醉剂都是以古柯碱的化学结构作基础制成。
古柯碱会对脑部产生影响，引发安乐和幸福感觉，这是因为它会增加脑中多巴胺（dopamine）和5羟色胺（5-hydroxytryptamine）两种神经传导物质的含量。
多巴胺对于制造愉快感觉的脑区尤其重要，古柯碱会阻断多巴胺再回收进入神经中，使得更多的多巴胺可以留在脑中与受体作用，产生兴奋愉快的感觉，这可能就是古柯碱会上瘾的主要原因。南美印第安人体验到的那种减少饥饿与疲倦的感觉，就是因为他们嚼食的古柯叶能够阻止神经传导物质正肾上腺素（noradrenaline）的再回收。
古柯碱的中毒症状
这种毒性综合心理效应和重要器官及组织的效应。当古柯碱的摄取量越高，上瘾者就会产生妄想、幻觉，感觉皮肤上好像有东西在爬。上瘾者可能还会变得对某样东西特别执著，或是出现痉挛。而古柯碱的生理效应之一就是会造成血管收缩，结果减少血液流进组织，发生这种情况时，这些组织，比如心肌，就会缺乏氧气和营养，造成永久性的伤害。心脏和肺可能受到影响，导致胸痛和呼吸困难。如果用鼻子吸古柯碱，古柯碱对血管的这种效应，将会导致对鼻组织的永久损坏，所以，古柯碱毒瘾者一定会有流鼻水和不停吸气的情况。
不断吸食以及增加古柯碱剂量，将会对心脏造成极严重且永久性的损坏，形成心肌病变、心律不齐，还可能导致心脏衰竭，也有可能发生中风和急性心脏病，而因为流进肾脏的血液减少了，也会影响到肾功能。
海洛因
海洛因是从吗啡转化而来，吗啡则从罂粟萃取，已经被使用几千年之久。公元前4000年《埃伯斯纸草文稿》中提及，当时苏美人已经知道并使用罂粟这种植物。古希腊毒物学家迪奥斯科里斯（Dioscorides）可能是最早描述如何制作鸦片的人，公元50年，他在他的《药物论》（De Materia Medica）里如此描述：“这些人负责制造鸦片……他们用刀子做上星号……从头部外侧划开，用手指将渗出的眼泪般的汁液盛入汤匙中，不久之后再回来，会发现又渗出厚厚的一滴，第二天也有。”迪奥斯科里斯在这里描述的是划开罂粟头部的技术，让含有鸦片的汁液慢慢流到外面，而且可以一再采收。目前，在种植罂粟的一些国家当中，还是采取这种这种收割程序。从罂粟种子荚流出的那种汁液，含有各种生物碱（alkaloids），其中最重要的是吗啡，但另一种很相近的化学物，可待因，也在其中。
巴拉塞尔士把鸦片溶于酒精，这就是所谓的鸦片酊（laudanum），可以用来作为止痛剂，减轻疼痛。鸦片也用于帮助入睡，以及治疗腹泻（吗啡仍然用在这项用途上）。由于贸易和侵略的结果，鸦片的使用扩大到整个中东地区、欧洲部分地区以及远东。鸦片制成酊剂时，用口服食，在中国甚至制成糕饼，这使得鸦片大为流行，且出现很多用途。鸦片被广泛用在医疗用途或享乐上，有很多作家和诗人都有作品描绘这种情况，例如英国作家汤马士?迪昆西（Thomas De Quincey）在他最著名的作品《一个英国鸦片服用者的自白》（Confessions of an English Opium Eater）就有精彩描述。
不过，在烟草和吸食烟草引进后，吸食鸦片的风气也跟着开始。在中国，1644年禁止抽烟后，人们就开始抽鸦片。在吸进鸦片的烟雾后，吗啡的成分就会进入体内，快速抵达肺部，比经由胃和肠吸收更快速。中国吸食鸦片的人数太多了，到了17世纪末，约四分之一的中国人都在吸食鸦片。英国东印度公司开始供应这样庞大的需求，完全不顾中国政府的反对，双方的紧张关系终于导致1840年爆发了鸦片战争。鸦片的贸易继续进行，而且数量还不断增加，但是，当鸦片的使用开始在其他国家成为问题之后，它的出口就遭到制止。在英国吸食鸦片的人数同样大为增加，到19世纪中叶，英国人的鸦片消耗量达到每人平均一年使用数克。但一直到了1920年，“危险药品法案”才限制鸦片和吗啡及古柯碱，只能由医师开处方或由有执照的药房供应。
到了19世纪早期，鸦片的主要成分吗啡，被德国的赛特纳（Wilhelm Serturner）分离出来，并且发现这是很强力的止痛药和麻醉药，能够帮助入睡。他借用希腊神话梦之神摩非斯（Morpheus）的名字将它命名为吗啡（morphine）。
接着在1874年，伦敦圣玛莉医院的佛瑞德利克?皮尔斯（Frederick Pierce）和他的研究小组从鸦片中再分离出二乙醯吗啡（diacetylmorphine），这种新药的效果更强，德国拜耳公司最后把它上市，商品名称就叫海洛因（heroin）。但不久后发现，这种药的成瘾性远远超过吗啡，很多国家因此禁止使用。种新化学物之所以效力更强和更有成瘾性，原因在于它更容易进入脑部。因此，当上瘾者注射海洛因后，海洛因会进入脑中，造成比吗啡更强力的“快感”或“亢奋”。
尽管海洛因在上市后，它的使用受到诸多限制，但它现在已经成为最主要的滥用药物。海洛因可以吸食或注射，它的吸食法被称作“追龙”（chasing the dragon），就是把海洛因放在锡箔上加热，透过一根管子吸入烟雾；注射时，通常先把海洛因溶在水里，这会造成更强的兴奋效果。
在英国，每年有几百人因为过量吸食海洛因而死亡，登记在案的使用者约40 000人，但有些调查统计则推估，经常吸食海洛因的人数有270 000人之多，每位成瘾者可能平均每天吸食750毫克，很多海洛因上瘾者因为注射针头而染上C型肝炎。海洛因大部分都是非法制造的，通常会先加以稀释，或是加进其他东西，然后再拿到街头出售，贩售的海洛因可能加进葡萄糖、白垩、面粉或爽身粉，其中有些物质不能溶于水，把这种悬浮物而非溶解物注射到体内，会破坏血管。
海洛因：吗啡的化身
用嘴摄取吗啡时，它会被送到肝，在那里可以进行代谢，减除它的大部分活性，若是把吗啡注射进入血管，它会绕过肝，所以效果会较强。
在这两种状况里，只有约20%的吗啡剂量进入脑中。海洛因是吗啡的衍生物，但比吗啡更容易溶于脂肪。药物为了想要进入脑部，通常要能溶于脂肪，而不是溶于水。所以，海洛因极容易进入脑部，而一旦进入到脑中，它的一部分将被转化成吗啡，并和脑中受体交互作用，所以大部分药效是出自吗啡，而不是海洛因本身。海洛因就像是特洛伊木马，掩护更多吗啡进入脑中，使它的效果更强。
吗啡与类似的药物会与鸦片受体结合，这种受体存在于脑部或其他组织中。存在于脑中跟疼痛以及情绪行为有关的区域里的这些受体也会和脑内啡（身体内常见的一种神经传导物质）结合，抑制名叫P物质的化学物释放，因此自然有助于减少疼痛感。吗啡属于一种催动剂（agonist），也会和同样的受体结合，并产生相同效应，减少疼痛感。
和脑中区域[负责情绪、记忆及行为的脑区的边缘系统（limbic system）]的受体结合，也许就跟成瘾有关，有几种鸦片受体可以跟这种药物结合，并且会造成略微不同的效果。
海洛因的毒性效应
对这种药明显上瘾，或是产生倚赖，这就是它的不良副作用。对于从来不曾摄取过海洛因的人，刚好可以达到愉快或“亢奋”效果的分量，其实并不特别具有危险性。但如果一再摄取这种药导致对这种药上瘾、依赖和产生耐药力（请参考下面的讨论），结果就会增加这种药物产生毒性反应的可能性。由于耐药力而增加摄取量，结果可能会导致呼吸受压抑，降低脑部对二氧化碳的敏感度，在睡眠期间可能造成呼吸终止。其他拥有压抑效果的药物，像酒精，如果和吗啡或海洛因一起摄取，可能会加剧毒性效果，药效还会导致便秘，造成一些敏感体质的人气喘等等。
除了这些直接的影响效应，在行为和生活形态的改变，以及购买这种药物的金钱花费，都会严重影响上瘾者的健康。就如前面提到的，很多毒瘾者会被感染肝炎和艾滋病，饮食不良和生活条件变差，也会对这些人造成重大伤害。
上瘾和耐药性
对某种药物上瘾或是产生倚赖，同时有心理和生理现象。心理部分会一再想要获得，由海洛因造成的那种愉快经验、亢奋和幸福的感觉；脑中某些区域受到刺激，会产生想要获得更多的感觉。不过，在这些药效从体内消退之后（两天之内一定会消退），身体就会出现戒断症状（withdrawal symptom），包括发烧、酸痛、痉挛、恶心、呕吐、腹泻、盗汗、沮丧、失眠和脱水。发生这些症状时，加上对用药时产生的愉快经验的记忆，将会驱使上瘾者想要再打一针，希望能够减轻这些不愉快的症状。
耐药性则是指必须摄取更多剂量才能获得相同的药效。这似乎是因为，与海洛因或吗啡交互作用的那些细胞会因为现有的受体遭到阻断，而被迫去产生更多受体。受体越多，就需要更多的药去占据它们，结果导致效果变弱。如果没有再摄取这些药或是已经进入戒断状态时，因为没有可以占据这些受体的传导因子（如P物质），便会造成一些症状，例如疼痛。这种传导因子将和更多受体产生作用，所以会造成更大的不舒服感，出现戒断症状。耐药力因为海洛因和吗啡的不同效应而有所不同，必须要达到能够产生毒性的剂量，才能出现这种效果。因此也会造成长期上瘾的危险，并有造成伤害和死亡的可能性。
目前另外有几种药可以用来戒除海洛因的毒瘾，例如美沙酮（Methadone），它可以和脑内相同的受体交互作用，造成类似但较轻微的影响。它被排出体外的速度比较缓慢，所以上瘾者更能够逐渐适应海洛因药效的消退。美沙酮是德国在第二次世界大战期间研发的，用来当作吗啡的替代品，因为战争的关系，远东的海洛因传统生产来源减少。美沙酮又叫道洛芬（Dolophine），这是为了向阿道夫?希特勒（Adolf Hitler）致敬。毒瘾者和一般人，偶尔也会服药过量。如果是经常使用的人，可能会因为街头出售的这种药品纯度不一致；如果是以前从来没服用过这种药的人，则很可能是误食而造成用药过量。
吗啡或海洛因的治疗
海洛因服用过量引起的中毒可以治疗吗？科学家现在已经知道，这种药物是以跟特定受体结合的方式来发挥它的作用，这样只要使用解毒剂，就可以在局部区域对中毒进行治疗，而治疗用的解毒剂通常是纳洛松（naloxone）。
案例：是海洛因吗？
公元2000年，一名21岁的海洛因毒瘾者瑞吉儿?惠特（Rachel Whitear），被人发现死在英国德文郡艾克斯莫市的卧室里。她手上拿着注射器，好像正在注射毒品，因此推测她是因为注射海洛因过量而死。她的故事以及她的死亡照片被媒体广泛刊登。不过，公开审判书上记录的法医证据却显示，她体内的海洛因含量低于足以致死的剂量，而且法医并没有解剖化验她的尸体。
这个案子后来重新展开调查。关于到底暴露于何种药物或化学物，以及它们的剂量，这些信息在判定毒物是不是造成死亡或受伤的原因时，当然相当重要。死者的伤势，应该跟他们服用或注射的药物或其他化学物的种类或剂量相关。
科学家另外还发明了其他一些药物，它们也会跟吗啡和海洛因的受体结合，但不会造成不良效果。这些药物便可以用来当作解毒剂，用来治疗吗啡类药物的用药过量。它们都叫做阻断剂（antagonists），因为它们会阻断催动剂的效果，方法是与这些受体结合，但不会产生相同的药效。纳洛松就是这样的药，它会与受体结合，取代海洛因和吗啡的位置，阻止这些禁药药量过度而产生的毒性效应。这种解毒剂的功效很快。
海洛因和吗啡过量造成的毒性效应，和它们的作用方式有关。这两种禁药会影响脑中的受体，包括控制呼吸作用区域的受体，因此，它们如果剂量过高，就会抑制呼吸和脑部功能。这样药量过高者就会视剂量程度而出现多种症状，包括昏睡或昏迷、心跳速度减缓、血压下降、缺乏呼吸控制和呼吸可能完全中止。
如果给予解毒剂，呼吸将会在一或两分钟内获得改善。大部分毒瘾者都是把海洛因注射到血管，因此，在发生用药过量的情况时，快速治疗是最重要的。除了海洛因，其他鸦片类药剂也可能会出现用药过量，这些病例都可以用相同的解毒剂治疗。有些常见的止痛剂不需医师处方就可以在店里买到，除了乙醯对氨酚，其他止痛药可能都含有鸦片剂右旋普帕西芬。如果服用这些药过量，马上会出现的主要中毒效应便是呼吸受到压抑，必须立刻用解毒剂纳洛松治疗。
摇头丸
据估计，超过四分之一的青少年至少都使用过一次摇头丸，这使得摇头丸成为被使用最多的非法禁药。摇头丸?Ecstasy）经常被简称为“E”，它的成分是甲烯－双氧基－甲基安非他命（methylene dioxy-metamphetamine，简写成MDMA）。这是安非他命的衍生物，和天然产生的药物梅斯卡灵（mescaline，又称仙人掌碱）有关系。最早是在1912年于德国制造出来，本来是当作减低食欲的药，但它的特性，使得一般病人无法使用。一直到了1950年代，才被再度引进，由心理治疗师使用，但在1977年被英国限制使用，美国则在1985年禁用。
服下摇头丸会产生自信心、精力和活力大增。服用者也会对别人产生温暖的感觉，并且增加对声音和触摸的敏感度，焦虑感则会减少，并产生安乐与幸福感。这种药之所以会造成这些效果，是因为它能够影响某种神经细胞，这种细胞则会产生神经传导因子5HT[5－羟色胺（5-hydroxytryptamine）]，这会导致这种神经传导因子的释放量增加。这种物质会产生幸福感，并会扮演一种重要的角色，可以让我们觉得自己很喜欢跟人交际。
不过，摇头丸并非没有不好的副作用，有时候在服用后，会有易怒、暴躁、疲倦和沮丧的情况，并会持续几天，一再服用摇头丸的人会觉得沮丧、惊慌、幻觉以及其他精神障碍症状。有几个更严重的病例是，即使只服用了一颗摇头丸，竟然就产生致命毒性。
摇头丸的中毒症状与水中毒
跟其他安非他命类毒品一样，在过度拥挤和过热的环境里，MDMA的毒性显然会增加。这已经在动物实验中获得证实，有时候也会出现在人类身上。因此，如果某个人在独处的情况下服用，这种药会略微降低身体的温度，如果是在十分拥挤或很热的环境中服药，身体温度会提高。由于这种药通常是年轻人在通宵营业的场所里服用，希望能够连续好几个小时不停地跳舞、交友聊天，在这种环境里，加上可能有脱水情况，有时候会造成过热，体温也许会从正常（37℃）上升到40℃—43℃。服用摇头丸过量可能导致心脏、脑部和肝功能失常，并可能死亡。
从相关案例报道里可以看出，摇头丸的不良效应会造成意识心态改变、心跳加速以及呼吸加快；肾和肝功能失常、血管中出现血液凝固以及体温上升，也可以在案例中看到。不管所有这些症状是因为摇头丸引起，还是有一部分是因为摇头丸遭到污染混合了其他物质，或是在服用摇头丸的同时还服下其他药物。
案例：丽雅?贝兹因饮水拮抗药效而致死
丽雅?贝兹（Leah Betts），这位十几岁的少女在服用一颗摇头丸后死亡，因为她同时喝了太多水，结果造成脑肿。
她在自己的18岁生日舞会上昏倒后，马上被送到英国艾色思郡奇姆斯福市的布鲁姆菲医院，负责治疗她的医师们告诉法医，她的死因是“水中毒”，而不是因为服用摇头丸造成过敏反应。
——医药记者杰勒米?劳伦斯报道，《泰晤士报》，
1995年11月22日
这个悲剧发生在1955年12月16日，地点是英国艾色思郡。这位少女在当日晚上7：45服下一颗摇头丸；到了8：30，她觉得很口渴，于是喝了7杯水；8：50，她尖声大叫，说她头痛，视线模糊；9：00时，她昏倒；9：30，她被送到医院急诊室；5天后死亡。
为什么？像这样的案例绝对是第一个，而且看起来，摇头丸只是造成死亡的一部分原因。（请看下文）
因为体温上升，很多服用者就会喝下大量的水。在此同时，摇头丸会增加分泌抗利尿激素（antidiuretic hormone，简写成ADH），这会抑制尿液的产生。因此，在服用摇头丸后，尽管不断喝水，尿液的产生却反而减少，水就会被保留在体内。如果水累积得太多，血液被稀释得太厉害，血球就会因为吸进太多水而爆破。
在其他组织（如脑部）里的某些细胞也会因此肿胀，对器官的特定部位（如脑干）构成强大压力。以上面丽雅?贝兹的例子来看，这可能是她昏迷及最后死亡的原因，因为她血中钠离子含量（这可以用来测量血液的稀释度）已经降到每1公升血浆只有126毫摩尔（millimole），远低于正常值134—145毫摩尔。当血中物质（如盐）的正常浓度减低，经由“渗透”（osmosis）过程，水就会流进细胞里，因为水希望借着这种过程来平衡血液浓度，结果却造成细胞肿胀和爆破（人溺毙时，也是这种情况，因为这时水会经由肺进入血中）。
值得我们注意的是，虽然有这么多人服用这种药，但发生急性中毒的情况却很少。不过，有些证据显示，摇头丸可能对脑有潜在的破坏效应。对动物和人类所作的研究显示，那些会产生血清素的神经细胞，在药效刺激下，会遭到摇头丸破坏造成在阿兹海默症（失智症）病患身上看到的类似效应，像意识混乱、知觉认知以及思想形态发生变化。
最近的一些研究宣称，一些猴子在只服用过一次摇头丸后，它们体内那些会产生多巴胺的细胞就遭到破坏，但执行这些研究的科学家最后却自己撤回这些研究结果，显然是因为他们发现，他们给其中一些动物错误的药，而且剂量高得足以致命。因此，固然有值得我们担心的理由，但没有明确证据显示，正常剂量的摇头丸会造成重大伤害。由于服用摇头丸的人数相当庞大，所以有必要进行正确方式的研究，这样的研究极为重要，因为在未来，有很多人可能出现心理失常的情况。
草药
世界各地有很多传统药物和草药被人使用，但在很多国家，对于这些药却只有很少的管理，甚至没有任何限制。光是在美国，这项产业的每年总值即高达10亿美元。在英国，有些草药已经取得执照，但有些草药只要遵守一些贩售规定，就可以不必申请执照，还有一些则被当作健康食品出售，因此也被当成食品管理。如果是后者，这种草药在出售时，不准宣称含有医疗效果。
虽然植物绝对是天然的，但它们本身含有很多化学物质，其中有些可以被用来当作药，但其他的则可能有很高的毒性。不幸的是，很多人却认为，既然是天然的，草药一定很安全。但就跟人造的合成药物一样，草药也有可能对服用者造成伤害。
人类今天使用的很多药物，或是以前曾经使用过的，很多都是从植物萃取而来。除了古柯碱和海洛因之外，也许最著名的就是毛地黄（digitalis）了，这是从植物紫花洋地黄提炼来的，从这里面萃取出来的纯药物有抗心律不齐剂（Digoxin 和Digitoxin）。有很多药都是从植物中直接或间接提炼，其中有一些被当作毒品服用，像梅斯卡灵、LSD、裸盖菇碱、天仙子胺和大麻。
草药和草药方的种类实在太多，我们只能在本书里作一些简单的介绍，并对其中一或两种作详细说明，尤其是那些会造成问题的草药。有几个问题是草药或草药疗法特别会碰到的。第一，它们的安全性很少被测试过，因此有关于它们的毒性信息就相当少；第二，某一种植物，其活性成分的浓度会有很大的不同，因此，它的剂量也就不精确；第三，草药产品都是混合的，因此，各种成分之间可能产生交互作用，因此可能增加它们的毒性。关于制作草药的人以及草药成分内容信息的不足，可能会造成不可预知的后果。最后，被用来制成药剂的植物可能遭到霉菌毒素或杀虫剂污染。有时候，还有可能用错了植物，因为事前没有对这些植物作过正确的认证，结果造成制出来的混合制剂的毒性增加。因此，在制造合成药物时，一定要确认出正确的化学物身份和纯度，但在制作草药时则无法做到这一点，经常会发生某些或全部的草药成分都无法辨认的情况。因此，草药的真正效果机制就很少被了解，和合成药物正好相反，草药各种成分之间的交互作用无法预测。
草药经常都是制成汁液，但现在可以制成浓度更高的胶囊，因此服食草药过量的可能性就此存在。因为很多草药都是公开贩卖，人们无须在有执照的医药人员的指导下，就可以自行购买及服用，有些人可能会自行增加服用剂量，因为他们会认为，如果建议剂量有效，增加服用剂量应该更有效。有些草药药方可能是由专业人士开出，例如可能是医疗草药师、中医师或印度草药专家。以英国为例，这些专业人士可能使用自欧洲大陆、中国或印度半岛进口的草药原料，如果是后两者，这些原料就可能含有矿物质（如砷）和动物成分。
广防己
这种中国草药曾经对肾造成肾病，有些人甚至演变成肾脏癌，比利时一度有很多人服用这种草药中毒。比利时卫生部估计，在1990年到1992年之间，大约有10 000人服用过中国草药，其中至少70人罹患末期肾衰竭。
以其中一个案例来看，肇事的是供减肥者服用的草药药方。药方里的其中一种草药本来应该是使用粉防己（fangji），但却被换成广防己（aristolochia fangchi），犯下错误的是一名草药大盘商，他本来应该从香港进口粉防己粉末，但却错误进口了广防己粉末，这些药粉最后又和其他草药混合。过了一段时间后，有些病人开始出现肾衰竭现象，时间则是在他们停止服用这些草药药片的3个月到7年之间。
幸好在比利时有草药处方，所以可以从调好的药剂往回追溯到调配的药房，并且分析它的成分。在接受调查研究的105个病人当中，43人肾衰竭，接受检验的39人当中，18人被发现是肾或膀胱癌，甚至可以从受害病人的肾切片检测出草药成分。
马兜铃破坏DNA
在研究因为服用广防己而导致肾癌的病人时，分析这些肾组织切片后，发现含有马兜铃酸（aristolochic acid），这是已知的广防己成分之一，另外也发现与马兜铃酸有关系的分子和DNA结合在一起。当某种化学物分子和DNA结合后，这些分子的功能会失常，可能造成几种不同的后果。跟DNA的结合会导致DNA功能突变或出现其他障碍，而这些功能本来都跟癌症有关系，例如转变成癌基因或致癌基因。很多致癌物质（或它们的活性代谢物）都被发现和DNA结合，一般认为这是化学物造成癌症程序的一部分。
在这件意外发生的当时，在美国仍然还可以买到这种有毒草药，在英国也有跟这种草药有关系的肾衰竭的报道，在那里是被用来治疗皮肤病，另外在法国、西班牙、日本和中国台湾也都有相关事件。
圣约翰草
圣约翰草[学名贯叶金丝桃（hypericum）]被广泛用来治疗轻微忧郁症，事实上，它在德国的销路胜过合成药百忧解（Prozac）。而且，它的效果不错，即使有些副作用，似乎也不成问题。但是它会干扰其他药物的药效，一般来说，它会减少某几种药的活动，造成治疗无效。之所以会发生这种状况，是因为圣约翰草能够引进代谢其他药物的酶，这种酶的数量因此就会增加，导致其他药物的代谢和排泄增加。因此，在服用过圣约翰草后，如果再服下某种药，那么，这种药可能就无法达到治疗的必要浓度，或无法保持太久的活性效力，或者，反过来可能会产生更多的活性或毒性代谢物。用来治疗血栓[抗凝血剂（warfarin）]、气喘和心脏病的药，以及避孕药，如果和这种草药一起服用，它们的药效全都会降低。
花草茶和咯啶生物碱
特别是在西印度群岛地区，咯啶生物碱（pyrrolizidine alkaloid）中毒一直是个问题，因为，含有咯啶生物碱的植物，像天芥菜、千里光、野百合等植物，常被用在传统药物中，并被拿来泡成花草茶。长期暴露在这些低剂量的生物碱中，会造成肝硬化，估计在牙买加解剖尸体后发现的肝硬化案例中，由这些生物碱造成的就占了其中三分之一（第六章对这些天然毒物会有更详细的介绍）。
药物的安全评估
化学物的一般安全评估，会在第十二章有更详细的讨论，但应该在这里提到跟药物有关系的一些基本要点。一种新药在取得上市许可之前，需要先证明具有疗效，而且十分安全，这包括要在动物和人类身上进行一些实验，证明它的效能（图8）。在某种有可能上市的新药制造出来后，就必须进行各种实验，例如试管实验，看看它是否能够有效对抗细菌或会和受体结合，甚至即使它能够在试管里有效对抗细菌，但它也可能对动物（如人类）无效，所以还要在实验室用动物进行实验，看看这种新药是否能在这些动物身上产生预定的效果，像降低血压或是减少发炎，并且找出需要的剂量。
图8：化学物成为药物之前，一定要经过的实验与检验过程。
接着，再用实验室的动物来评估它的安全性。这包括进行各项特定实验，看看在预定使用的剂量下以及更高的剂量下，是不是会产生任何毒性反应。如果新药被证明对动物有效而且安全，那么就可以给自愿者服用一次低剂量新药（这就是第一阶段临床实验），这可以用来研究这种新药对人类是否有效及是否安全。如果新药被证实可以被人体吸收，且没有产生不良效果，那就给较多的自愿者服用这种新药（第二阶段临床实验）。
如果药有效且没有不良效果产生，还需再给更多自愿者服用这种药（第三阶段临床实验）。如果这一阶段也成功，这种新药就可以取得上市许可，可以上市销售。有的必须由医师开处方，有的则可以直接出售给一般大众，但是仍然还要继续进行评估，最后的阶段叫做新药监视（post-marketing surveillance），是临床实验的第四阶段。在这期间，医师将随时向有关单位报告他们从病患身上诊断出的任何不良效果，或是由病患本人描述的不良效果。如果出现严重不良效应，而且可以确定是跟这种新药有关系，这种新药可能会被勒令下架。根据美国食品药物管理局统计，从1971年到2002年之间，约2.6%的新药因为安全问题被勒令下架，最常见的原因可能就是对肝产生毒性。
不过，比较不常见的药物不良效应可能会有一段时间不会被发现，而且在这套评估制度尚未建立之前，很多不良药效一定没有被发现，也没有人提出报告。但在现在，一旦有少数几位医师注意到这种不良药效，他们就会在医学期刊上提出他们的报告，其他的医师就会跟着注意，这种不良药效的病例可能就会不断增加。由于可能有相当多的病人（好几百万甚至好几千万人）服用这样的新药，因此，即使是罕见的不良效应（例如每1 000 000病人当中只有1个）也会变得很明显。但这样的情况却不会在动物实验，以及前几段的临床实验中显现出来，因为这些接受研究的动物和病人都太少了。这就是为什么上市后的新药监视这么重要，以及为什么要说在上市之前没有绝对安全的药！
临床症状为出血：血尿、流鼻血、吐血。
——蓄意或意外摄取老鼠药（抗凝血剂）中毒症状
症状在摄取这种药剂12小时内出现。患者通常出现头痛、视觉模糊、痉挛和抽搐，接着可能陷入昏迷，随后出现大小便失禁和呕吐。其他症状包括盗汗，以及唾液和眼泪分泌过多。
——有机磷酸盐杀虫剂中毒症
尽管一些当作杀虫剂使用的物质，会对人类造成不舒服和可能致命的效果，但它们对经济和人类健康其实都相当重要。几千年来，人类一直在努力改善环境，采取各种不同的方法控制被认为是有害的生物：使用暴力、焚烧或是徒手除去……而在现代，人们开始使用一些科学方法。在19世纪，农人使用波尔多混合剂（Bordeaux mixture，成分是硫酸铜）来杀死植物上面的霉菌。有证据显示，人类很早就知道硫磺化合物有杀死霉菌的效果。因此，被霉菌感染（如癣）的人都会被鼓励去多泡硫磺温泉。
早期的除草剂都是氯酸钠和砷酸钠。世界上第一种除草剂“巴黎绿”（Paris Green）中，就含有铜和砷，在公元1867年用来杀死科罗拉多马铃薯害虫。砷用来杀死昆虫，氰化物气体则是很有效的杀虫熏蒸剂（一直到现在，还有人用它来处理蜂窝）。
植物也被发现含有某些能够杀死昆虫的物质，其中最早被人类拿来使用的就是尼古丁（烟碱），约在18世纪中叶，当时人们发现，浸泡烟叶的液体，杀虫效果很好。而几世纪以来，人们早就知道，菊花内含的除虫菊素也是很有效的杀虫剂。
不过一直到了20世纪，杀虫剂的生产和使用才开始成为工业活动，各种化学物被特别制造出来，以特定害虫为攻击目标加以测试。杀虫剂（pesticide 或insecticide）泛指所有可用来消灭活有机体的物质，这种有机体可能是植物（除草剂）、昆虫（杀虫剂）、哺乳动物[灭鼠药（rodenticide）]，或是霉菌[杀霉菌剂（fungicide）]。和本书介绍的其他化学物（抗生素和抗癌药除外）不一样的是，杀虫剂是针对某种特定活有机体特别制造成具有毒性的化学物质，具有选择性毒性目的来杀害特定的活有机体。
DDT与有机氯杀虫剂
对很多人来说，DDT与环境污染同义。因此在本章里，这是很重要的一个例子，但这个故事极其复杂。
DDT是二氯二苯三氯乙烷（dichloro-diphenyl-trichloroethane）杀虫剂化学名称的缩写，它含有5个氯（chlorine）原子，因此被称为有机氯化合物（organochlorine compound）。它最早在公元1874年被制造出来，但直到1939年才被保罗?米勒（Paul Müller）发现是很有效的杀虫剂。第二次世界大战期间它被广泛用来控制虱子和蚊子，斑疹伤寒和疟疾的传播者，效果极佳，成千上万的士兵性命因此得救。从那时候起，全世界数百万人的生命也靠它获得解救，因为这种杀虫剂大大减少了上述两种以及其他多种疾病，同时也大大增加了农作物的产量，减少了饥荒。事实上，在1953年，有人估计DDT最少挽救了50 000 000人的性命，并至少让1 000 000 000人免于传染这些疾病。1971年世界卫生组织估计过去25年当中，因为DDT的使用，有超过1 000 000 000人免于感染疟疾。
军人身上被喷洒DDT粉末，穿的是经过DDT处理的内衣裤，几乎没有出现不良副作用，故意暴露于DDT下的自愿者也没有传出不良药效，有些自愿者每天口服一颗半毫克的DDT，连续服用一年，都未曾出现中毒迹象。在英国，DDT对人类或野生动物有害的证据少之又少。但是为什么DDT后来会如此恶名昭彰？
在战后的美国，DDT开始广为使用来消灭多种害虫，使用量远远超过以前，出现滥用的趋势。每英亩土地只要使用1磅DDT，就足够除掉沼泽区的蚊子，但在美国部分地区，在控制传播荷兰榆树病的棘胫小蠹虫时，数度对树林喷洒每英亩25磅剂量的DDT。
为了控制荷兰榆树病对树木造成的巨大损害而喷洒过量的DDT，这是可以理解的，但如此大量使用DDT，同时也对野生动物造成很大的伤害，特别是鸟类受到的影响最大。北美红襟画眉鸟的数量大为减少，在某些地区甚至完全绝迹。这种情况产生的原因是蚯蚓和毛毛虫先受到污染，而以它们为食物的鸟类也跟着受到污染。在某些使用DDT的地区，鱼类也很容易受到影响，纷纷暴毙。
在1954年之前，很少听到对DDT的抱怨，但这些事件的一再发生，引发了对DDT的批评，DDT的使用开始引起关切。
对野生动物的不良影响陆续出现，原因在于DDT会在环境中累积下来，并且会持续存在，即使只使用很低剂量的DDT，随着时间的过去，这些剂量会累积，最后达到产生毒性的分量。
食物链中的化学物：生物累积和生物放大作用
DDT及其他有机氯杀虫剂都不易溶于水，但可以溶于脂肪。因此，如果动物（包括人类在内）暴露在这些物质下，它们就会被传送到含有脂肪的组织。虽然DDT会被代谢及排泄掉（请参阅第二章），但还是有一部分会留在动物体内，如果一再暴露于DDT下，累积情况就会发生。在污染河中游泳的鱼或其他有机体，可能会直接从周遭河水或从河底的沉积物上累积了DDT，这就是所谓的生物累积（bioaccumulation）。
对食物链底层生物，像浮游生物或是一些小鱼来说，累积的含量并不构成伤害，但食物链更上层的生物，吃这些小鱼的较大型动物，却有可能因此累积了高DDT含量，体内脂肪的DDT浓度会高到致命程度。
科学家在密歇根湖发现：虽然湖底沉积物的DDT含量是0.02 ppm，但在湖中觅食的海鸟、青鱼、鸥体内的DDT含量则是98 ppm，经过生物放大作用（biomagnification）几乎放大了1 000多倍（图9）。
据估计，掠食性鸟类和它的猎物之间的化学物累积比例是5—15倍，某些比较敏感种类动物的倍数更高，如果累积的化学物是像DDT这类的物质，就有可能造成死亡。当我们不断吃含有DDT的食物，且摄取的含量超过解毒和排泄量，就会使DDT在体内累积，所以我们必须不断监测食物中是否含有这种化学物。
图9：生物累积和生物放大作用。化学物通过食物链在环境中累积，含量发生变化，特别适用于能够在脂肪中溶解的化学物，像有机氯杀虫剂。食物链最上层的动物（这里是指吃鱼的鸟类），体内的化学物含量最高。
因为母乳有很高的脂肪含量，所以这些物质会溶解在其中，并经由哺乳转移到婴儿体内，由于婴儿身体很小，等于让他们暴露在比大人更多的DDT剂量中。哺乳期的母亲如果每天暴露于每千克体重0.0005毫克的DDT含量，其所分泌的母乳中就会含有0.08 ppm 的DDT，等同婴儿每天暴露在每千克体重0.0112毫克的DDT含量中，是母亲含量的20倍之多。
这项原则可以用发生在美国清水湖的例子作更进一步说明。在这个湖里，使用了一种跟DDT很相似的杀虫剂DDD（又简称TDE），这是DDT的一种衍生产品，对鱼的毒性比DDT低。DDD被用来控制湖中的蚊、蝇、蚋等小虫，这是清水湖最头痛的问题。从1949年，管理当局在湖面上喷洒DDD，连续好几年DDD成功控制了这些小虫的数量。起初对湖中的鱼或其他野生动物似乎并没有任何影响，但DDD用得更多时，对野生动物的影响便渐渐被发现，尤其是当地西方鸟的数量严重锐减。1954年，大批西方鸟死亡，发现它们体内脂肪的DDD含量都相当高。
虽然DDD的每次使用剂量都很低，但它却会累积在生物体内，会让食物链中每种动物都累积更高的含量，最后使食物链最上层的动物累积了致命的含量，这种情况让科学家们十分担忧。同样的现象也出现在DDT上。
这些例子说明了，当化学物使用过量，或只是比需要量稍微多一点，就会发生悲剧。1963年，在一般大众对这个话题高度关心之际，出版了生态学家瑞秋?卡森（Rachel Carson）所著的《寂静的春天》（Silent Spring），这本书记录了这些事件，并且把罪名归咎于DDT。这本书造成极大的影响，很多国家因此开始禁用DDT。
但在英国，人们仍然继续使用DDT，但须经过审慎的评估。1963年，它被用来对付松树尺蠖毛毛虫，这种害虫已经对英国松树林造成极大破坏。按每英亩11磅的剂量，大区域地喷洒DDT，最后这种毛毛虫被成功控制住了，而且虽然在当地一些鸟类身上有DDT含量，但并没有发现因此死亡的鸟类，它们的数量也未见减少。这个例子说明只要在使用上谨慎以对，像DDT这样的杀虫剂，并不会对非目标的生物造成不好的影响。
DDT为什么对昆虫有毒性，对哺乳类动物则无？
DDT的作用机制在于干扰昆虫神经系统的功能。昆虫和人类的神经讯息传导皆是经由活动电位（action potential）产生神经脉冲引发电流来传导，活动电位的产生取决于两种金属离子（metal ion）钠、钾离子，在细胞膜上钠离子信道短暂开启时内外的移动。
DDT和昆虫神经中的钠离子信道交互作用，延缓这个信道的关闭，让钠离子和随后电流的流动延长，原本一次的神经脉冲可能会增加成数次，神经的作用因此变得无法控制，且DDT的这种效果具可逆性。
昆虫比哺乳动物更容易受到影响，原因有二：第一，昆虫神经比较容易受到DDT的影响；第二，哺乳动物的解毒系统发展得比昆虫更好，因此能够更有效地从体内除去DDT。由于对神经功能的效应，DDT在高剂量时在人类身上造成的毒性效果会被逆转过来。
DDT除了会对生物产生直接与致命的影响，另外还有间接与更微小的影响。例如在英国与美国，肉食性猛禽游隼和茶隼的数量大减，并不一定是因为这些鸟本身的DDT含量达到致命剂量，而是因为它们的繁殖过程受到影响，DDT会改变鸟蛋的形成过程，尤其是蛋壳。1960年代，发现游隼和塘鹅的蛋壳变薄了，因此容易破裂，影响繁殖率。这种现象从1940年代便已经开始。
后来发现，这和蛋中的DDE（DDT的衍生物）的含量有关。科学家相信，这是因为DDE影响到壳腺对钙的处理。其他有机氯化合物也可能造成这种影响，但不同鸟类对这种化学物的敏感度，彼此有很大的差别，以猛禽和吃鱼的鸟最为敏感。不过，加州兀鹰的数量锐减是否也源于DDE，最近遭到质疑。
一直到最近才发现，像DDT和其他有机氯化合物这样的物质，也会对野生动物产生其他影响，影响蛋的形成，导致繁殖失败，甚至造成生殖器官的畸形。这样的影响，现在称之为内分泌失调，最早是在美国和英国河流的鱼类身上发现，但原因可能很多（请参阅第五章）。其中最著名的一个案例发生于佛罗里达州的阿波卡湖。
这个湖中的短吻鳄被发现数量逐渐减少，而且这种动物繁殖率似乎也很低。雄鳄鱼和雌鳄鱼的生殖器官都出现畸形。后来发现，湖中DDE的含量相当高。这是因为一种名叫大克螨（dicofol）的杀虫剂被倒进湖中造成的，这种杀虫剂不但和DDE有关系，也受到DDE污染，在实验室时就已经发现会造成这些现象。
现在已经知道，比起增加女性荷尔蒙数量（雌激素效应）的影响，DDE对男性荷尔蒙睾丸素（反雄性激素）的影响更大，一般认为会减少精子的数量，这是睾丸发生变化的初期结果。有一些证据显示，人类的精子数目和生育能力都在衰退（但也有一些研究主张人类精子数目在增加），有科学家便认为某些物质应该负起责任，例如有机氯化合物。但是，对人类来说，这方面并没有直接证据。我们会在第五章就这个问题作更进一步讨论。
DDT的真正问题在于它会一直留在环境中，并会在某些动物体内累积，而可能要花5—25年时间，土地中的DDT含量才会减少95%。在使用的这些年当中，它会累积在环境里，野生动物便会一直遭遇到暴露在这种物质下的问题，且暴露的剂量还可能高于环境中的含量。
虽然DDT本来局限在脂肪中，且可能相当无害，但等到脂肪在动物体内分解以提供能量时，DDT就会跟着被释放出来，且含量可能足够对比较容易受到影响的物种造成毒性，例如蝙蝠。蝙蝠是食虫性动物，它们会从吃下的猎物里把DDT累积在脂肪组织里。在美国南部，发现一些蝙蝠在迁移飞行途中死亡，因为飞行当中脂肪会被代谢以提供能量，因此连带释放DDT进入血液，产生毒性致死。
DDT对人类有什么样的潜在毒性？并没有DDT造成死亡案例的资料，也没有DDT造成生病的例子。在环境中和某些食物中仍然可以检测到DDT，但因为我们会监测食物中这些物质的含量，而且我们体内有一套相当有效率的解毒系统，加上DDT都储存于脂肪里，因此，DDT对我们的潜在毒性可说相当少。
DDT的故事说明了什么？我们可以从化学物的使用上得到什么教训？
DDT开始被使用时，不仅效果相当好，而且看来也好像没有任何害处，基于这些原因才致使人类过量使用（越“多”越“有效”的错误观念）。因此，不可避免的后果就是促使野生动物死亡、一些书籍的大力谴责，像《寂静的春天》。这有一部分是基于恐惧：既然这种情况会发生在鸟类身上，是不是也同样会发生在我们身上？
DDT毒性主要针对昆虫，但一些较敏感的哺乳类动物也会直接或间接受到影响。
最新的DDT检测技术极其敏感，像母乳、食物和野生动物都可以被检测是否含有DDT，很多鸟类和动物都已经被检测出含有DDT。但只是在某种动物身上测出某种化学物，并不表示它就会造成死亡或生病，或是已经造成危害。
这个故事也可以用来提醒我们，当问题尚未出现时，就推断未来也不会发生任何问题，这是非常危险的做法。当科技进步到可以很精确检测出DDT时，马上就发现DDT其实一直累积在环境中，而且一直到最近，DDT对生殖系统的影响才被发现。这显示，必须要拥有正确的工具和意愿，才能发掘出潜在的问题。
从以上的介绍便可以了解，想要有效和负责地使用DDT是可能的，而且这种化学物曾经替人类带来莫大的好处，只要在使用时，更小心谨慎，慎重地使用这种化学物，就可以改善危险—利益之间的平衡。DDT的例子再度证明了巴拉塞尔士原则的重要性，特别是那些被当作杀虫剂的化学物。我们也知道，化学物施用在不同昆虫和其他动物时，其剂量与药效之间的关系是不一样的。因此，即使使用低剂量DDT，也仍然会发挥它的效果，并且也可能对其他物种造成微弱的伤害。
禁用DDT的影响
禁用DDT之后造成了什么影响？第一，其他取代DDT的杀虫剂，大部分的毒性更强。DDT不曾造成任何人类死亡，取代DDT的有机磷杀虫剂却已造成成百上千例死亡事件；第二，在DDT被禁用后，因消灭疟蚊的行动遭到阻碍，结果在印度和斯里兰卡这些国家里，有更多人死于疟疾，最后造成全球数百万件疟疾病例发生。
最近在南非发生这样的例子：当地因为禁用DDT而使用价钱更贵、效果反而更差的除虫菊杀虫剂来代替，造成夸祖鲁纳塔省 （KwaZuluNatal）的疟疾病例大幅增加，从1995年只有4 000件，到1999年增为27 000多件。
DDT是很好的例子，说明了当误解和扭曲化学物的毒性资料，并且毫不仔细衡量它的危险—利益比例，就会造成原本可贵且曾经解救数百万人生命的化学物遭到禁用。不过，在部分发展中国家，还是有人在使用DDT，因为这种杀虫剂既便宜又有效。
有关DDT的争辩还未过去，有很多毒物学家和科学家认为《寂静的春天》书中的一些案例可能被过度夸大，而且可能连地点都弄错了。另外一位作者雷伊（D.L.Ray）在1992年出版的《垃圾星球》（Trashing the Planet）则提出不同的观点：在环境中甚至鸟类脂肪组织中检测到的DDT含量（使用高敏感的仪器测量），可能与野生动物的死亡无关，也就是说，这两者的关联也许只是巧合，而不是互为因果的事实。
因为DDT已经普遍存在于环境中，所以很多人认为，他们自己体内也会累积这种东西，最后对他们造成危险。但事实上，以美国为例，人们体内累积的含量，和那些自愿者服用的剂量比起来，实在微不足道，而且这些自愿者在服用那么高的剂量后，也未对他们造成任何不良影响，没有任何造成伤害的证据。英国致癌物质委员会（UK Committee on Carcinogenicity）在1999年提出的报告总结说：没有证据证明，DDT会增加罹患乳癌的风险。
前面已经提到，像DDT这种有机氯化合物对人类荷尔蒙的影响还未被完全研究出来，但DDT在目前环境中的含量，其实完全没有力量对人类造成影响。前面提到短吻鳄受到DDT的毒害，是因为它们暴露在极高的DDT浓度中。
禁用DDT后，其他种类的杀虫剂被发展出来，并被更广泛使用，例如地特灵杀虫剂（dieldrin）和有机磷杀虫剂。跟DDT不一样的是，这些杀虫剂对于哺乳动物的毒性更强。地特灵是有机氯化合物的一种，对其他物种（如鸟类）的毒性也很强，在1956年和1961年之间，在这种杀虫剂处理过的地区中，鸽子吃了施用地特灵的植物种子，大量死亡，接着肉食性动物，像狐狸和猫，它们也因吃了这些鸽子而中毒。地特灵毒性顽强，动物摄取后会滞留在体内。后来开发的有机氯杀虫剂毒性都比DDT强。
有机磷
有机磷（organophosphates，简称OP）泛指一群结构相似、作用模式也相似的化学物，包括神经毒气在内。本章将只着重探讨有机磷杀虫剂。
有机磷是在第二次世界大战期间研发出来，主要当作杀虫剂和化学武器，最先推出的是巴拉松（parathion）。与DDT和OP比起来，它的毒性相当强，大部分国家目前已经不再使用。
有机磷
有机磷全都是以磷元素的一个原子为基础的化学物。在化学上，它们被称作磷酸酯（phosphoric acid esters）。根据附着在基础分子的化学群的情况而定，这些有机磷酸酯将会或多或少溶于水，以及或多或少溶于脂肪。因此，其中部分种类的有机磷会更有持久性，但并不像DDT那么持久。跟有机氯杀虫剂不一样，因为有机磷的化学性不稳定，大部分都可以被生物分解，或是可能会被细菌或其他有机体分解。有机磷在水中的半衰期可能只有9天。
目前有很多不同的OP杀虫剂被使用于各种不同的目的上，但早期的一些化合物，像TEPP和巴拉松，对其他动物都很毒。
表1：杀虫剂的致命剂量
杀虫剂老鼠的致命剂量家蝇的致命剂量
TEPP2毫克／千克
巴拉松21毫克／千克
Chlorfenvinphos31毫克／千克
DDT2，500毫克／千克14毫克／千克
马拉松>4，00毫克／千克17毫克／千克
*马拉松（Malathion）变得更多人使用，因为它的毒性选择性比DDT更多。
OP被发现缺乏持久性，因为它们可以被生物分解。只要小心使用OP，一般而言，昆虫之外的其他动物受到OP的影响远比DDT低。除了它的特定攻击目标之外，其他生物并不会受到影响，因为残留的OP杀虫剂很快就会被分解，或是完全挥发消失。不过，许多鸟类、哺乳动物（包括人类）、鱼类和其他水生动物的死亡，就OP杀虫剂这一群体来说，它们仍难辞其咎。在美国对野生动物的影响比英国更大，因为美国很多地区，经常对广大的水面喷洒这种杀虫剂。
事先了解应该使用多少剂量，这是最重要的。在加拿大，一种名叫福赐米松（phosphamidon）的OP杀虫剂，被用来控制针叶树上的害虫。起初使用这种杀虫剂后，很多鸟类及昆虫死亡。但他们发现，减少这种杀虫剂的使用剂量，不但能够控制这些害虫，且不会伤及鸟类。尤其是在使用OP杀虫剂于植物种子时，更会发生问题，动物吃了这些种子后都会中毒，这在某些地区已经造成大量鸟类死亡。
对于所有种类的OP杀虫剂来说，它们应该为几十起的人类中毒事件负责，其中甚至造成不少人死亡。巴拉松已伤及全球至少1 500人，在印度、马来西亚、哥伦比亚、埃及和墨西哥等国家造成200多人死亡，甚至连OP杀虫剂中毒性最弱的马拉松，也曾经造成一些人中毒和死亡。
所有OP杀虫剂都是对昆虫和其他动物的神经系统造成影响，其中有些须要经过代谢变化，才能变得有毒性。昆虫比哺乳动物更容易受到影响，昆虫会促使杀虫剂在体内产生毒物，但无法有效解除有机磷的毒性，而哺乳动物一般都可以有效地解除杀虫剂的毒性。哺乳动物暴露在正常剂量下，通常很少发生中毒情况，但是当这种杀虫剂的用药剂量太高时，也容易受到影响。昆虫和哺乳类动物之所以会出现毒性反应，是因为OP杀虫剂干扰神经传导物乙醯胆碱（acetylcholine）的分解，进而造成乙醯胆碱累积（图10）。
图10：有机磷如何对神经产生毒性。乙醯胆碱是一种神经传导物质，存在于神经末端。乙醯胆碱酶是一种能够分解乙醯胆碱的酶，让乙醯胆碱不再发挥效应，不再造成肌肉收缩。有机磷会抵制这种酶，让乙醯胆碱不断累积。
人类所有有机磷的急性中毒症状都很类似，只要我们对乙醯胆碱对神经系统的影响有所了解，就很容易预测出这样的中毒症状，轻微症状像瞳孔收缩、眼泪和唾液增加、焦虑、说话不清楚，以及不愉快症状，例如腹泻、呕吐、小便失禁，如果剂量很高，产生的反应会更严重，包括抽搐、呼吸困难以及肌肉麻痹。一旦乙醯胆碱的含量降低，以上这些症状就会消失，但如果剂量更高，可能就会出现致命性结果。
因为有机磷各有不同的特性，并且以不同的速率被解毒和运送到身体各部位，因此，不同OP杀虫剂造成的症状或症状出现时间也许不会完全一样，例如chlorfenvinpho杀虫剂比较会溶于脂肪，而且会在体内持续很久，所以它们的效应会比较慢地开始，但会持续更久。解毒速度也是重要因素之一，不同OP新陈代谢的速度和途径各自不同（请参阅第二章）。除了暴露于OP的剂量，暴露次数也很重要，这是因为有些杀虫剂会不断累积，像是会溶于脂肪的chlorfenvinphos。此外，有机磷不可逆转性地结合目标（某种酶），长期暴露后，它的效果就会累积下来。农人每天在田里喷洒杀虫剂，就会发生这种情况，虽然每天暴露的剂量也许很低，但经过一段时间后，却可能累积到致命程度。基于这个理由，必须监测这些农人暴露于这些杀虫剂的剂量。
有机磷中毒检测和治疗
急性中毒很容易就可检测出来，因为中毒者会出现多种迹象和症状，其中最常见的就是瞳孔收缩；不过，若是经常暴露在这种杀虫剂的工作人员，便应该测量他们的敏感生物标记（biomarker），通常是指红血球内乙醯胆碱酯（acetylcholinesterase）被抑制的程度。
案例：巴基斯坦杀虫剂中毒事件
1967年，巴基斯坦发生有机磷杀虫剂马拉松的严重中毒事件。这种杀虫剂主要用来消灭传播疟疾的蚊子。7 500名喷洒这种杀虫剂的工人当中，共有2 800人中毒，5人死亡，之所以发生这种情况，是因为储存不当造成马拉松质变。
马拉松的用法是将它的粉末泡在水里后储存，可能是因为存放这些杀虫剂的建筑物室温太高，或是马拉松粉末内的某些成分的问题，这些马拉松并没有太多变化，但其中部分成分发生一种名叫同分异构（isomerization）的变化，分子中的两个原子互换位置。变化后的马拉松几乎没什么不同，但变化后的马拉松被称作异马拉松（isomalathion），会抑制体内用来解除马拉松毒性的酶，致使暴露在这些杀虫剂下的人类变得跟昆虫一样对马拉松极其敏感，即使这些喷药工人只是暴露于很低剂量，也会发生中毒甚至致命的效果。如此一来，本来是最安全的有机磷杀虫剂，反而变得毒性极强。
如果是暴露过度造成的急性中毒，有两种解毒剂可以使用。第一种是阿托品（可以在有致命毒性的颠茄里找到），它可以中和乙醯胆碱累积在体内造成的不良药效；另一种是解磷定（pralidoxime），这是特制的解毒剂，它可以和有机磷结合再将它们排出。这两种解毒剂同时使用时，解毒效果会是它们分别使用时的好几倍，这种现象叫做共同作用。但如果使用时间太迟，这两种解毒剂都将无法发挥解毒效果，也无法治疗某些有机磷造成的迟发性神经病变（delayed neuropathy）。
跟药物一样，与OP同时暴露的其他化学物，包括其他杀虫剂和污染物，是判断OP毒性时的一个重要考虑因素。在这种情况下，将很难判定中毒的真正效应，因为有些化学物会增加解毒效果，有些则会抑制解毒效果。以某些有机磷来说，它们会有多种代谢途径，如果同一工作人员在短时间内喷洒两种或多种杀虫剂，可能会造成危险和无法预料的交互作用。同样的情况也可能出现在喷洒区的野生动物。发生在巴基斯坦的一次中毒事件正好突显出这个问题，也证明了在这样的情况下确实难以判定毒性效果。
有机磷引发的迟发性神经病变
有机磷还会造成其他难以预测的效应，只有很少数的有机磷酸酯会造成这样的效果，其中最值得关切的是某些有机磷引起的迟发性神经病变，这不同于急性效应，而且可能无法逆转。这些效应会在第十章讨论，它的症状是腿和手臂周边神经慢慢被消灭，最后可能导致永久性的四肢瘫痪。会造成这种症状的有机磷杀虫剂包括：丙胺氟磷（mipafox）、对溴磷（leptophos）和甲胺磷（methamidophos）。
另外有少数几种有机磷也会造成这种效果，其中最值得注意的是三邻甲苯基磷酸酯（tri-orthocresyl phosphate），我们会在第十章继续讨论。这种有机磷物质会和一种蛋白质交互作用，这种蛋白质可能是周边神经中的一种酶，和它结合就无法复原，因此会造成周边神经退化，使双腿瘫痪。造成这种效应的原因，似乎与这种化学物和乙醯胆碱酶的交互作用没有关系。而暴露于这种有机磷一两周后，才会出现这种效应。
对动物所做的实验显示，在低剂量、长时间暴露于有机磷杀虫剂后，虽然没有出现症状，但可能还是会造成某些效应，如在脑部的效应。这种情况的发生机制，可能与高剂量而引发急性效应的机制不同，但可能类似于造成迟发性神经病变的机制。如果这种效应被发现发生于人类身上，将值得特别注意，因为工人经常会暴露在有机磷杀虫剂下。目前的情况并不明朗，甚至还有人认为，像有机磷这样的长期效应是否存在，还值得讨论。
目前已有可能发明有机磷的解毒剂，因为有机磷致使急性中毒的机制已经被解读出来，这对于急性中毒事件的急救将相当有效，但对于周边神经病变或是已发生数天的中毒事件，则没有效果。
有机磷的例子说明了几点：第一，一再暴露于有机磷中可能会产生一些问题，这些问题不仅是由于这种物质的累积（其他物质也会发生这种情况，如阿司匹林），也因为不可逆的结果而造成的药效累积，因此“剂量—时间”及“剂量—反应”的关系，全都很重要。第二，了解这样的机制后，就可以进行有效的监测和治疗。第三，一些其他因素，像分解以及暴露于其他化学物，都可能对毒性产生重大影响。最后，剂量高低也很重要，从目前仅有的信息来看，少量地且更小心地使用，才能维持有机磷的安全。
巴拉刈：安全的除草剂或危险毒药？
除了农民之外，很多园艺工作人员和一般家庭都很熟悉巴拉刈农药。全世界有100多个国家使用。在英国，巴拉刈以两种商标名称出售：Weedol为家庭用，Grammoxone则为农用。巴拉刈是一种接触性除草剂（contact herbicide），会杀死草跟它的接触面，但剂量不足以被吸收而破坏草根。它会干扰及破坏光合作用，这是植物的基本机制之一，植物会透过光合作用，利用阳光来制造它们的食物和养分。只要按照说明书使用，将它泡成溶液喷洒，就会相当安全，因为它并不活跃，它会紧紧附着在土地、树叶和植物的其他部位。这表示，喷洒过巴拉刈的地区，仍然可以很快播种，种植新农作物或其他植物。
因此，巴拉刈对家畜、野生动物或人类的危险性极低，甚至没有任何危险性。不过在某些情况下，巴拉刈仍然对动物具有毒性，如果使用时不小心，会刺激皮肤和眼睛，如果误食，将会丧命。因此，巴拉刈经由何种途径进入体内以及使用剂量的高低，在安全上都是很重要的因素。
Weedol以细粒形态出售，浓度为2.5%—8%w/w，极易溶于水，跟水混合后使用，然后把溶液喷洒在植物上。Grammoxone浓度则较高，为20%w/v。
Weedol上市后马上声名狼藉，原因有二，先是出现几次意外中毒事件，接着出现使用Weedol自杀，甚至传出使用Weedol的谋杀案件（请参阅第九章）。意外中毒事件大部分发生在儿童身上，他们会把这种除草剂误当饮料喝下。园艺工作人员习惯先把Weedol细粒溶于水中，储存起来，准备以后再用。有时候，他们会将这种溶液保存在旧的柠檬汁或可口可乐瓶子里，一些不知情的儿童甚至大人都可能会因此将Weedol溶液误当饮料。对儿童来说，即使只是喝下一小口的巴拉刈，都会造成致命危险。成年人的致命剂量是3—4克，大约为摄取40—120克的Weedol，而Grammoxone的成人致命剂量约10—20毫升，很容易摄取过量。
当人们经由?闻媒体得知，误将Weedol喝下可能导致死亡，一些有自杀意图的人便尝试利用这种除草剂当自杀工具，甚至有人拿它当作杀人工具。在知道这种除草剂确实很有效之后，因巴拉刈而死亡的案件就开始增加，当然，也是因为Weedol容易获得。1980年到1987年之间，在英国共发生1 000多件中毒事件，有200多人死亡，而在1990年到1991年当中，就发生了30多件死亡案件。服用巴拉刈除草剂而死亡，不仅很痛苦，过程也很缓慢，因此这不像服用过量的安眠药那般“好死”。中毒者可能会拖上两个星期，足以让他们后悔自己为什么要这么做。
巴拉刈为什么有毒？
巴拉刈分子有些不寻常的特性，能够对肺造成毒性破坏。虽然肠子只能吸收少量的巴拉刈，但它一旦进入血液系统，并不会平均分送到身体各部位，反而集中在肺部。它和一种通常会存在于体内的物质很相似，而人体有一种特别的系统，会把这种物质带进肺细胞，巴拉刈在这些细胞中的含量因此会变得很高。
巴拉刈也会以自由基的形式存在。自由基会与氧起反应，并把它转化成活性形式。用这种形式存在的化学物通常活动力很强，但以巴拉刈的情况来说则很稳定。肺里的氧含量很高，因此，巴拉刈就能够产生很多活性氧，结果造成肺细胞被这种活性氧杀死，虽然肺本身有一种天然保护机制，可以用来对抗平常就会产生的少量氧，但在大量活性氧出现的情况下，这种保护机制将会失效。
巴拉刈的毒性效果很有趣，也很不寻常，因为受到影响的器官主要是肺，如果剂量特别高，那么，肾和肝有时候也会受到破坏。在服下足以中毒的剂量后，肺脏会遭到破坏，死亡的过程中缓缓产生窒息，中毒者慢慢无法正常呼吸。虽然已经很清楚巴拉刈的毒性机制，但科学家还无法依此开发出解毒剂，不过，已经试过一些可能有效的治疗方法。
巴拉刈中毒的治疗
虽然已经试过很多种解毒剂，但唯一真正成功的治疗方法，是在肠子吸收巴拉刈之前，把巴拉刈除掉。这必须用到吸附剂，像活性炭或陶土，且必须在中毒后一个小时内使用，因为巴拉刈会很快被吸收，一旦进入血液中，就会开始累积在肺中，破坏肺及肾。
因为没有解毒剂，且致死率高，制造商现在推出较低浓度的家庭用巴拉刈，降低人们中毒的机会。另外，在巴拉刈里加进催吐剂成分，这将可以使中毒者马上呕吐，有助于身体排出部分毒性。厂商也采用在巴拉刈成分中加进气味难闻的物质以及蓝色颜料，希望有助于减少中毒的机会。
案例：幸运生还
一位59岁男子喝下60毫升的Grammoxone，已经达到致命剂量，血中的巴拉刈含量已经超过足以丧命的程度。治疗方法包括把胃里面的东西抽出、施与活性炭、洗胃、血液透析、给予解毒剂（N乙醯胆碱，这也是乙醯对氨酚中毒时使用的解毒剂）。虽然这位中毒者活了下来，他的肺却在4天后恶化，肝和肾也明显遭到破坏，但6天后，病人的肺恢复正常，最后终于平安出院。
我们又有一个很好的例子来说明：化学物只要使用于正确用途，就是安全的，但用于其他用途，便可能有丧命的危险。在第八章，我们还会举出其他例子，说明一些在家里平常可以看到的化学物，在特定情况下，也有致命危险。
其他除草剂
另外还有多种除草剂，我们无法一一详加讨论，但有两种成对的化学物应该提一提：2，4-D 和2，4，5-T，分别是2，4-二氯苯氧乙酸（2，4-dichlorophenoxyacetic acid）和2，4，5-三氯苯氧乙酸（2，4，5-trichlorophenoxyacetic acid）的缩写。这两种化学物的作用像是植物的成长荷尔蒙，但会造成过度成长，它们对野草具有选择性毒性，虽然这两种除草剂对动物的毒性很低，但在制造过程中，却会被毒性最强的戴奥辛（2，3，7，8-TCDD）污染。
越战期间，美国军方使用的一种落叶剂橘剂（Agent Orange），就添加了2，4-D 和2，4，5-T 。由于这种落叶剂受到戴奥辛的污染，使得使用这种除草剂的美军部队，以及居住在这种落叶剂喷洒区的北越人民都遭到污染。一些越战老兵指控，他们和他们子女的健康遭到破坏，就是因为他们曾经暴露于这种落叶剂中的戴奥辛。也有报告指出，这种落叶剂造成一些北越畸形儿出生。用来杀死真菌的杀真菌剂五氯酚（pentachlorophenol），也会被戴奥辛污染。第五章会进一步讨论戴奥辛。
其他杀虫剂
除了前面提到的几种杀虫剂，目前还在使用中的杀虫剂还有很多种，包括灭鼠剂、杀真菌剂、杀线虫剂和杀软体动物剂（这主要针对农作物和动物被菌类感染，或动物被线虫和蛞蝓等感染）。其中有些曾经造成人类中毒，导致意外中毒或被用于自杀，环境也遭到它们的污染。
详细讨论各种杀虫剂，已经超出本书范围，但有一个环境遭到污染的例子应该加以介绍。
防污漆和毒锡
藤壶是一种会附着在船壳底下生长的甲壳类动物，对船主来说，它们是一大问题，因为它们会减低船的速度，并破坏船壳。因此便发明了专用的杀虫剂（杀软体动物剂）来处理这个问题，三丁锡（tributyl tin ，缩写为TBT）便是其中一种。船主用含有TBT的油漆来油漆船底，让藤壶无法附着在船壳表面成长，但是少量的TBT会从油漆里溶解出来，扩散至海水中，结果造成水中的TBT含量高到足以杀死其他软体动物和水生物，尤其在港口这样封闭的区域里。其中一种比较特殊的受害者是狗蛾螺，它并非直接被致命毒素毒死，而是水中的TBT含量造成雌狗蛾螺发展出雄性特征，影响到这种螺类的繁殖，这种现象称为性别变异（imposex）。研究发现，1公升水只要含有1毫微克（即十亿分之一克）TBT，就会发生这种现象。
虽然最初认为，这种性别变异现象只局限在港口和小艇码头，但现在已经发现，像北海这般开放大海洋中的普通蛾螺也会出现这种状况。大约72种腹足类动物现在已经显示出遭到影响，部分族群的数目已减少到接近绝种的边缘，但对其他比较高等的生物，像鱼、哺乳动物、鸟类，则没有危险，因为它们能够有效分解和解除TBT化合物的毒性，软体动物则不行。
TBT被发现积聚在蛾螺体内，有些软体动物体内的TBT浓度，竟然是周遭水中含量的500 000倍。另外，TBT的半衰期长达近8年。而之所以会发生性别变异，是因为累积在体内的TBT会干扰雌性动物性荷尔蒙的代谢，因此造成雄性荷尔蒙睾丸素增加。其他类似的例子则发生在有机氯化合物杀虫剂（前文已介绍），以及其他的环境与工业污染物。这些在第五章会作更详细介绍。
杀虫剂残留在食物中？
除了担心这些杀虫剂会造成意外中毒或急性中毒事件之外，一般大众还担心这些化学物是否会进入食物中（请参阅第十章和第十一章）。使用杀虫剂不当，使食物遭到污染，导致严重疾病或死亡的例子时有所闻，例如使用含汞的杀真菌剂处理谷物种子，但这些种子并未播种，而是被当作食物吃掉，结果造成全世界许多地区多人死亡。六氯乙烷杀虫剂也曾造成类似意外。
正确地使用某种杀虫剂后，是否仍会存在着食物被杀虫剂污染的危险？使用杀虫剂来控制危害农作物的昆虫、鼠类或菌类，都有可能污染这些农作物或是用它们制作出来的食物。正确使用杀虫剂一般是使污染程度降到最低，只要用水洗一下这些水果或其他农产品，就可以达到去除杀虫剂污染的目的。但是因为食物会一直存在着被污染的可能性，所以政府单位会不断监测食物的安全性，检测食物里有没有杀虫剂的残留物，而且食物中允许的杀虫剂残留量，一定要远远低于会造成不良影响的含量，所以食物中所含的杀虫剂残余量造成食用者不良反应的几率是相当小的（第六章会对此作进一步讨论）。
虽然杀虫剂的毒性是设计原意，但它们的毒性是有选择性的，只会对草或昆虫有效。跟任何化学物的情况一样，剂量多寡极其重要，如果人们不断暴露在大量的杀虫剂下，一定会中毒。只要正确使用，大部分的现代杀虫剂都相当安全。只有使用错误时，才会在动物或人类身上产生毒性反应，DDT所造成的问题就是最好的例子。因此，对所有生物来说，所有化学物的毒性并不都是一样，某些动物对某种化学物比较敏感，其余的则比较有抗药性。
居住在日本九州水俣市及邻近地区的渔民和他们的家属注意到，他们家养的猫生病了，气息奄奄。而他们自己也开始出现奇怪的症状：记忆力衰退、动作不协调、视野缩小、听力变差。事后针对因此而死亡的死者进行解剖，发现他们的大脑皮质细胞皆受到损害。
这个事件发生在1950年代初，是当地附近一家工厂排出物造成的汞污染结果。这是全世界严重的环境污染灾难之一。
汞：污染与中毒
对汞这种物质，有很多种描述方式，但以下这种最适合用在这里：“最热、最冷、神效治疗者、邪恶谋杀犯、灵丹仙药和致命毒剂，既会奉承你又会对你撒谎的朋友。”它是以水星（Mercury）命名的一种金属，跟其他金属不一样的是，它在常温时（一般室温或21℃时）是液体，亚里士多德给它的拉丁文名称hydrogyrum （因此化学代号为Hg），意思便是指液状的银子。
汞以多种形态存在，每一种形态都有毒性。液态汞会蒸发，当它的蒸气被吸入并吸收后，它会在这一阶段进入脑中，造成脑部受损。另外，汞盐（无机汞）可以经由肠子吸收，进而伤害到肾。它也可以以有机汞的形态存在，这时它是这种有机化合物的一部分。每一种形态的汞，毒性都很强，会伤害脑与神经系统。它的用途很多：可以用在科学仪器中、可以用来制造电池、可以在生产氯、采矿时以及其他工业制造过程中使用。
案例：毒死切利尼
“汞是两面刃”的说法，我们可以从16世纪伟大的雕刻家班文托?切利尼 （Benvenuto Cellini）的生平故事中看出。他是制作出真人比例大小铜像的第一人，他相当风流，因此在29岁时就感染梅毒。他拒绝用当时流行的汞来治疗，改而服用零陵香（guaiac），这是从一种植物的木材提炼出来的，被认为对治疗梅毒很有效。但事实上，这种药并没有任何效果，切利尼的情况越来越恶化。
他的一些仇人等不及看他慢慢死于梅毒，计谋早点送他上西天，于是邀请他共进晚餐，在他的食物中下毒。他因此病得很严重，医师发现他是被人下了升汞（氯化汞），造成消化道严重受损。不过，切利尼后来还是逐渐复原，更让人惊讶的是，原本的梅毒病情也跟着消退。下毒者使用的剂量显然没有高到足以毒死他们的仇人，却刚好足够杀死造成梅毒的寄生虫。这也再度证明强调剂量重要性的巴拉塞尔士原则。
金属汞造成的问题多数发生于密闭空间、工业生产过程或实验室中，大多造成工业危险而非环境问题。金属汞是天然产生的（在西班牙和斯洛文尼亚都有开采），不过，用汞来开采金属则可能对环境造成破坏，像在巴西，就是用汞从河流沉积物中提炼出黄金。使用汞的过程中，会从金属汞产生有机和无机汞，接着就会被释放到环境中。
早期炼金术广泛使用金属汞，近代则用来制作一些科学仪器，像气压计，一直到现在还在继续使用。因此，科学家其实一直身处暴露于汞蒸气所造成的急性和慢性影响的危险中。金属汞会在室温中蒸发，然后人们就会在吸气时经由肺吸收，其所产生的影响包括记忆力与食欲丧失、失眠、沮丧和产生妄想，另外，牙龈出血和肠胃不舒服，也都是常见症状。这些症状全都曾出现在著名科学家牛顿身上，且确实在他的头发中发现含有很大量的汞，尽管如此，他还是活到85岁高寿，当然，他的脑力仍是毋庸置疑的！
无机汞（如汞盐）大部分都能够在水中溶解及扩散，因此也就会在环境中扩散。如果汞浓度很高，当然就会对野生动物和人类产生毒性，但如果在大量水中扩散，就比较不危险。不过，在某些情况下，无机汞可能会转化为有机汞（请看下文）。无机汞一直被当作泻药使用，还以甘汞[氯化亚汞（mercurous chloride）]的形态用来治疗梅毒（请参阅案例），升汞[Corrosive sublimate，也就是氯化汞（mercuric chloride）]则被当作消毒剂使用，有些中国传统医药仍然含有这种成分。
不同形式的无机汞被用在工业与电池生产中，并且被当作一种催化剂。硝酸汞（mercuric nitrate）以前被用在制革厂和毛皮工业（请参阅第七章）。很明显的，这会造成污染和人类中毒。不过，有机汞才是最可能和环境污染联系在一起，并造成问题的汞形态。这是因为，有机汞能够溶于脂肪，并会经由食物链累积于动物体内。严重的环境汞污染和中毒事件，可以清楚说明这点。
水俣病
水俣市是位于日本最南端九州岛八代湾的一个工业城市，城里有一家工厂，多年来专门生产化学物氯乙烯（vinyl chloride，用来制造塑料PVC的原料，请参阅第七章）以及乙醛。在制造过程中会使用无机汞（氧化汞）作催化剂，而工厂排出的废水中含有无机汞，同时可能还有一些有机汞（甲基汞），这些都是工厂中化学反应的副产品，全都随废水排入水俣湾（图11）。
图11：从日本一家工厂排出的汞，如何污染水俣湾的鱼类？这些废水含有无机汞，从工厂排入湾中后，并没有在海水中扩散，反而在湾底形成沉淀物，湾底的微生物则把汞转变成毒性更强的甲基汞。甲基汞累积在鱼类体内，人类再捕食这些鱼，就把甲基汞摄入体内。
无机汞虽然有毒，但本来应该会在水中消散，却因为混合了其他排出物而变成污泥，沉淀在湾底。汞会在这里被微生物转变成和无机汞相当不一样的有机汞，有机汞不溶于水但溶于脂肪，因此很容易被海中的浮游生物和其他微小生物吸收，而它们本身则是贝类和小鱼的食物。因为不断吃下被污染的食物，导致越来越多的甲基汞含量累积在这些贝类和小鱼体内，而它们又会被更大的掠食性鱼类吃掉，这些甲基汞辗转通过这种方式进入食物链的更上层，最后造成甲基汞的生物累积和生物放大，这些鱼类体内累积的甲基汞浓度竟然是周遭海水的10 000—100 000倍！
日本人饮食中鱼类占了极大比例，当地渔民和他们的家属吃鱼的数量自然又比大部分人多。渔民在水俣湾的海水中捕捉鱼类和贝类，而该地区的海水已经被证明遭甲基汞严重污染。1956年，后来被称作水俣病的第一个病例被报道出来，接着，其他人纷纷向医师和医院报到，报告他们的各种病情，像肌肉不协调、说话困难等等。因为这些住户们家里养的猫也吃鱼，所以也出现类似的症状。
连续好几个病例出现后，有关单位展开调查。熊本大学（Kumamoto University）研究人员指出，这种病是源于鱼类和贝类所传播的一种严重金属污染。在此同时，水俣市医院院长细川医师则根据大学的这项理论进行他自己的实验，他把这家生产乙醛的工厂排出的废水拿来喂猫，结果这些猫出现类似症状，他解剖它们进行病理检验后，还检测出其余变化。
设立这家工厂的公司“窒素水化学公司”（Chisso Minamata Chemical Company）通过细川医师的这项研究开始察觉这个问题，到了1959年，已经知道水俣病可能是他们工厂的废水所造成；1960年，从海鲜中检测出甲基汞；1961年，从这家工厂取出的沉淀物里也检测出甲基汞；到了1968年，这家工厂终于停止生产，同年，日本政府宣布调查意见，认为这种病是因为吃了被污染的鱼类和海鲜，摄取甲基汞所造成。
这场环境灾难造成70多人死亡，2 265人中毒，这些受害者出现很多神经性的症状，像记忆力丧失、情绪不稳，以及失去肌肉协调能力。然而，一直过了很多年之后，这家公司才负起责任，赔偿受害者。
甲基汞造成畸形儿
水俣湾污染事件中最悲惨的一件事，就是甲基汞污染对胎儿的影响。因为吃鱼和海鲜而受到甲基汞污染的某些母亲，生下严重畸形的婴儿，症状类似小儿麻痹症，像脑性麻痹和智力迟钝，有些婴儿甚至在出生后完全瘫痪。这种情况甚至会发生在本身未出现中毒症状的母亲身上，这也是致畸胎性的一个特性。
汞会被传送进入脑中，并在脑中和含有硫磺的蛋白质交互作用，例如跟神经功能有关系的酶。甲基汞具脂溶性，使得它很容易就能进入胚胎和它的神经系统，妨碍胎儿的头脑和脊椎神经发育。脑部和神经系统基本酶的活动，对胎儿的发育极其重要。
类似事件也发生在日本的其他地区，东京西北方的新潟，昭和电工公司（Showa Denko Company）经营的另一家工厂也同样生产乙醛，并且把工厂废水排入当地的阿贺野川（Agano river）。1965年当地出现了多起与在水俣市发现的相同病例，在这一个事件中，共造成690人中毒，等到受害者出面时，工厂早已停止生产这项产品，也不再污染河川。
这些悲惨案例，是工厂把含有某种已知且毒性很强物质的废水排入海中或河流，所造成的结果。这些污染之所以更为严重，是因为被排放出来的汞被转变成毒性更强的形式，而且比无机汞更容易累积。日本政府禁止在这些被污染地区捕鱼，渔民生计受到影响，后来在1974年到1990年之间，对这些地区水域进行疏浚，除掉海湾湾底被污染的沉淀物。
1961年，水俣湾的鱼类汞含量高于16 ppm，1969年则降到0.4 ppm（政府先前规定的容许含量）。根据日本环境厅环境卫生局的统计，每年赔偿受害者的金额、环境清洁费用，以及对渔民的补偿费，将近120亿日圆，相当于防制环境污染措施实施经费的100倍。当然，这笔钱并不能充分反映出受害者的悲惨情况，却可以显示出工业公司无法规避的环保责任。
另外还有几次有机汞中毒的案例，其中最严重和最受瞩目的一次于1970年代早期发生在伊拉克，当地人们误用了本来打算在春季播种用的进口小麦及大麦。这些大麦及小麦皆曾用甲基汞杀真菌剂处理过，尽管包装上印有警告语，警告这些谷物不可以用来制成面粉，但这些警告语并未受到重视，这些种子最后还是磨成面粉，制成面包，结果共有6 500人受害，约500人丧生。科学家在研究过庞大的中毒人口后，终于能够明确定义出有机汞中毒的症状，包括手指和脚趾有刺痛感（感觉异常）、肌肉缺乏协调（运动失调）、耳聋和丧失清楚表达语意的能力（口齿不清）以及血中有很高的汞含量。
由于掌握了这些资料，因此能够在人类身上建立起“剂量—反应关系”，这种关系是线性的，但每一种症状都不一样，每一种特定效应的门槛都不相同。对死者进行的解剖显示，脑部的神经细胞出现衰退迹象，尤其是那些跟视觉相关的神经细胞。跟水俣湾的中毒事件一样，有些中毒母亲生下的婴儿，也出现脑性麻痹和智力迟钝的症状。
同样的，把这些被污染的谷物拿去喂牲畜，如喂猪，然后再吃下猪肉，也会造成中毒。这种情况于1969年发生在新墨西哥州，某家庭里的孩子们出现神经病变，在母亲子宫内被感染的婴儿出生时脑部受损。结果发现，这名新生儿尿液中的汞含量是母亲的15倍。另外也发现，发育中胎儿红血球的甲基汞含量是成年人的70倍。甲基汞会在人体内停留很长的一段时间（它的半衰期大约是70天），并且特别局限在肝和脑。
使用有机汞当作杀真菌剂来处理种子，也会造成鸟类中毒，导致汞累积在食物链里，因此食物链最上层的掠食者也会成为受害者。在某些国家，因为鸟类死亡事件频传，因而禁止使用多种有机汞化合物替种子消毒。资料显示，从1840年以来的100多年里，像苍鹰和冠鸟这些掠食性鸟类体内的汞含量已经增加了大约10倍（图12）。
图12：过去100年来鸟羽毛（取自瑞典一家博物馆）汞含量的增加幅度。
其他的污染来源包括从制纸工厂排放出去的废水。工厂在制纸过程中，会在纸浆内使用含有有机汞的杀真菌剂，废水因此污染了河川。掠食性鱼类的汞含量通常高于非掠食性鱼类（原因和掠食性鸟类相同），特别是在比较没有潮汐的封闭水域，如地中海。
根据汞的半衰期和已知的毒性含量，加上必须考虑的安全因素（请参阅第十二章），就可以计算出每天可被接受的汞摄取量约为每天0.1毫克，相当于吃200克汞含量0.5 ppm的鱼。有时候，在北美密歇根湖及瑞典海岸外的鱼，其汞含量也不时被发现是这个含量的10倍。因此，大量地吃某种鱼类可能就会增加遭受汞污染的危险，尤其是容易受到感染的人群，如怀孕妇女。英国食品标准署便建议怀孕妇女节制鲔鱼的摄取量，并避免吃某些特定鱼类，比如剑鱼（swordfish）（剑鱼的甲基汞含量，可能约为鳕鱼的20倍、鲔鱼的6—7倍）。
最后，应该指出环境中的有机汞不完全是人类活动造成的，因为微生物也会把天然产生的金属汞或无机汞，比如在斯洛文尼亚某些岩石中，转化成有机汞。
为什么不同形态的汞会造成不同影响？
答案主要在于它们的分布与特性。天然汞（液态汞）为挥发性，会被吸入。当一定分量的天然汞进入体内时，它会跟着进入体内组织，如进入脑部造成损坏引起头痛，同时也可能会破坏牙龈和牙齿。液态汞如果被胃吸收（当小孩子拿着温度计放进嘴里咬，并且把它咬破，就会发生这种情况），并不会造成太严重的后果，因为过一段时间后，它就会随着残渣从肠子里排泄出去，只有极少量会被吸收进入血液中。无机汞，例如存在于盐中的氯化汞（也被称作升汞），会从肠子里被吸收，并有足够的含量进入血液中，和含硫的化合物结合在一起；虽然肾一开始可以解除这些无机汞的毒性，但它们会递降分解（degrade），并产生天然物质的仿制品，让它们被送进细胞中，这时就会造成重大破坏。不过，无机汞并不会进入脑中，因为它不溶于脂肪，所以无法穿越血脑屏障。
有机形态的汞，像造成水俣病的甲基汞，和另外两种形态的汞不一样，它很容易溶于脂肪，因此能够轻易进入脑部和神经系统（请参阅第一章）。再度强调，在体内和天然含硫物质交互活动相当重要。这种交互作用的产品会模仿一种氨基酸，形成进入脑中的特别运输系统。如此一来，汞就像藏身在特洛伊木马的战士，得以进入脑中，一旦进入，就会破坏脑部的基本功能。
所有形态的汞都会和硫原子交互作用，这在像酶这样的蛋白质作用中经常占有很重要的地位。特别是其中一种酶，钠离子钾离子腺苷三磷酸酶（Na，K-ATPase），被认为是甲基汞的特定目标之一，这和钠与钾这样的离子活动有关系，对神经功能极其重要。严重中毒的受害者脑部某些区域的神经细胞会被破坏，有些受害者脑部的汞含量达到50 ppm。
这三种不同形态的汞在人体内的分配方式不一样，也就造成三种不同的效应。
砷
长久以来，这种元素和中毒扯上关系的次数，远超过任何其他元素。著名的推理小说家阿加莎?克里斯蒂就把她的一出剧本命名为《毒药（砷）与老妇》（Arsenic and Old Lace），大文豪福楼拜的小说《包法利夫人》中的爱玛?包法利则是用砷化合物自杀。有关砷中毒的这一类故事，会在第九章更详细讨论。
跟汞不一样的是，砷造成的严重中毒，大部分都是由水中的天然污染物造成，而且这种污染物是无机砷，通常比有机砷毒性更强。砷可在多种矿物中发现，像雌黄、雄黄（硫化砷），以及砷酸铅和二硫化铁，可能都含有砷。大气中的砷，是由火山和一些微生物天然形成，有些微生物会把无机砷转化成挥发性的有机砷化合物，如甲基胂。有机砷也会出现在环境中，例如存在鱼类体内，因此便可能被人类摄取。事实上，有些海鲜，像蚌类和虾类，它们体内的砷含量可能超过100 ppm。
砷污染也可能是工业活动造成，大气中大部分砷来自燃烧矿物燃料。砷一直被用作农药、杀虫剂、洗羊药液、捕蝇纸、木材防腐剂、玻璃制剂，现在也被用在半导体产业。中国人在几世纪前就已经用它作为杀虫剂。世界各地对砷的商业用途，大部分都用在各种杀虫剂中，这无可避免导致砷对环境的污染。
大规模砷中毒事件，肯定都是人类活动所造成，例如1900年发生在伯明翰的啤酒饮者中毒事件，约6 000人中毒，70人死亡，中毒起因是制作啤酒的葡萄糖被砷污染。葡萄糖制作过程中必须用到的硫酸被二硫化铁污染，这一批啤酒因此含有约15 ppm的砷；如果喝了6品脱（约3.4公升）这批啤酒，等于摄取了45毫克的高危险剂量。一开始，这些因为喝啤酒而出现身体不适的受害者，被认为是因为酒精而患了末梢神经炎。后来一位名叫雷诺斯的医师，很机警地认出，这其实就是砷中毒，因为砷中毒也会出现很相似的症状。
砷自环境对人类造成的最重大的中毒事件，就是在孟加拉、印度和中国等国的地下水砷污染，孟加拉的情况尤其受到注意，这样的污染事件所引发的问题会不断衍生。
阿布杜?卡山掀开绿叶制成的“绷带”，露出手掌上很大的一个瘤。他过去20年来都喝村里那口井里的水，而井水中含有砷，所以，他的癌症很可能就是这种含砷的井水造成的。他的6个子女中，有5个也有皮肤病变和黑色素瘤，都和砷中毒有关系。
地下水含砷，是因为地下水流经岩石时，挟带了这些岩石中矿物质（像二硫化铁）的砷，而存在水中的砷，主要是无机砷形态，像亚砷酸盐（arsenite）和砷酸盐（arsenate）。除了孟加拉，砷污染（水中砷含量超过WHO 规定的0.01 毫克／公升）也发生在世界各国，包括美国、澳洲、芬兰、阿根廷、智利、匈牙利、墨西哥、秘鲁和泰国。在美国，约有13 000 000人的饮用水，砷含量接近这个标准值。
在印度的西孟加拉邦，有些地区地下水的砷含量超过0.05毫克／公升，且超过1 000 000人饮用这些地下水。在孟加拉，饮用含砷量超过0.05毫克／公升地下水的人口在28 000 000—35 000 000之间，有些地下水的砷含量可能还高达安全值的100倍。
之所以会造成如此大规模的中毒问题，是因为孟加拉政府当局想要解决饮用水的卫生问题，防治地下水被细菌污染造成的疾病，像霍乱、伤寒、痢疾和肝炎。过去30年来，孟国政府不断开挖凹陷式的深井，希望用这些井提供安全的饮用水，他们不再使用会被细菌污染的开放式露天水井以及露天水塘。这项计划相当成功，上述传染病发生的次数大为减少。但不幸的是，施行这些计划的人并不知道，在开凿时因为必须钻凿岩石，因而也凿出受砷污染的地下水。孟加拉人民在摆脱水中细菌带来的传染疾病后，却换来砷中毒。高达九成的孟加拉人（约130 000 000）饮用井水。从1970年代开始，因为人口大量增长，以及不断开凿新井，饮用砷污染井水的人数大幅度增加。因孟加拉缺乏高感度与便宜的仪器测试砷含量，同时也不知道要从何处取得更安全的饮用水，使得这个问题更加复杂。
长时间饮用含砷饮用水（长期暴露于砷）的结果，最初会出现皮肤病变，包括皮肤颜色改变和增厚，最后造成皮肤癌，也会引发肾脏癌和膀胱癌，估计有100 000人因为饮用被砷污染的饮用水而出现皮肤病变，如果水中的砷浓度在0.05毫克／公升（印度和孟加拉的国家标准），致癌的几率就会大增。在中国的部分地区，砷中毒还造成乌脚病，血管遭到破坏，导致组织产生坏疽及坏死。
戴奥辛（TCDD）
戴奥辛的毒性极强，是最让人害怕的物质之一，它并没有任何用途，只是一种单纯的污染物，但毫无疑问，它是人类活动造成的最毒物质。不过，它并不是最毒的化学物（这个不幸的光荣属于植物性毒物蓖麻毒素，紧接在后的是肉毒杆菌毒素。请参阅第六章和第十章）。
戴奥辛是人类活动造成的，例如焚烧木头时。它们是一群化学物，总数约有75，化学名称叫二氧化二苯（dibenzodioxins）。其中只有少数几种被认为毒性特别强，最强的是TCDD（四氯二氧化二苯，tetrachlorodibenzodioxin）。很多种人类活动都会产生戴奥辛，例如化学合成、焚烧PVC这类塑料产品，以及工业上用氯漂白纸张。燃烧废弃物时也会产生戴奥辛，例如汽车引擎。主要的戴奥辛来源有以
戴奥辛的中毒症状
戴奥辛会在动物身上造成很多不好的影响。对不同种类的动物来说，戴奥辛的致命剂量有很大的不同。对天竺鼠来说，只要其体重每千克含有0.5微克的戴奥辛，就会让它们死亡，但若是仓鼠（欧洲和亚洲产的一种大老鼠），则要10 000倍这样剂量才能对它们产生相同的效果。暴露于戴奥辛的动物会产生多种变化，包括体重减轻，肝脏发生变化，特别敏感的胸腺，则会出现萎缩。天竺鼠之所以比仓鼠敏感，原因之一是器官敏感度不一样，戴奥辛在天竺鼠体内的半衰期是94天，也比仓鼠的15天长得多。胸腺遭破坏后，会造成免疫系统的效能衰退。戴奥辛也会影响生殖系统，即使是每天只暴露在体重每千克 0.001 微克的低浓度下，也会改变雌激素含量，减少精子的产生，如果怀孕的动物暴露在戴奥辛中，就会造成畸胎。最后，它也会在动物身上造成癌症，不过，事实上，它除了会增加某些癌症的发生率，也会减少某些癌症的发生，这表示，它可能只是一种辅致癌物（co-carcinogen）或是促进物（promoter），而不是癌症的创始物。戴奥辛的某些毒性效果，像对胸腺的影响，则是经由和某种受体交互作用来传递的。
在人类身上，最主要的影响则在皮肤，暴露于戴奥辛的人会出现严重的痤疮，就是所谓的氯痤疮（chloracne）。意大利塞维索（Seveso）的一些儿童，以及英国无烟煤工厂的工人，都因为暴露于戴奥辛中，测出免疫系统发生变化。人类对戴奥辛的敏感度是不是比其他哺乳动物更高或更低，没有明确的证据，不过，从已知的证据来看，人类确实比很多哺乳动物更不敏感。
下几种：氯苯酚产品、加氯消毒的除草剂产品、燃烧PVC、燃烧木头、汽车排放废气、焚化炉、制造纸张及漂白、制造杀虫剂及木头防腐剂。
因为来源如此多，所以环境中到处都可以发现戴奥辛，且由于现在拥有更敏感的分析技术，更可以在纸张、母乳、食物、空气、泥土和水中检测出戴奥辛。我们在前面已经了解过，虽然有了精密技术可以测出某种化学物的存在，并不表示这种化学物在所测得的含量上就是有毒的，但是因为现今的技术已经在各处都测出少量戴奥辛，所以戴奥辛毒物已可说是地球上头号危险物。
氯苯酚（chlorophenol）的生产过程，是第一种会产出大量有毒副产品戴奥辛的化学生产过程。氯苯酚是在20世纪出现，用来取代毒性较强的酚（石炭酸）成为消毒药，其中的TCP （2，4，6三氯酚）更在英国被广泛使用（我母亲便在家中频繁使用），用来处理刀伤和擦伤，或当作漱口水，并且还有药锭（现在还买得到）。不过，在制造这种消毒剂时，会产生戴奥辛污染物，其中包括TCCD和TCDF这两种毒性最强的副产品。一直到发现这种污染情况后，才知道TCP含有戴奥辛，但这是否会引发任何健康问题，则没有人可以证实，在这种产品问世后，并没有出现跟它有关的畸形胎或癌症。
制造用氯消毒的化学物时，像除草剂2，4，5-T，也会产生戴奥辛污染物，包括TCDD（请参阅第四章）。
人类暴露于戴奥辛
已有多起人类因为暴露于戴奥辛而受到毒害的案例，大部分都是工业意外造成的。第一起被报道的案例，发生在1949年西弗吉尼亚州尼特洛市一家生产除草剂工厂的意外事件中，有120多名工人暴露于戴奥辛，皮肤出现无法复原的氯痤疮，这是暴露于这种化学物后会出现的典型皮肤病变。辛辛那提大学的环境卫生研究所对这些工人持续追踪达30年之久。但这群工人不但没有出现不良效应和健康受损的情况，反而比没有暴露于戴奥辛的人活得更久，生病的次数也比较少。
后来又发生一件意外，地点在德国巴斯夫公司设在路德维希港、生产三氯乙烯的工厂，共有250人意外暴露于戴奥辛，其中一半出现氯痤疮。对这些受害者的后续追踪发现，死于癌症的人数超过预期。1963年荷兰发生另一起意外，其中4人先是出现氯痤疮，不久后死亡，可能就是暴露于戴奥辛造成的。1968年，英国科莱特无烟燃料化学工厂（Coalite Chemicals Factory）也发生意外，8个人出现氯痤疮。
以上这些意外事件，到目前为止，受害的只有生产氯苯酚或2，4，5-T的工厂工人，但在1967年，发生在意大利的一次意外，还波及了工厂周遭的居民。这次意外发生在米兰附近塞维索市的伊美沙（Icmesa）化学工厂，厂内的安全管制系统发生故障，使得制造三氯酚的反应槽压力大增，导致槽内的物质外泄，形成乌云笼罩在塞维索市上空。这片乌云，大部分都是2，4，5三氯酚，被可能高达16千克的戴奥辛污染，其中至少有3千克落到约有17 000个居民的居住区。在污染最严重区域的泥土中，检测出戴奥辛浓度高达每英亩几百毫克。
大量的动物，包括宠物、羊、兔子，估计约2 000只，在暴露于戴奥辛后死亡。意外发生后，相关单位的反应及处理都很缓慢，可能是因为意外刚好发生在夏天的某个周末，一部分官员不在城里。幸运的是，这次意外没有人死亡，但有很多人出现氯痤疮，尤其是小孩。约250人被撤离，其中约180人出现氯痤疮，约有150位怀孕妇女暴露于戴奥辛，其中有些人选择堕胎，但没有人流产，后来出生的婴儿也没有跟戴奥辛有关的畸形儿，那段时间畸形儿的发生比例并没有特别高。后来对当地15 000多个妇女的生产进行调查，包括居住在最靠近工厂和暴露情况最严重的那些妇女，再度发现，畸形儿出现的比例并未超出预期。米兰大学的职业卫生研究所在灾害发生后，对当地市民进行长达10年的追踪研究，结果发现这些居民罹患癌症的比例并没有出现重大改变，只比预期多出两人。某几种癌症的发生率是有增加，但主要是男性的肝癌和女性的胆囊癌；男女两性的胃癌和直肠癌，以及女性的乳癌和子宫癌，发生率则相对减少。最近一次更大规模的研究发现，和一般人口比起来，暴露最严重的这些人罹患癌症的情况并不会比较多，只有那些暴露较小的受害者当中有一些人罹患某些比较罕见的癌症。不过，戴奥辛己经在大众脑海中牢牢印下极度危险污染物的影像，并且是环保人士心目中最憎恨与畏惧的东西，戴奥辛已取代了DDT原来的地位。
大约同一时间，很多越战退伍老兵出现很多疾病，健康情况也恶化，人们开始怀疑，是否是他们在越战期间暴露于戴奥辛的缘故。除草剂2，4，5-T在越战期间被当作落叶剂广泛使用，并且含有戴奥辛污染物（TCDD）。这种落叶剂叫做橘剂，混合了2，4-D和2，4，5-T，其中戴奥辛污染物的平均含量是2ppm（范围从0.5ppm至47ppm）。在最近这段时间，橘剂内戴奥辛污染物的含量不断减少，最后减少到只有0.02ppm。橘剂是从飞机上向地面的大片树林喷洒，接触到这些落叶剂的士兵和飞行员就有可能暴露于污染这些落叶剂的戴奥辛。喷洒了这些落叶剂地区的越南老百姓，暴露的程度当然更严重，因为这些2，4，5-T落叶剂就像下雨般洒落在他们身体和房屋上。被喷洒最多落叶剂的北越地区后来发生畸形儿的比例确实大为增加，但这种情况的真正原因还未确定。
根据目前已知的橘剂使用量推断，在越战4年当中，约20千克的戴奥辛污染了将近2 500 000人；相当于一年一英亩土地受到2毫克的戴奥辛污染。相对的，塞维索工厂四周暴露最严重地区的戴奥辛浓度从400毫克／英亩到20 000毫克／英亩。塞维索这些居民的戴奥辛暴露程度比越南百姓多了很多，但对他们的健康却未出现长期的不良影响。
那些负责把橘剂搬上飞机，以及事后清除散落橘剂的越战美军，最有可能被戴奥辛污染，其中有部分人员的确曾出现氯痤疮这种戴奥辛中毒后的最常见症状。不过，美国的疾病管制中心无法证实某些特定的健康问题和在越南服役，尤其是被橘剂污染之间，有任何关系。对这些曾经接触过橘剂的越战退伍老兵进行的血液分析，也未发现其中的戴奥辛浓度比一般人高。美国空军进行的研究也发现，那些在越战期间处理过橘剂的空军人员，并未出现任何免疫系统失常的情况（这也是被戴奥辛污染后的常见症状）。
当然，制造2，4，5-T的工人也暴露于戴奥辛，他们的部分疾病和这种除草剂有关系，包括癌症、氯痤疮和其他皮肤病变。
在塞维索意外事件之后，美国也发生了两起跟戴奥辛有关系的意外事件。第一起发生在“爱情运河”（Love Canal）社区，位于纽约州一处旧化学废弃物堆置场上面的一个小社区，靠近尼加拉瀑布。当地土壤还有一些化学物残留，包括戴奥辛，并且渗透到运河中，并不知道到底是哪几种戴奥辛，但运河中的戴奥辛浓度应该很低，因为戴奥辛不易溶于水，估计它的可能浓度是0.2 ppb。
1978年，塞维索事件发生后不久，那时橘剂的新闻正炒得火热，所以当地居民开始怀疑，出现在他们身上的很多症状，包括癌症、脑部受损、气喘，以及畸形胎儿，可能都是运河中的戴奥辛引起的。纽约州卫生委员会随后发表一篇报告《爱情运河：公共卫生定时炸弹》，并要求最靠近运河的居民搬迁。美国环境保护署接着宣称，这种情况确实是一大危险。当地民众因此更加恐惧与惊慌，卡特总统于是宣布，“爱情运河”社区为紧急地区。未搬离的1 000位居民被紧急撤离，运河马上进行疏浚，移除被污染的废弃物。但在美国疾病管制中心对当地居民进行调查后发现，他们生病的比例并未高过一般人。
另一起事件是，在密苏里州的时代海滩（Times Beach），从一家生产氯化物工厂取得的污泥被当作建筑材料铺到道路上，之后附近的梅勒梅克河（Meramec River）泛滥，河水把受戴奥辛污染的泥土冲到民宅和商店，环保署的科学家身穿防护衣赶到镇上，检测污染情况。这当然引起恐慌，美国政府最后以3 300万美元买下整个小镇。科学家对当地居民进行戴奥辛检测，发现他们体内的戴奥辛浓度并没有高过一般人，调查也发现，当地癌症和畸形儿的发生率也不比其他任何地区来得高。
现有的信息显示，在塞维索，没有任何死亡可以被认为跟戴奥辛有关系，癌症、畸形儿或其他疾病也没有真正增加。大家都知道，塞维索意外造成的戴奥辛暴露值相当高，而且有数百只动物因而死亡。这显示，人类对戴奥辛影响力的敏感度，远比大部分哺乳动物低。目前已知的是，有些种类动物对戴奥辛的敏感度比其他动物低得多，例如仓鼠对戴奥辛的敏感度就比天竺鼠低了至少5 000倍。
也许，人类对戴奥辛的敏感度比较近似仓鼠，而恒河猴的敏感度则比较高，在这方面并不适合类推至人类身上。虽然戴奥辛是毒性很高的化学物，我们应该尽一切努力来减少暴露，但最近发生的几次意外可能造成我们过度担忧和恐慌，进而期望把暴露程度减少到无法检测的数量，这可能都是不需要的，而且还有一些被检测出来的戴奥辛是天然形成的。戴奥辛也会在母乳中被检测出来，有时候，它的浓度还会超过卫生单位规定的标准，但对新生儿来说，吸食母乳的好处，已经远远大过这些危险（请参阅第十二章）。塞维索意外造成的问题可能还未结束，因为有些癌症必须等上好几年后才会发作，未来几代的后代子孙们也有可能还会受到影响，因为人类的生殖系统对戴奥辛特别敏感，生殖功能也许会衰退。不过，这样的影响看起来似乎越来越不可能，而且，很明显地，戴奥辛其实并不像人类所担心的那般毒。
PCBs和PBBs
跟戴奥辛和DDT一样，在一般人心目中，PCBs和PBBs这两种化学物，都被看成是污染环境和令人不舒服的化学物。它们到底是什么东西？PCB（多氯联苯）是polychlorinated biphenyl的英文缩写：它是两百多种物质的总称，随着不同氯原子个数和组合方式的不同，可以形成两百多种物质，称作同族元素（congeners）。制造出来的PCBs混合了各种产品，而这些产品的分子中则有各种数目的氯原子。PBBs是类似于PCBs的化学物，叫做聚溴联苯（polybrominated biphenyls），有各种溴原子跟联苯联结在一起。
PCDDs和PCDFs
多氯二氧化二苯（Polychloro-dibenzodioxins）和多氯代二苯呋喃（polychloro-dibenzofurans），基本上都是污染物，当含有氯元素的化学物被合成或加热时，就会产生毒素。这一类的物质很多（PCDDs有75种同源异构物，PCDFs则有135种），氯原子的数目各不相同，全都是同族元素。在某些情况下会出现某些复合物，原子数相同，但排列方式不同，这叫做同分异构物（isomer）。
TCDD（2,3,7,8-tetrachlorodibenzodioxin）全名叫四氯联苯戴奥辛，通常简称戴奥辛，在这些化学物中毒性最强，其他化学物的毒性强弱则通过与它相较来判定。这就是所谓的毒性当量因子（toxic equivalency factor），或者简称TEF，适用于混合剂，以及单一种化学物。
PCDFs和戴奥辛很相似，而且毒性也相当强，尤其是2,4,7,8-四氯联苯戴奥辛（2,4,7,8-tetrachlorodibenzofuran），不过它的毒性不像TCDD那么强。在日本和中国台湾的米油中毒事件中，它们都被发现是PCBs的污染物，而且在PCBs中的浓度超出平常。PCDFs跟戴奥辛和PCBs一样，有很多不同的同族元素和同分异构物。
对这两种化学物这样的叙述，并不能让我们了解这两种化学物是什么，以及它们为什么会在环境中造成问题。跟DDT和戴奥辛一样，PCBs和PBBs都不易溶于水，但能溶于脂肪，且因为它们含有很多氯（或溴）原子，所以它们不会被动物和其他生物分解。因此，跟DDT一样，它们也会累积在动物体内和环境中（并且也会发生生物放大和生物累积等现象）。以PCBs来说，它的生物放大因素会达到10 000或100 000倍；例如在北美的五大湖，湖中浮游生物体内的PCB浓度是0.002 5 ppm，但湖中鳟鱼体内的戴奥辛浓度则达到4.8 ppm，湖中银鸥蛋的浓度则是124 ppm（共放大了50 000倍）。
因为PCBs的化学性很稳定，在黏稠液状时的电阻很低，所以被广泛应用在电子设备中，像变压器和电容器，也可以用作塑化剂，以及用来作为唧筒中的液体，商品名称叫Aroclor 1242（这表示这种PCBs含有42%的氯）。PBBs则被当作抗燃剂（请参阅第十章）。PCBs广泛使用的结果，一些旧变压器等电子器材被废弃后导致人类暴露于这种化学物。它们不容易被分解的特性，致使它们存在于环境，以及存在于动物与人类的脂肪和组织中。它们的制造与使用，目前已经受到限制，但由于它们的强烈持久性，所以它们会继续在环境中存在很久。
对实验室动物所作的研究显示，PCBs的急性毒性很低，但对它长期暴露的结果，似乎会造成多种毒性反应。PCBs在商业上使用时，通常同时混合了氯浓度不同的多种化合物，氯的数目越多，毒性越强。它们也经常被其他物质污染，像二苯呋喃（dibenzofurans），这种物质跟戴奥辛很相似，毒性很强。人类之所以会长期暴露于PCBs，大部分是因为吃了被污染食品的缘故，特别是鱼，尤其是捕自湖中的鱼。这种情况已经在北美五大湖的研究中得到证实，因为湖中鱼类检测出的PCBs浓度很高。
PCBs对人类有潜在毒性，最初是在1968年引起大众注意，当时在日本西南部的福冈市有1 500多人中毒，原因是他们吃了用被PCBs污染的米糠油烹煮的食物。这并不是单一（急性）中毒事件，因为这些受害者使用这些被污染米糠油烹煮食物已经有3个月。这些米糠油之所以被PCBs污染，是因为制造米糠油的工厂机器内的化学物外泄。人们开始出现各种症状，这些症状后来被称作油症（Yusho disease）。各种症状中，最明显的是氯痤疮，戴奥辛中毒后也会出现这种严重的皮肤病变，受害妇女生下的婴儿也会出现这些症状。最后，有记录可查的油症病例共有2 000多人。
11年后，类似的案例发生在中国台湾的彰化和台中地区，当地的米糠油受到PCBs污染，同样有2 000多人中毒，并且也出现一种皮肤病变，被称作油症。从这些污染事件中，科学家终于能够计算出食用油被污染到什么程度就会对人类产生影响。在3个月内摄取超过0.5克的PCBs，就会造成中度到严重症状，摄取的最高总剂量上限则在3—4克。
对这些受害人口进行的研究显示，他们的免疫系统受到影响，这在实验室的动物身上也可以发现。这些变化（抗体与某些白血球的数量减少）造成受害者对细菌与病毒感染的抵抗力大为降低，被观察到的其他变化还有儿童的成长与发育缓慢，中耳的疾病在受害儿童身上相当普遍，同时还有更多行为上的问题出现，此外在某些男童身上，阴茎长度变短。这些症状中，有些则相当轻微。
对实验室动物针对PCBs（特别是四氯联3，3′，4，4′tetrachlorobiphenyl，缩写为TCB）甲状腺荷尔蒙含量的观察显示，似乎是因为TCB的一种代谢物和甲状腺荷尔蒙的甲状腺素很相似，因此，这两者就会竞相争取和某一特定受体结合。结果之一就是血中的甲状腺素和维生素A流失。有证据显示，在人类体内也有类似影响：母乳的PCBs含量增加，和母亲与婴儿体内某些甲状腺荷尔蒙浓度降低有关。
但是，发生在日本和中国台湾的油症，却有一个令人感到困惑的因素存在，就是其他化学物在污染时的角色，尤其是多氯代二苯呋喃（pentachloro-dibenzofurans，缩写为PCDFS）的污染。这些化学物和戴奥辛相似，已知毒性很高。它们被发现存在米糠油中，而且含量比平常在PCBs中发现的更高，因为PCBs在工厂中加热，后来被污染的米糠油被拿来烹煮时，又会再度加热。在日本污染事件中，PCDFs在米糠油中的含量，也高过中国台湾的污染事件。
在暴露事件发生11年后，在受害者体内仍然还可检测出PCDFs浓度，而且它们似乎比PCBs更高。日本油症事件发生多年后，受害者肝中也检测出PCDFs。还有，被保留在肝中的同质异能素和同族元素的毒性最强，似乎是因为它们更能抗拒代谢，因此更具持久性。
由于日本和中国台湾油症的某些症状（表2），比较类似由PCDFs引起的症状，而不像PCBs引起的，所以有人认为，PCDFs这些污染物才是罪魁祸首。事实上，受害者血中的PCDFs浓度和这些症状有关系，但血中的PCBs浓度则和症状无关。
虽然对实验室动物所作的研究显示，PCBs可能会致癌，但看起来它们似乎是促进物，而非致癌物，这表示它们会促进其他致癌化学物的致癌性。有越来越多的证据显示，在日本和中国台湾，那些暴露于PCBs污染物的受害者发生某些癌症的比例大为增加，这可能是因为米糠油中所含的PCDFs造成的，或是因为PCBs和PCDFs联合发动作用的缘故。
表2：受害者出现油症症状的百分比
症状受害者出现症状的比例（%）
氯痤疮、皮肤与鼻子色素沉淀82—87
流泪83—88
黄疸10
四肢麻木感32—39
听力受损
呕吐和腹泻17—39
长期气管炎、免疫抗体减少40
（新生儿）皮肤黄、成长缓慢、牙齿异常
以这个例子来说，了解受害者的暴露程度以及测出他们体内污染物的浓度尤其重要。在类似意外事件中，经常缺乏这方面的信息，因而几乎不可能把某些症状和某一特定化学物联结在一起。另外应该注意的是，在这两次污染中毒事件中，受害者暴露程度都相当高，但存在于环境中并且可能污染食物的PCBs（和戴奥辛）的浓度，都受到监测，浓度通常都很低，不可能造成重大危险，在意外污染事件发生后，甚至也还是如此（请参阅第十章的“戴奥辛与比利时家禽丑闻”）。在肉类也可能含有高含量，尤其以鱼肉的含量最高，特别是人工饲养的鱼类和鱼油。这些化学物的安全剂量上下限有很大的安全范围（请参阅第十二章）。
日本与中国台湾油症的PCDFs摄取量
造成日本油症的污染米糠油，每1克中含有5微克的PCDFs；在中国台湾，造成油症的污染米糠油，被测出每1克含有17微克PCDFs。因此，这些受害者每天的摄取量约为每天每千克体重0.1—0.2微克（微克／千克／天）；摄取量在0.05—0.1微克／千克／天时，就会出现油症症状。出现油症症状的受害者的PCDFs总摄取量，平均在3.3—3.8毫克。
污水中的药物
在河水里出现的药物，是一种不断在增加的污染物，而且已成为一种潜在问题，干旱季节更可以观察到这种情况，这时候的药物浓度会大为增加。这些药物的来源主要是服药者排出的尿液，这些药物随着尿液进入污水系统、河流，以及对部分污水进行处理的自来水厂。除非把这些药物除去，否则它们迟早会出现在我们的饮水中。自来水厂的污水处理过程并不一定能够除去污水中的药物，因为目前它主要的功能是去除污水中的细菌。人们最常服用的药物，像阿司匹林和乙酸氨基酚，当然会比使用量有限的处方药的数量来得多。有的药物如果剂量不高，并不会造成问题，比较危险的是避孕药中的类固醇，从1960年代起，妇女大量使用避孕药，避孕药的残余量已经可以在河水中发现，且可能是从污水来的。虽然在我们的饮水中还未发现大量的避孕药的残余，但这已经可能影响到河中比较敏感动物的内分泌系统。
性别错乱或内分泌失调
内分泌失调是由于化学物改变了荷尔蒙功能，因而对某种动物或它的后代造成影响。最近几年，某些科学家根据一些观察推论，环境中的某些化学物可能干扰动物的荷尔蒙系统，对人类可能也有相同影响。这些内分泌失调的现象，也许就是造成人类和其他动物生殖系统一连串官能障碍的原因。对野生动物的影响，已经有很完整的记录，因此可以在实验室复制，对人类的影响则较难以和环境中的化学物产生关联，有些关联仍有争论。对于可以造成荷尔蒙影响的化学物已经被释放到环境中，这一个共识，现在已经能够被广泛接受。像这样的化学物可能会模仿天然荷尔蒙发挥作用，对抗男性或女性荷尔蒙，因此改变自然界平衡。虽然从事这项活动的化学物已经可以在环境中检测到，但问题仍然在于它们的浓度是否高到会造成影响。英国早期的研究显示，把雄鱼放进笼子里，再把笼子放在靠近污水处理厂出水口处，这些雄鱼就会出现某些变化，它们会变得更雌性化，甚至变成雌雄同体（身体同时拥有雄性与雌性特征）。虽然这样的影响是发生在接近污水出口处，但这些化学物很可能会扩散出去，因为污水会和河水交汇，并且向外流出。
有一群化学物的浓度可能会高得足以造成危险，在很多国家的污水处理厂排出的废水中，都可以检测到乙炔雌素二醇（ethinyl estradiol），这是在避孕药中使用的一种合成荷尔蒙，另外还有一些相关的女性荷尔蒙，其浓度都在6 纳克／公升。在英国，从这些污水
英国河流中的内分泌干扰化学物
1994年，研究人员把装在笼子里的虹鳟鱼放进五条河流中。每一条河流都选了五个地点，其中一处选在废水处理厂的上游，一处选在靠近污水排出口，另外则隔着一定的距离分别置于下游的三处地点。结果发现，在这五条河流中，其中四条河流污水排出口的雄鱼体内检测出雌蛋白质的卵黄前质，剩下那一条河流的污水处理厂并没有接受工业废水。而在污水排出口的水量最大的河流，在它下游5公里处检测点的雄鱼也产生卵黄前质。同时也发现，英国河流出海口的雄鱼，像比目鱼，也有高含量的卵黄前质。泰茵河（Tyne）和梅塞河（Mersey）出海口鱼类的雌蛋白质的含量，是普通鱼类的10 000—1 000 000倍。
在这些调查中，怀疑在排出污水中的烷基苯酚（alkyl phenols）是最活跃的化学物，不过，因为有几处不同的废水处理厂把处理过的污水排入同一条河流中，所以可能还有其他几种内分泌阻断物。除了烷基苯酚之外，还发现有很多种化学物也会造成这样的影响，包括有机氯杀虫剂（像DDT）、有机锡化合物、邻苯二甲酸酯（phthalate esters）、工厂产物、戴奥辛、多环芳香族碳氢化合物、PCBs，以及天然或合成雌激素。
这些化学物或它们的代谢物，似乎是先模仿天然雌激素，然后再和雌激素受体结合，进而发挥作用，造成特定的影响，不过，一般来说它们比天然荷尔蒙的效力弱了一点。掌握这项信息后，科学家就可以用简单的试管实验来判断某种化学物是否有从事这种活动的能力。虽然这样的检测并非绝对准确，但却可以显示应该对哪一种化学物作进一步调查。
处理厂排出的废水，将浓度足以对生物造成影响的这些化合物带进河中，有人认为，这就是这些河中会出现雄鱼雌性化（阴阳鱼）的原因。它们造成的各种影响中，包括雄鱼的睾丸长出卵子、雄鱼身上出现雌性生殖器官，以及精子数目减少。
这些影响是无法复原的，而且可以在实验室里复制出相同的影响。现在发现，雄鱼会产生一种蛋白质，叫做卵黄前质（vitellogenin，这可在蛋黄中发现），这通常是雌鱼在响应女性荷尔蒙（雌激素）时才会产生。在遭到污染的河流以及实验室里，如果让雄鱼暴露于已知的内分泌阻断物时，就会产生卵黄前质。这种蛋白质因此被用来当作此种效应的生物标记。
高达50%的河流，含有被处理过的污水（夏天在英国东南部更超过这个百分比），而很多饮用水其实都取自这些河流。到目前为止，尚未在饮水中发现足以在人体引发生物效应的合成荷尔蒙浓度。避孕药和它的分解物并不是唯一会造成这些影响的化学物（不过，它们却是最有可能的）。另一种重要的雌激素化学物就是天然的助孕素（oestradiol），这可以从怀孕妇女的尿液中取得。
雄性动物雌雄同体或雌性化的问题，已经被公认是河水及污水中多种化学物所造成，包括被工厂排入污水中的废水以及其他环境污染物，像有机氯杀虫剂DDT和PCBs都能够造成这样的影响，一些工业化学物像烷基苯酚、塑化剂也有同样效应，用在农场动物身上的荷尔蒙，像二乙烯二苯乙烯雌酚（diethylstilboestrol，人工合成的女性动情激素）也是如此。壬基苯酚和辛基苯酚这两种烷基苯酚都已经被证明能够导致雄鱼产生雌性蛋白质卵黄前质。
有些天然化学?，像真菌产生的玉米烯酮（zearalenone）和植物产生的金雀素黄酮（genistein），可能也是雌激素，并且会采取类似荷尔蒙的行动。这些化学物都可以在造纸厂排出的废水中检测到，并被怀疑会造成雌鱼雄性化。不过，所有这些化学物都比不上天然荷尔蒙及合成的乙基雌二醇（ethynyloestradiol）那般危险。
被广为研究的化学物三丁基锡，这是一种杀死软体动物的杀虫剂，并且是用来漆船壳的防污漆的主要成分。它已经被证实会造成雌软体动物（如狗蛾螺）的变化，让它们变得雄性化，长出雄性器官。三丁基锡在极低浓度时（1—2纳克）就可以造成这种影响。这是一大问题，原因有二：一、在港口和游艇码头里，由于是密闭空间，停泊在那里的船只会释出大量毒物，且因三丁基锡具脂溶性，造成软体动物体内累积很高浓度的毒素；二、软体动物对三丁基锡极其敏感（哺乳动物会迅速分解这种化学物）。后来又发现，即使是开放的大海区，因为是繁忙的船只航线，那里的软体动物也会出现性畸变。
这种内分泌干扰物对野生动物造成的影响，最有名的例子是佛罗里达州的短吻鳄。
对人类会有什么影响？虽然有证据显示（不过，其中有些证据有争议），过去50年左右，全世界很多国家人们的生殖系统产生变化，将这种变化归咎于某些特定化学物，相当困难，也颇有争议。从1945年以来，人类罹患睾丸癌和乳癌的人数不断增加，对于某些国家更是如此，对芬兰人口进行的研究显示，在这同一段时间里，男性人口的精子数目和品质都大为降低，但并不是所有的研究都得到相同的结论，有的甚至相反。在某些地区，男性生殖系统发生病变的情况，显然大为增加，像尿道下裂（hypospadia，这是阴茎的一种缺陷）以及隐睾症（睾丸不能自然降入阴囊，而留滞在腹股沟管或腹腔内）。
案例：鳄鱼阴茎缩短案例
据报道，佛罗里达北部阿波卡湖的短吻鳄数量不断减少，可能是因为繁殖成功率降低的缘故。雄鳄鱼被发现睾丸不正常，睾丸素含量低，阴茎变小。雌鳄鱼也出现不正常，雌激素含量太高。一般认为，这是湖里喷洒difocol这种杀虫剂，使得湖水中的有机氯化合物浓度太高所造成。difocol杀虫剂受到DDE（DDT的分解产物）污染，DDE可能因此影响到性荷尔蒙的含量。在实验室里，对鳄鱼施以DDE，也造成同样的影响。
有一种化学物被发现会同时对雄性与雌性产生不好的影响。这种化学物就是人工合成的女性动情激素，二乙烯二苯乙烯雌酚（diethylstilboestrol）。这种化学物在1950年代开始使用，妇女在怀孕期间服用，用来防止流产，直到1970年代初才被禁止使用。它所造成的不良影响，并不会出现在服用这种药物的妇女身上，而是出现在她们的子女身上。这些妇女生下的女儿当中，有很大的比例都会出现生殖器官功能异常：没有月经以及不正常怀孕，少数女孩还会罹患阴道癌，但要一直等到她们成长到青春期后才会发生。服用这种药的妇女生下的儿子，罹患隐睾症的比例很高，阴茎尺寸也比较小。也有证据显示，他们的精子数目和活动能力都大为降低。在实验室里让动物服用这种药，它们也会出现这样的症状，以及罹患睾丸癌。二乙烯二苯乙烯雌酚也被当作成长促进剂，使用在牛身上，因此我们吃的食物中可能会有这种药物的残留；这种化学物和它的分解产品，也有可能出现在河水中。
我们前面已经提过，雌激素乙基雌二醇也会出现在污水处理厂排出的废水中，而且有可能出现在我们的饮水中。英国的饮水中显然曾被检测出含有这种化学物，但这项资料遭到质疑，即使它真的存在于我们的饮水中，但其浓度是否足以对人类男性产生影响，目前尚不清楚。
我们另外还知道，有很多化学物也有能力造成这些影响，但通常它们的影响力都比不上天然雌激素以及在避孕药中使用的人工合成雌激素。这些化学物的混合物，包括来自植物的天然物质、杀虫剂以及工业化学物，它们的毒性可能都胜过这些个别的化合物；这种现象称之为共同作用（请参阅第二章），目前这是科学家最感兴趣的研究领域，有关内分泌干扰物的研究，科学家也同样深感兴趣。
会干扰男性荷尔蒙的物质，同时也会对男性生殖系统造成影响，这种物质就是所谓的抗雄性素（anti-androgen），DDE就是这种物质之一。把人类乳脂肪组织中的DDE含量和乳癌的发生率视为因果的企图，却造成模棱两可的结果，戴奥辛会表现出相当程度的抗雌激素活动，但在塞维索事件发生后，当地受害妇女的乳癌发生率却反而减少。
虽然和天然雌激素比起来，在这里讨论的所有这些人工合成化学物以及天然化学物，它们的雌激素活动显然比较薄弱，但化学物能够影响荷尔蒙的方式还有另外几种，而且，一些化学物的混合物的效应可能比我们预期的更强烈。虽然目前在这方面还没有太多证据，但在将来的研究中，一定可以解决这个问题。
毫无疑问的，内分泌干扰物质的影响效应，确实可以在实验室的动物身上复制出来。不过，动物在环境中暴露于这些化学物且发生影响效应后，检测环境中这些化学物的浓度，在大部分情况下，它们的浓度都相当高，而在其余情况下，因果关系的证据同样很薄弱。
对人类来说，除了那些高浓度暴露的情况之外（例如使用二乙烯二苯乙烯雌酚进行治疗），相关资料都不一致，也没有一致的结论。有关暴露程度的信息相当缺乏，同时也没有进一步证据可以证明，低浓度暴露和人类健康受损之间有所关联。人类健康受到损害，和人类暴露于环境中的内分泌干扰物质之间关系的证据相当薄弱（唯一例外的是甲状腺荷尔蒙受到影响，这方面的证据还算普通）。在某些情况下，像精子数目的变化，也许可以获得一些科学性证据，证明这两者可能有关系，但那些有关人类实际暴露浓度和产生效应之间的关系，更需要确实的证据。
铅
人类使用铅已经有2 000多年历史，但很多时候都与中毒事件有关。以前的人在使用铅时，至少都已经知道铅中毒的部分症状，公元前300年，希波克拉底便叙述过一次铅中毒事件。造成铅中毒的方式有很多种，目前最重要的铅暴露来源是受到铅污染的环境。
早期，开采铅矿的工人最为不幸，尤其是那些负责熔解铅的工人，最容易受到伤害。一旦使用铅，例如用作陶瓷器和油漆的亮光剂、制成铅水管和铅厨具，就有可能发生大规模的铅中毒。
铅最后会沉淀在骨头中，并且一直留在那里（磷酸盐），所以人死后还是可以从这些骨头中检测出这个人的铅暴露程度。根据这样的研究资料，才得以知道我们目前暴露的铅浓度高过史前人类，我们骨头中的铅含量，是史前人类的两倍。
不过，我们现今的暴露程度并不同于古罗马人以及他们的后代子孙，包括19世纪工业革命时在工厂工作或是居住在工厂附近的人。甚至有人认为，罗马帝国就是因为铅中毒而灭亡的！
铅从哪里来？它会造成什么效应？铅是一种累积性毒物，跟砷一样，它可以攻击人体内的多个目标，铅中毒的某些症状很容易被误认为是其他疾病的症状。缓慢、长期的铅暴露，会影响神经系统，并且可能变得很严重，受害者会觉得疲倦和无精打采、便秘、贫血，而且可能不孕。现在看起来，古罗马的上层社会人士似乎都有严重铅中毒症状，其中一些效应可能因此影响到帝国的统治。
古罗马人使用铅做的水管，因此经由这些水管传送的饮用水受到铅污染（现今的情况也是如此），尤其是软水或酸性水的地区；另外，用铅做陶器的亮光剂，甚至更糟的用铅做成锅子，因为铅锅的表面或是陶器中的铅都会被溶解，这都会助长铅的污染程度。分析古罗马帝国时代的人骨，都可以发现足以造成铅中毒的铅浓度。
案例：啤酒中有太多铅
一位受害者持续抱怨腹痛，时间长达2—3年，最后病情恶化约10周左右，接着便死亡。他的红血球异常，周边神经系统发炎。这位受害者是酒馆老板，他很喜欢每天和一些顾客一起喝下从桶中流出的第一杯啤酒。这些啤酒都被存放在连接酒桶与自来水管的一条20英尺长的铅管中，啤酒通常会在铅管里保存一个晚上，因此这家酒馆的啤酒和自来水都被检测出很高的铅浓度。
铅中毒造成的症状，称作铅毒性痛风（痛风是铅中毒的症状之一），很类似18世纪发生在英国的德文夏腹绞痛（Devonshire colic）的成因和症状，以及中古世纪发生在法国的皮脱尼姆腹绞痛（Colic Pictonium）。一位英国医师发现，用来绑住苹果压榨机的铅线是罪魁祸首，因为铅分别被苹果汁和酒内的酸所溶解，因而造成腹绞痛。?近代一点，在美国禁酒期间，有些酿造及饮用“私酿”威士忌的人，可能也出现铅中毒症状，因为他们的蒸馏器使用铅管和含铅的焊锡，这些人当中有几个因此罹患肾炎等慢性肾病。
铅也被用在医药，在2 000年前就被制成药膏，用来治疗皮肤病；在19世纪，某些医师建议把铅醋酸盐和鸦片混合起来，用来治疗腹泻，这在早期的《大英药典》中有记载，某些铅醋酸盐被认为是很强力的收敛剂，有助于治疗伤口和加速愈合。因此直到20世纪初期的教科书中，仍然建议用稀释的稀铅醋液治疗溃疡、急性皮肤炎和湿疹，并可以当作漱口水，用来治疗扁桃腺发炎。铅化合物也被用来治疗无法开刀的癌症。
随着工业革命的来临，急性与慢性铅暴露也变得越来越普遍，在19世纪末，英国一年的铅中毒事件就多达1 000件。19世纪期间，也发生很多铅中毒事件，因为在英国北部地区，有微量的酸水经由铅水管输送到各个家庭，造成饮用水被铅污染。铅也被用在杀虫剂中（砷酸铅）。
近年来的铅暴露度
尽管明白铅的危险性，在英国和其他很多国家，铅中毒仍然是一大问题。因为工作而暴露的情况仍然会发生，在大量使用含铅汽油的国家里，环境中的铅暴露情况更严重，估计大气层中的铅含量，大约有一半都是来自这个来源，交通警察或加油站工作人员，尤其容易暴露在铅中。
铅的主要来源有三：水、食物和空气。肠子吸收食物或水中的铅，效率相当低，大约只有10%会被吸收。水中的铅，大部分来自老旧的铅水管，尤其是软水或酸质水更会溶解水管中的铅，或者，可能是天然生成，来自岩石或土壤中。肺脏吸收空气中的铅，效率则高得多，虽然空气中的铅含量比水中低，但这仍然是比较重要的铅暴露途径。因此，会产生铅颗粒的铅精炼工厂以及汽车使用含铅汽油后排放出含铅的废气，就成了最主要的暴露来源。汽油中的含铅添加物是四乙铅，这是一种有机铅，跟有机汞一样，它的毒性效应与众不同，特别容易攻击中枢神经系统。四乙铅也很容易被吸收进入体内和中枢神经系统。虽然有一部分会在引擎中被分解成无机铅，但仍然有部分存在于汽车排出的废气中。（表3）
表3：过去与现在的铅来源
过去的铅来源现在的铅来源
水管及饮水设备含铅水管中的水含铅
含铅油漆油漆
食物染色剂中的铅电池
玩具兵、彩色铅笔含铅玩具
杀菌剂铅熔炉
1971年，美国把汽油中的铅含量减少到不到1%，1977年更降到只有0.06%，结果，人体中的铅浓度产生惊人变化，在1980年，男婴每天的铅摄取量平均为45微克，成年男性84微克，到了1990年，这些摄取量下降约十分之一。
儿童主要的铅暴露来源是含铅油漆，这可能存在于老旧房子中，在20世纪初期，美国的贫民区便曾因此出现儿童大规模铅中毒的情况。这种油漆的铅含量可能高达40%，结果造成一些严重的铅中毒事件，甚至仍然发生在最近的英国。欧洲联盟1979年在英国格拉斯哥（Glasgow）进行的一项研究显示，10%婴儿的血中铅浓度超过300微克／公升。在去除含铅油漆时，会产生灰尘，如果被摄取或吸入，也会是铅中毒的来源之一。儿童尤其容易受到伤害，因为他们的摄取量会比成年人多出5倍（从肠胃吸收），他们正在发育中的中枢神经系统也比较容易受到铅的伤害。
1991年，在全面检查现有的资料后，美国政府把儿童的血中铅最高容忍浓度，减少到100微克／公升。美国疾病管理中心指出，如果超过这个浓度，就有对儿童的发育造成不良效应的危险，像智商变低、成长缓慢、听觉敏感度降低；成年人血中的铅浓度如果超过这项标准，就有可能出现高血压。在英国，血中铅浓度的容忍度则定在250微克／公升，但很显然的，在低于这个标准的浓度时，就会出现一些铅中毒的轻微症状。像这样轻微的症状很难检测出来，三个单位（医学研究会、皇家委员会以及卫生部）分别评估英国的这些资料，认为对铅效应的这些研究并不充分，而所研究的案例也未得到证实。不过，这些研究报告还是被公布出来，目的在显示出铅对儿童的影响（表4）。我们应该记住，至少在一些发达国家，环境中铅浓度（以及血中铅浓度）已经降低，而且还一直在降低中。
在英国，不会在工作时暴露于铅的人，他们血中的铅浓度平均至少在50微克／公升。这种浓度的高低，绝大部分要看人们住在什么地方，因为这关系到铅的来源，像水中的天然铅、铅水管、当地的金属工厂等等。血红素合成的生化变化，在血中铅浓度超过100微克／公升后，就可以检测出来。成年人血中铅浓度从1000微克／公升开始，就会出现严重的铅效应，像肾脏受损以及脑病（脑部受损），不过这还要看暴露时间的长短。有一段时间，800微克／公升的铅浓度是英国允许的浓度上限，但这已经大为降低，尤其是因为儿童的敏感度的关系（表4）。
目前已经确实知道的是，在暴露到一定程度时，铅就会对我们很多人产生一些生化效应，像产生血红素的酶生产量受到部分限制。这些效应当中，有些也许跟暴露者的健康没有关系，而且也不能视为毒性效应；这是因为人体有保护机制，可以提供部分保护。
表4：铅毒性对儿童的影响
血中铅浓度（微克／公升）影响
100成长、智力、听力发展缓慢（*）
200神经功能改变
400血红素的产生减少
600腹绞痛
700贫血
800肾受损
850脑受损
1，300死亡
注：以上的铅浓度只是近似值，暴露时间的长短，也是造成中毒效应的一个重要因素。
＊铅毒性对智力的影响一直遭到质疑，不过，最新的研究指出，儿童血中铅浓度低于100微克／公升时，智力就会受到影响，同时，血中铅浓度和智力确实成反比。科学家发现，血中铅浓度从10增加到100微克／公升时，智力跟着降低。
这和喷射飞机的原理很相似，喷射客机的发动机可能有两个或更多，但万一其中某个发动机发生故障，单靠一个发动机，也可以正常与安全地飞行。在明白了铅的真实危险性以及铅的来源后，我们就有可能把铅的暴露程度减少到不会产生毒性。
目前还存在而且有时候还会造成中毒危险的一个铅来源，就是部分化妆品以及从印度等国家进口的草药。
铅中毒症状
铅在无机状态时，比如铅盐，按照剂量高低，会造成多种反应。对消化道的一般反应是造成疼痛（腹绞痛）、便秘、腹泻、呕吐，有时候关节处也会疼痛（痛风），手臂、腿或双手会觉得虚弱无力[垂腕症（wrist drop）]，这是神经受到影响的缘故。有时候也会出现头痛和眼盲，另外还会出现心神不安的情况，严重的话会造成精神失常。慢性暴露会造成肾脏的伤害和功能异常，导致肾炎，也可能肾衰竭。
铅会进入体内的红血球，并因此对红血球造成破坏，干扰血红素的制造功能，导致血红素流失，并因此失去血红素运送氧气的功能。缺乏血红素的结果就是贫血，并因此造成疲累感、无精打采、脸色苍白。只要铅暴露浓度减少，这些症状就会改善，但对肾的伤害（周边肾炎）比较严重，也许无法复原。
案例：太多罐头食物
1845年，约翰?富兰克林（John Franklin）爵士率领由两艘船和129人组成的探险队，前往加拿大北部寻找大西洋北部到太平洋的“西北航路”。这两艘船被困在冰板块中，最后消失无踪。1846年，其中三个死者的坟墓在毕奇岛（Beechey）上被发现；1988年，他们的尸体被挖出来进行分析，结果检测出很高浓度的铅，显示因为铅中毒而死。这些铅从哪里来的？探险队的两艘船上带有可以食用好几年的食物——全都是装在罐头里。当时罐头是通过焊接封口的，焊料中含有铅，这可能就是铅的来源，而当他们以吃这些罐头食品为生时，就造成更多船上人员的死亡。
铅中毒可以很容易检测出来，一旦检测出来，就可以加以治疗。检测方法有好几种，从简单地测量体内铅浓度，到检测血中一些特定的生化标记（生物标记）。铅会干扰血红素的产生，这种代谢异常的情况也可以用来当作检测工具。铅中毒的治疗方法，就是除去铅来源，可以使用螯合剂（chelating agent）和铅结合，并把它排到尿液中，然后再排出体外。
铝
1988年7月，20吨的硫酸铝被意外倒进一处已经处理好，即将可以被当作饮水的贮水池中。一位代班的司机把一整车的硫酸铝运到英格兰罗尔摩市（Lowermoor）无人看守的一座污水处理厂。这一车的硫酸铝被错误地倒进贮水池，结果造成康瓦耳郡（Cornwall）坎福镇（Camelford）的居民饮用被铝严重污染、酸性很高（pH 值3.9—5）的饮用水。有关单位延误通知大众，也没有及时发现和解决这个意外的源头。据报道，镇上饮用水的铝浓度高达620毫克／公升。饮水中如此高的酸性也溶解了水管中的其他金属，例如铜，这使得问题更加复杂，从居民家中水龙头流出的水，不但有很高浓度的铝，其他金属的浓度也很高。
镇上居民抱怨水的气味难闻，后来陆续出现各种症状：肠胃不舒服、皮肤出现疹子、关节疼痛、喉咙疼、记忆退化，以及鱼类大量死亡。这次意外污染事件发生后，两个委员会评估各种信息后提出的总结报告说，没有明确的证据可以证明累积的铝浓度已经达到会造成伤害的程度，受暴露的居民也没有出现大规模的健康问题。
不过，其他的研究却发现造成伤害性影响的证据，但是其中有些研究仍遭到批评。在意外发生几年后发表的一篇研究报告指出，被当作研究对象的55名当地居民当中，有42人的心理性肌肉运动（psychomotor，指由心理控制或导引下的动作）表现不佳。其实这项研究的原始设计有问题，并且已经超出设计者的控制范围，这项研究的结论是：“铝中毒可能导致某些坎福镇镇民出现长期性大脑损伤。”
铝是地球上含量第三多的元素，但它会造成毒性反应，导致脑部疾病、骨头疾病以及贫血。科学家特别关心它在阿兹海默症（失智症）中可能扮演的角色，观察暴露在铝中的动物，其变化和在阿兹海默症病人身上观察到的症状相似，在阿兹海默症病人脑部某些区域发现的铝含量，和在暴露动物脑中的铝含量差不多。其中部分发现和对它们的解释，引起一些争论，至今仍不知道坎福镇居民吸收的确切铝含量，英国毒物委员会目前正对既有的资料进行更进一步的调查。
我们全都暴露在铝中，来源是我们使用的金属厨具，还有偶尔服用的医疗处方剂，像制酸剂，但这些来源的铝都很难被人体吸收，危险性很低。接受洗肾的病人，由于会从医疗设备中吸收到铝，因此有脑部受损的危险。肾病末期的洗肾病人，体内会累积一些铝，所以就会出现新陈代谢和心理性肌肉运动功能异常的现象。在了解这种情况之后，改善洗肾病人被铝污染的机会，就能大大降低他们出现铝毒性反应的机会。
很多人想到化学物时，不仅会认为这些化学物本质上很危险，而且也会认为化学物全是人造的，属于非自然的。其实在自然界里，到处可以发现化学物，这个世界天生就是化学物的环境，地球本身以及地球上的动物与植物，都是由化学物构成。我们前面已经介绍过一些矿物质，像砷、镉、铅和汞这些化合物，都是天然产生的，有时候会产生毒性反应。
除了这些物质以及生物的正常组成成分，像DNA、脂肪和糖之外，还有很多有毒化学物都是植物、动物和微生物制造的，我们会在第十章再进一步讨论。这些天然合成的化学物，通常是植物或动物用来保护它们自己，也就是对掠食者发动化学战，植物可能试着用这种化学物来阻止鸟类或昆虫吃掉它们的莓果、种子或叶子。很多水果的果核和核籽都含有氰化物，致命的茄属植物的莓果则会产生阿托品，这两种化学物对人类都有致命危险。因此，有些植物会产生天然的杀虫剂。
在植物里已经发现很多种化学物，另外还有数千种尚未被发现，其中有些有毒有些无毒，光是要对其中一或两种进行很详细的介绍，就已经超出本书的范围。但重要的是，我们必须了解，某些毒性极强的化学物是在自然界发现的，它们会给人类带来疾病，也会让人类中毒（请参阅第十章）。这些化学物当中，有些只会对某一特定目标的物种产生毒性反应，其他的则会对大部分物种产生毒性。专门掠食这些植物的动物，则对这些植物产生的毒性具有免疫力，这可能就是物竞天择的道理。
对某些植物产生的化学物毒性，人类已经有所了解，有些可能已经有几百年、甚至几千年的历史。人类用它们来从事战争、谋杀、自杀以及执行死刑。事实上，我们前面已经介绍过，toxin这个字源自古希腊的toxikon，而toxikon指的就是箭毒。这些有毒物质的使用，最早的记录出现在公元前1200年的印度古代文学作品《吠陀》（Rig Veda）。在荷马史诗《奥德赛》中，奥德修斯“寻找致命毒药，打算用来涂抹他的铜箭头”。这里所指的毒药，是从乌头毒草（aconite）或附子草这些植物萃取出来的毒素。奥维德（Ovid）在他的著作《蜕变》（Metamorphosis）中把乌头称为akonitos，这一种以及其他被用来杀人的天然毒物，我们会在第九章进一步讨论。其中有些会在人们不知情的情况下造成疾病和死亡，即使在目前，若在草药中不慎误用了含有有毒化学物的植物，也会引发疾病。
植物、动物或微生物产生的有毒化学物都称作毒素，其中有的被用在医疗方面，成为被广泛使用药物的基本元素，有的则被用在下毒的目的上（表5）。
这些植物性毒素，有些被当作药物使用，或是利用它们制成药物。
天仙子胺和尖叫的曼陀罗根
去吧，抓一颗流星，
服用曼陀罗根生个小孩，
告诉我，往日时光去了哪儿，
是谁牢牢抓住恶魔的脚，
教我如何倾听美人鱼唱歌，
或避开怨恨的刺伤，
找出美酒，
奉献给一颗诚实的心。
——约翰?邓恩（John Donn，1572-1631）
天仙子胺（或是莨菪碱）是在多种植物中找到的一种生物碱，但比较出名的却是在很多地中海国家都生长的曼陀罗，很多民间传说都提到它。这种化学物有毒，但在少剂量下则具有镇静、安抚的效果，也是在动手术前使用的药。曼陀罗根呈Ｙ形，由于看起来就像人类的下半身或是男性器官，因此有一段时间它被认为是一种地下精灵，也因为这个原因，它常被和生育能力扯上关系，古人认为它有催情和壮阳作用，服用后可增进性机能和生殖力，使妇女容易受孕，上面那首诗就是一个例子。在《旧约》的《创世记》里，拉结（Rachel）没有子女，于是请求她多产的姐姐利亚（Leah）：“请你把你儿
表5：一些著名的植物性毒素，以及它们的来源。
植物性毒素取得这些毒素的植物
阿托品颠茄、莨菪、山楂、曼陀罗
洋地黄毛地黄
毒扁豆碱西非毒扁豆
天仙子胺（莨菪碱）颠茄、莨菪、山楂、曼陀罗
弩箭子尤巴斯树
毒毛旋花素毒毛旋花子
箭毒甘蜜树
Toxiferine马钱
尼古丁烟叶
乌头碱乌头
子的曼陀罗果给我一些。”因为利亚的儿子流便（Reuben）在麦田里找到一些曼陀罗果。
把曼陀罗根从土中拔出，绝对是很不愉快的经验。这种根会发出很难闻的气味，而且在把它从土中拔出来时，它还会发出类似尖叫或呻吟的声音。如果人们听到这种声音，一定会死亡或发疯，这是《罗密欧与朱丽叶》中朱丽叶观察到的：“就像曼陀罗从土中被拔出时发出的尖叫声，听到的人将会发疯。”因此有人用狗将曼陀罗根从土中拉出来，把绳子的一头绑在狗儿颈部，另一头则绑住曼陀罗。并不清楚是用什么方法来引诱狗儿干这种工作，或者把曼陀罗根拔出来后，狗儿?否还活着。不过，这些勇敢的采集者还必须先去收集妇女尿液和经血，把它们洒在曼陀罗上，然后再从土里把它们拔出来！
曼陀罗根被看作极有价值，因为传说它具有催情效用，同时还有毒性与医疗效果，因此才值得人们如此辛苦采集。在中世纪，它经常被当作毒药使用，让它的根发酵，再用来制成毒酒。声名狼藉的克里扁医师（Dr.Crippen）就是用天仙子胺（莨菪碱）毒死他的妻子。有些罪犯看上天仙子胺的部分效用，用它们来让受害者呈现僵直状态，让他们无力抵抗；在遭到攻击或抢劫后，这些受害者还会出现失忆症，无法指认罪犯，这样罪犯就不怕事后被认出。在过去和最近的哥伦比亚，这种药被用来绑架妇女做奴隶，当地把这种药的稀释液叫做“布伦丹加”（burundanga）。过去，哥伦比亚妇女想要杀死不想养的婴儿时，会先把某种曼陀罗的萃取物涂在乳头上，再让婴儿吸奶。
莨菪碱以及含有莨菪碱的植物，像山楂和曼陀罗，如果使用剂量正确的话，可以产生很强的镇静效果，它也被用来治疗癫痫和气喘。剂量偏高就会产生毒性，造成呼吸抑制以及一些症状，如嘴唇发干、瞳孔放大和心神不安；剂量如果太高，中毒者会出现抽搐、精神错乱、昏迷、呼吸衰竭以及死亡。曼陀罗是1666年在殖民地弗吉尼亚州詹姆斯镇（Jamestown）造成多人中毒死亡的元凶。当时发生大饥荒，当地军人被迫吃这种野草，因而发生中毒悲剧，所以曼陀罗也被叫做“詹姆斯镇草”（Jamestown weed）。
莨菪碱常和另一种生物碱阿托品（颠茄碱）一起被发现。颠茄（deadly nightshade，学名Atropa belladonna）不仅含有阿托品，还含有莨菪碱。这种莓果的汁如果滴进眼睛，会造成瞳孔放大。文艺复兴时代的妇女就利用这种莓果来达到这个目的，因此它被冠上“bella donna”（美女）的名称，因为它会使这些妇女看来更漂亮。这些莓果也被古罗马一些下毒高手成功使用过，如奥古斯都和克劳迪乌斯两位皇帝的妻子莉薇亚和阿格丽品娜。一颗颠茄果可能就拥有足以致命剂量的生物碱（颠茄的拉丁文学名的另一半Atropa，源自Atropos，意思是“切断生命线的命运”）。
砒咯啶植物碱
虽然砒咯啶植物碱并不是植物产生的最毒的化学物，但它们分布很广，在过去及现在都曾经引起严重的疾病。有很多中毒事件，都是因为使用的草药中含有这些生物碱。
砒咯啶植物碱（pyrrolizidine alkaloids）指的是一大家族的同类化学物，在超过6 000多种植物中都能发现，包括豆科（Leguminosae）、菊科（Compositae）和琉璃苣科（Boraginacae），例如黄菀属（Senecio）、天芥菜属（Heliotropium）和野百合属（Crotolaria）的植物，很多都在世界各地以野草的形态出现，都会产生这些生物碱。大约一半的砒咯啶植物碱都被认定有毒。
这些植物可能就是让人类以及家畜与宠物中毒的最常见原因。中毒的原因可能是谷类作物遭到污染，用这些谷物磨成的面粉将也会含有有毒物质。在某些国家，用来当作花草茶或草药的植物可能含有植物碱。
案例：毒茶
在奥地利，一名18个月大的小男孩生病了，送到医院后检验出罹患肝病，而且是因为砒咯啶植物碱中毒而产生的肝病。他从3个月大时，就开始被喂食某种花草茶，这种花草茶本来应该用一种名叫款冬（coltsfoot）的植物制成，但却误用了紫山葵（alpendost），结果造成这名小男孩的肝血管阻塞（静脉阻塞病），肝血管遭到破坏而出血。
在南非两所医院进行的研究发现，有20名小孩子也罹患这种类型的肝病，都是服用某种传统草药而造成的。这些小孩子当中，大部分的腹腔都有积水，并且肝肿大，显示肝受损和功能异常。这种病的病情相当严重，死亡率也很高，侥幸活下来的，也会演变成肝硬化。其中4个病例的小孩子尿液中验出砒咯啶植物碱。
生物碱造成的中毒事件在全世界很多地方都发生过，特别是农业条件较差的地区，当地百姓可能被迫使用遭到污染的作物。1930年代，南非当地的贫穷白人出现生物碱中毒事件，因为他们的主食是小麦，而小麦受到会产生这种生物碱的植物污染，而当地的黑人班图族（Bantu）则是以玉米为主食，玉米没有受到污染，所以安然无事。最近，类似中毒事件分别发生在塔什干（乌兹别克共和国首都）、印度中部和阿富汗北部。其中一次中毒事件共造成1 600人中毒，当地已经去壳的小麦被发现受到天芥菜（Heliotropium popovii）种子污染，并在这些小麦里检测出砒咯啶植物碱。
如同我们在第三章看到的，砒咯啶植物碱的毒性一直是个问题，因为含有砒咯啶植物碱的植物也被用在传统草药里，用来制成花草茶，特别是在西印度群岛。除了人类之外，动物和家畜也可能暴露于砒咯啶植物碱，受到它的毒害。在有很多植被可以放牧的土地上，动物会自动不去吃含有这些植物碱的植物，如狗舌草（ragwort，学名Senecio jacoboea），但当可以啃食的植物很少时，动物就会吃下这些有毒的野草。
常见的植物危险化学物
砒咯啶植物碱会造成一种罕见的肝病，叫做静脉阻塞病。对实验室动物进行的研究显示，这些化学物的毒性都很强，特别是对肝和肺的伤害最大。这些植物碱，例如野百合碱（monocrotaline），会在体内进行代谢变成某种代谢物，并和肝里面的血管壁细胞及肝细胞本身产生反应，而且会破坏它们，造成肝细胞被破坏和出血，最后则会变成肾病。肝血管被阻塞后，最后会阻止血液流入肝里面，这表示肝将无法正常作用，肝功能异常的情况就会增加。血流则被改道流入新血管，可以清楚看到受害者腹部皮肤下的这些新血管不断在成长。
在某些国家，像澳洲，经常发生大量马、牛和羊因为吃了天芥菜属的植物而中毒的事件，牲口暴露于这些植物碱后，人类就会因为喝了它们的奶，而间接暴露于这些植物碱，因为牛吃了这些植物后，在牛奶中曾经验出这些植物碱。
蓖麻毒素
最毒的植物毒物就是蓖麻毒素（ricin），而对人类来说，这也是毒性最强的化学物。跟砒咯啶植物碱不一样的是，蓖麻毒素是蛋白质，它极其聪明地针对细胞内部功能进行破坏，这种最毒毒物发挥效能的方式，可说相当优雅。它是在蓖麻籽里发现，也用蓖麻籽（castor bean，学名Ricinus communis）来制造。
蓖麻毒素中毒后的初期症状是肠胃炎，肠胃出血，接着是心律不齐（arrythmias）、中枢神经系统失效、昏迷，接着死亡。这种毒素如果采取注射方式，毒性更强，但只要不把它嚼碎，即使吞进一整颗蓖麻籽，也不会产生毒性。
即使把它嚼碎，也可能不会造成致命结果（不过，这还要看嚼食
案例：6人因恐怖下毒事件被捕
昨晚在伦敦北区一栋公寓里发现有蓖麻毒素的残留物，并有6人被反恐怖警察留置询问。
——记者约翰?史提尔（John Steele）和珊德拉?拉维（Sandra Laville）报道，2003年1月英国电讯报网站（http://www.telegraph.co.uk/news）
的数目多寡），因为蓖麻毒素不会被肠子充分吸收。如果把它磨成细粉，并且吸入，那毒性就会更强。蓖麻籽除了含有蓖麻毒素，还含有一种蛋白质，会使得红血球凝聚在一起，但这种蛋白质不容易被肠子吸收。
在一些国家，原住民把这种毒物当作杀婴剂，有些母亲用它来杀死她们不想抚养的婴儿。1962年，美国陆军取得蓖麻籽粉的专利，可能用它们制成化学战的毒剂。
如同本书讨论过的其他化学物，也有人提过将蓖麻毒素制成药品的可能性，尤其是用来治疗癌症。科学家研究过，是不是可以把对细胞有致命毒性的蓖麻毒素的一部分和抗体结合在一起，然后用它来对抗癌细胞。
另一种由植物产生，具有选择性、毒性很强、目的在杀死食草动物的化学物就是氟乙酸钠（sodium fluoroacetate），特别有趣的一点
毒雨伞
蓖麻毒素被认为是用来暗杀保加利亚异议分子、新闻记者和广播人乔治?马可夫（Georgi Markov）的毒物。1978年在伦敦，马可夫走路经过滑铁卢桥（Waterloo Bridge）时，被一种特制的雨伞刺了一下，雨伞射了一枚小球进入他腿里，这小球里被认为含有某种毒药。他临终前出现的症状和蓖麻毒素中毒症状相似。
是，这是少数在自然界的生物体内发现的含氟有机化学物。氟在地球上的含量很充足，但大部分都是无机的，像氟化物，这是很稳定的矿物质。
在南非和澳洲发现的一些植物会产生这种简单的有机化学物，毒性很强，因为它会阻断某条重要的代谢通路，对大部分动物来说，这条通路是在体内产生能量时不可或缺的。如此一来，心脏和脑就会因为缺乏能量而衰竭，暴露于这种化学物的动物就会死亡，不过，某些动物已经对这种影响产生免疫力，因此可以吃这些植物。在新西兰也把这种化学物当作杀虫剂使用，用来杀死负鼠，负鼠并不是当地原生动物，但却在新西兰很多地区鼠满为患，成为一大问题。
蓖麻毒素：蓖麻籽的分子特洛伊木马
蓖麻毒素是一种蛋白质小分子，含有两个部分：Ａ链和Ｂ链。Ｂ链类似于被称作外源凝集素（lectin）的蛋白质，这种蛋白质会认出我们体内周遭的细胞并和它们的细胞膜结合。Ｂ链会把蓖麻毒素粘住细胞膜，然后向内折，蓖麻毒素分子就会进入细胞内的一个袋子里，叫做液泡（vacuole）。Ａ链和Ｂ链之间只有一条联结，而这个联结断了，Ｂ链接着在液泡里形成一个洞，Ａ链会经由这个洞进入细胞内，并直接进入名叫核糖体的结构内，有很多蛋白质在这里面形成，其中很多种对我们的身体功能相当重要。Ａ链接着会选择性地除去核糖体内RNA的某种特定分子（碱基腺嘌呤）。RNA含有制造蛋白质的必要信息，因此，如果其中信息被除去一部分，将会使得蛋白质的形成受到影响，细胞将会因此而死亡。一个蓖麻毒素分子就足以杀死一个细胞，这使得蓖麻毒素成为目前已知最毒的毒物。
上一章 回目录 下一章
毒芹汁：处死苏格拉底
毒芹汁（hemlock）这种毒药含有两种有毒的生物碱：毒芹碱（coniine）和毒芹瑟碱（coniceine）。它们会阻断神经脉冲，导致呼吸衰竭而死亡。这种植物之所以出名，是因为古希腊人用它处死苏格拉底，他的罪名是腐蚀年轻人及轻视神明。柏拉图对公元前360年的这次死刑有如下的描述：
施与毒药的那人开始检查他的脚和腿……接着，他用力压他的脚，并问有没有感觉，苏格拉底说没有；接着，用力压他的大腿，然后再往上，再往上，并且让我们看到他觉得很冷，且全身僵硬；他接着靠近他，并说，当毒药的药效到达心脏时，苏格拉底就会离我们而去。
这些症状是因为神经受阻，尤其是牵涉到感觉和行动的神经。
类似的一种植物是水毒芹（water hemlock），含有另外一种不一样的毒素，叫做水毒芹素（cicutoxin）。这种化学物的毒性很强，暴露于它的话，经常会致命。对这种植物所作的中毒研究显示，30%的中毒者会死亡，它主要影响脑部及脊椎神经，造成呼吸不顺和癫痫发作，可能是因为过度刺激某种神经[例如胆碱能通路（cholinergic pathway）]的缘故。
在植物中（尤其是烟草）发现的另一种毒素就是尼古丁，这种化学物类似毒芹碱，也是一种生物碱。我们全都很熟悉尼古丁这种化学物，它是毒性很强的化学物，主要存在于香烟的烟雾中，也是会使吸烟者上瘾的主要成分。烟草以及吸食烟叶的习惯，可能是哥伦布和他的船员最先在南美洲看到的。英国探险家华特?莱利（Walter Raleigh）爵士前往美洲新大陆探险时，也看到这种植物。16世纪中叶，有人把烟叶送回欧洲，一位名叫吉恩?尼古特?维耶曼（Jean Nicot de Villemain）的探险家也把一些烟草种子送回欧洲，他把吸烟习惯宣传成治百病的万能药，在16世纪大为流行！后人就用他的名字替烟草和吸烟这种习惯命名，而这种植物也被命名为Nicotiana tabacum。烟叶所含的物质在1828年被分离出来，称作尼古丁。
燃烧烟叶会释放出尼古丁，吸烟时，光是吸一口就会吸进约350微克的尼古丁。尼古丁除了是一种植物毒素也是一种药物，至少对有烟瘾者来说，它会对吸食者身体产生满足效果。尼古丁毒性很强，甚至被当作杀虫剂，有人曾经意外暴露于这种化学物而死亡。轻度中毒者出现的症状，类似于有机磷中毒，高剂量中毒可能导致死亡，因为它会阻断控制呼吸的神经，造成无法呼吸而死亡。这是一种毒性很强、药性很快的毒素，只要在狗的舌头上滴上两滴纯尼古丁，狗儿就会在几秒内倒地死亡。
尼古丁会结合一种受体，目前称作尼古丁（烟碱）受体，这会造成跟在神经末梢释出神经传导素乙醯胆碱相同的效应，这种情况类似有机磷，会导致神经末端的乙醯胆碱过量（请参阅第四章）。尼古丁会先刺激，然后抑制中枢神经系统，它先是刺激神经，然后让神经麻痹，它会和肌肉与神经中的受体交互作用，经由血液进入脑中和尼古丁受体产生反应。起初会产生刺激，吸烟者会感觉很有精神并会减少愤怒、暴躁与焦虑感，但剂量越高，由于受体达到饱和，反而会感到沮丧。
重复暴露，就如已经上瘾的吸烟者，会导致尼古丁的代谢率增加，因而减少受体对尼古丁的敏感度。因此，这时就需要更多尼古丁来满足需要的刺激感，因而产生耐药性！这是上瘾之外的另一种效应，可能是因为脑中多巴胺数量增加的缘故。因为尼古丁刺激神经细胞，从而释放更多的多巴胺，导致消灭多巴胺的酶数量减少。其他会上瘾的药物，似乎也会增加多巴胺含量。
番木虌碱：喝到瓶底最后一滴还是会中毒
最出名、最声名狼藉、最受谋杀者和推理小说作家喜爱的一种毒药，就是番木虌碱，是取自在印度发现的一种树木，属于马钱科的番木虌树（Strychnos nux vomica）。把这种树木的种子捣碎，就可以找到番木虌碱以及其他生物碱，番木虌碱也被叫做马钱子碱。在尤巴斯树（upas tree）也可以发现番木虌碱以及弩箭子（antiarin，这是爪哇产的一种名叫见血封喉树的桑科植物的一种有毒成分，也是一种强心剂），在马来西亚，含有这些毒素的树汁，会被拿来制成有毒的飞镖，用来处死罪犯。达尔文对此有这样的描述：“被飞镖射伤几分钟后，这位可怜的受刑者全身剧烈发抖，发出尖锐的叫声，表现出惊人的抽搐，在10—15分钟内就会死亡。”
番木虌碱的容易取得，已经造成一些致命意外，约50毫克就足以致命。早在16世纪，德国人就用它作为毒鼠药，现在在某些国家还有人这样用。番木虌碱也被用来制药，最初是在16世纪，几世纪后更为风行，直到1973年，有些药学书籍上还含有番木虌碱的处方。伊斯顿（Easton’s）糖浆和药碇含有番木虌碱和奎宁，都曾造成多起意外中毒事件。
这种药物会让人提高警觉，所以被当作神经兴奋剂；它对肠子产生作用，所以也被当作泻药的成分之一。这几种药有时候会包上糖衣，偶尔会被小孩子当作糖果误食而中毒（在1958年和1961年都曾经发生过这类误食事件）。它们被当作药物使用时充满危险，却又少有益处。医师使用这种药时，稍不小心，偶尔也会害死病人。开处方时发生错误，也曾经造成意外中毒，例如处方药应该加入奎宁，但却误用了番木虌碱，结果造成7名病人死亡。
其他的意外事件，包括番木虌碱被错误地添加到处方药中，或是剂量不对：“病人要求开给他振奋剂，医师马上想到番木虌碱……不幸的是，他把剂量看错了……结果给病人超过60倍的剂量。病人服用后，发现药性很强……并且抱怨肌肉僵硬……出现抽搐，结果在服药45分钟后就死了。”[《临床毒物学》（Clinical Toxicology）第405— 406页，作者：波尔森、格林、李（Polson，Green，Lee）]
番木虌碱如何致人于死？
这种天然毒素会对脊椎神经系统的受体发挥作用，影响到氨基乙酸（glycine），这是一种神经传导素的抑制剂。氨基乙酸从特别的神经细胞被释放出来后，就会抑制某些神经的作用，而这些神经本来就是负责控制肌肉的。这种控制机制本来可以防止神经传递讯息速度太快，因为如果传送讯息太快，将会造成肌肉反应太剧烈。番木虌碱则会减少对神经脉冲的抵抗能力，因此就会增加对刺激的敏感度。在番木虌碱存在的情况下，这种管制机制将会丧失，肌肉将会过度收缩，病人将会出现剧烈抽搐和扭曲。病人所有肌肉都会剧烈收缩，造成背部极度疼痛。中毒者将会死于精力耗尽和窒息，因为控制呼吸的神经已经失去控制。在猛烈抽搐期间，呼吸经常会停止，等到肌肉松弛时，呼吸可能会再度恢复，但也可能不会。
番木虌碱会造成中毒者剧烈抽搐，而且由于肌肉收缩的程度太大，结果造成肌肉扭曲，有时候下巴肌肉也会收缩，使得受害者的脸孔看来似是冷笑的样子。因这种中毒而死亡是很痛苦的，肌肉极度收缩，而中毒者更会陷入极度惊恐，因为他一直很清醒，清楚知道发生了什么事。他或她会因为肌肉收缩和抽搐而耗尽精力，在这段时间，呼吸会停止，经过五六次这种情况后，呼吸无法再度恢复，中毒者就会窒息。死亡经常来得很快，但如果病人能够支撑超过3小时，很可能就会复原。
治疗方法包括让病人安静下来，把他们安置在一间阴暗和不受打扰的房间里，避免他们受到过度刺激。这是因为，即使只是最轻微的声音或刺激也会引起病人剧烈抽搐。有时候，必须使用麻醉剂，像乙醚或氯仿，来阻止这种反应，但巴比妥酸盐的效果似乎比较好，也较常使用。帮助病人撑过抽搐后，病人身体就可以进行代谢，把毒素排出。
造成意外中毒的另一个原因就是，番木虌碱有时候会沉淀在药瓶的底部，这可能是因为调剂不正确，或是因为病人在服药前没有摇动药瓶。因此曾经发生的几次意外中毒，都是发生在病人服用最后一次药水时。
由于这些意外的结果，英国等几个国家就开始禁用番木虌碱。我们在第九章还会看到，有人使用番木虌碱自杀，更有人用它们杀人，意外中毒事件也陆续发生。
欧洲蕨（羊齿蕨）
在日本，羊齿蕨被当作一种美食，但是，它们可能含有一种有毒物质，叫做原蕨（ptaquiloside）。原蕨会退化成一种致癌化学物。这也许可以解释，为什么日本人罹患喉癌的比例会那么高。把羊齿蕨当作饲料喂养动物，也会致癌，最常见的是膀胱癌和肠癌。
原蕨如何致癌？
原蕨的一种裂解物已经被证明会和DNA交互作用，造成DNA链断裂。原蕨的裂解产物会特别和腺嘌呤交互作用，腺嘌呤是组成DNA分子的四种基础物质之一。从DNA中损失这种基础物，以及DNA结构的改变，将会变更碱基对编码的次序，造成突变。像这样的基因变化和突变，都会导致癌症发生。
真菌毒素：毒蕈和“魔”菇
不同真菌产生的多种毒素，像是黄曲毒素，是一种致癌物，会污染食物（我们在第十章还会对此进行讨论）。以蘑菇形式出现的真菌，可以食用，但有很多种真菌，包括一些毒蕈和蘑菇，则会产生毒性。其中有一些被当作药物使用。
在英国，最毒的蘑菇可能就是毒鹅膏（death cap mushroom，学名Amanita phalloides），在世界其他地区也可以发现。偶尔会被误食，不过中毒的例子很少。这种蘑菇含有多种毒素，包括几种毒蕈素（phallotoxins）和几种毒伞素（amatoxins）。在吃下毒蕈的4—8个小时后，毒蕈素就会造成严重的肠胃炎，毒伞素的效应则会延缓产生，目标是在肝和肾。吃下有毒蘑菇后，除了会出现比较不明确的效应，如恶心之外，误食者还会出现呕吐和腹泻。可能会有一个阶段，时间大约两天左右，中毒者好像复原了，不过可能已经肝或肾衰竭，出现黄疸，血液的化学性也已经改变，血糖降低，氮含量增加，并出现多种无用产物。
毒伞素和毒蕈素都是圆形的缩氨酸（peptides，由一群氨基酸组成，是蛋白质的构成物质）。毒蕈素会对细胞膜产生影响，而毒性较强的毒伞素，则会阻止DNA译码产生蛋白质（这是DNA的主要功能）。大约10毫克的毒伞素，就足以毒死一个人。
动物毒素
蛇：毒蛇与眼镜蛇
全世界10%的蛇类，大约300种，全都有毒，蛇是天然毒素的重要来源之一。毒蛇主要有几类，像树眼镜蛇和一般眼镜蛇、蝰蛇以及海蛇，另外还包括非洲树蛇和红树林蛇。
一般来说，光是北美，一年就有约45 000人被蛇咬到，但其中只有20%是被毒蛇咬到，其中更只有一小部分的毒蛇会产生毒素或毒液，但仍有超过1 000人被毒蛇咬到时，毒蛇会把毒液注入被咬者体内，死亡人数微乎其微，可能只有12—15人，一般的医疗设施都不会距离太远，解毒剂和抗蛇毒血清都可以取得。如果没有马上救治，被响尾蛇咬到的人，有73%会丧命。同样的，在澳洲，当地有多种世界上最毒的蛇，但被蛇咬死的人却很少，因为各种蛇毒都已经有解毒剂，并且容易取得，而且很多毒蛇毒液抵达攻击目标的速度很慢，因此毒性反应也慢。不过，在世界其余地区的情况则有很大不同，被蛇咬是很常见的死亡原因。在印度和巴基斯坦，一年被蛇咬死的约有50 000—70 000人，在缅甸和巴西死于蛇口的也都成千上万。
每一种植物或真菌都只含有一两种毒素，毒蛇的毒液则不一样，它不是只含有一种毒素，而是含有整整一种类的毒素。北美响尾蛇科（这当然包括北美响尾蛇在内）的毒液含有至少19种不同的毒素，其中有几种会一起发挥作用，强化了伤害力和伤害速度。蛇毒液中有某种酶会破坏伤口的皮肤和其余组织，让毒素更容易进入深层组织；其他毒素则会影响血管和微血管的渗透力，让血和毒液渗入这些组织，造成肿胀，并帮助把毒素传送进入血液中。
在某几种蛇毒中，含有会影响血凝结的物质，结果就会造成无法正常凝血，中毒者会因为伤口流血不止而死亡。这些蛇毒中的酶还会破坏伤口四周和内部的组织，使得这种流血效应更加恶化。毒蛇液含有会破坏组织的酶，目的是在蛇进食猎物时，可以帮助消化。这种破坏组织的行动，会造成发炎，引发剧烈疼痛。还有一种特别的酶，会让肌肉遭到破坏。也有一些毒素会影响神经系统和心脏，但在响尾蛇体内，通常不会含有太多这种毒素。
如果是眼镜蛇，它含有神经毒素（neurotoxin），对神经与肌肉产生影响，是被这种蛇咬到后的致死原因，这种毒素会造成呼吸停止，受害者还会出现言语不清，眼皮会合上，而且还会因为缺氧而肌肉无力和无精打采。大约6毫克的眼镜蛇神经毒素就足以造成死亡，而且很快就会发生，例如一名斯里兰卡妇女在被眼镜蛇咬到后，15分钟就死亡。
响尾蛇和眼镜蛇毒液：稀释血液和溶解肌肉
很多毒蛇毒液，包括眼镜蛇在内，会干预血液凝结。改变或消灭凝血过程的某种成分[例如纤维蛋白原（fibrinogen）是常见的方法，这会造成血液无法凝结，同时酶会破坏组织和肌肉。肌肉遭到一种特定毒素肌肉毒素（myotoxin）]的破坏，这种毒素会增加肌肉中的钙含量，并沉淀会进行自我毁灭的肌肉组织。血球也同时遭到破坏，这也是通过酶的作用，小小的血细胞中的凝结物质也会遭到破坏。被这两种毒蛇咬到的人可能会在1小时内死亡，但一般是在18—32小时之内，通常是由于失去血压，或是循环系统和血球体液流失而造成休克。
如果是眼镜蛇毒液，它所造成的主要效应，是因为它所含的一种毒素会对神经系统造成破坏。这种神经毒素是一种小分子，会在人体内快速传送。它的作用就像箭毒，会使得脑部中枢控制呼吸的部位瘫痪。在对控制肌肉的神经造成破坏后，就会阻止神经冲动的传递，造成肌肉无力，同时也再度影响呼吸，眼睑会下垂，言语不连贯。
除此之外，眼镜蛇毒液还含有一种毒素，会造成心跳速度的改变，同时丧失血压。最后，还有一种毒素以多种酶的组合，造成红血球破裂。因此只要被眼镜蛇咬上一口，很快就会丧命。
虽然可以使用抗蛇毒血清来治疗，但蛇毒液因为混合多种毒素，且会变化，表示必须尽量确定是哪种蛇毒素。针对某种特定症状的解毒剂也可以使用，例如抗胆碱酯剂就可以用来治疗致命的蝰蛇蛇毒。这种解毒剂可以阻止乙醯胆碱这种神经递质遭到破坏，防止在蛇毒素发挥效应后，乙醯胆碱供应不足。
毒蟾蜍和吐泡沫的青蛙
加倍，加倍辛苦和烦恼；
火在烧，大锅沸腾起泡。
大块的沼泽蛇排，
在锅中煮沸与烘烤；
蝾螈眼，青蛙腿……
——莎士比亚，《麦克白》第四幕第一场
莎士比亚是否知道某些青蛙和蟾蜍是有毒的，很值得怀疑。我们通常不会把青蛙和蟾蜍跟毒物联想在一起，因为它们并不会咬人。不过，有些青蛙和蟾蜍会产生很毒的毒素，用来驱走甚至杀死掠食者，有的还会产生有毒的细菌，对人类产生不好的影响。会产生这种有毒皮肤分泌物的青蛙，在哥伦比亚、哥斯达黎加、巴拿马，以及澳洲都有。哥伦比亚的印第安土著从青蛙身上取得这种毒素，把它们涂在箭头，查尔斯?柯兹兰（Charles Cochrane）船长在1823年到1824年在哥伦比亚探险时，曾经描述这种情况：
准备使用这种毒药的人，会先到森林里抓来一些青蛙，把它们养在一个藤编的篮子里定期喂食，等到他们想要使用毒药时，就取出其中一只，用一根削尖的木棒穿进它的喉咙，从其中一条腿穿出来。这种酷刑会迫使这只可怜的青蛙冒出很多汗，尤其是背部，很快就会布满白色泡沫，这就是这只青蛙产生的毒液。这些印第安土著把他们的箭头沾上这些泡沫，或是让箭头在泡沫中滚动一下，这可以让毒性保持1年之久。事后，在这些白色泡沫下会出现一层黄色的油脂，小心地把它们刮下来，毒性大约可以维持4—6个月，要看这只青蛙的体质而定。使用这种方式，一只青蛙可以提供足够分量的毒液供约50枝箭使用。
近代的研究已经确定，青蛙产生的毒性中，毒性最强的是箭毒蛙碱（batrachotoxin），不过，这只是大约100种青蛙毒素中的一种。这也是目前已知最毒的有毒物质之一，毒性比河豚产生的河豚毒素高出5倍（请参阅第十章），只要200微克的剂量就足以让一个人丧命。有趣的是，河豚毒素也可以在加州蝾螈身上发现。当这些加州蝾螈受到压迫时，就会经由皮肤分泌出河豚毒素，因此，当其他动物舔或咬它们时，它们就会暴露于这种毒素，从而心跳停止，并因而死亡。
澳洲青蛙产生的一种毒素，叫做耳腺蛙肽（uperolein），会造成皮肤发炎、血管扩张、血压大为降低。这种毒素是一种复合胜肽氨基酸，也会影响肌肉，这会造成腹泻和呼吸困难。
蟾蜍也会产生毒素，这种毒素和青蛙产生的不同，其中之一是蟾毒色胺（bufotenin），其影响类似迷幻药LSD，会造成幻觉及降低血压。另一种毒素蟾毒它灵（bufotalin），会影响心脏功能，其效果跟强心剂类似，可能导致心律不齐和死亡。很多中毒事件都是人们在处理青蛙和蟾蜍时不慎造成的，因为这些青蛙和蟾蜍中，有的会产生相当分量的毒素。
海生动物产生的毒素
曾经被水母刺到的人，一定知道会造成什么样的疼痛感觉。以俗名叫葡萄牙战舰（Portuguese manofwar）的水母来说，被它刺到的疼痛感极其强烈，而且还会伴随出现其他症状，受伤的四肢，甚至全身肌肉会觉得痛，呼吸时也会觉得痛，红血球甚至会被破坏，因而造成肾衰竭。这种毒素名叫physalitoxin，是一种大蛋白质，只要每千克体重0.2毫克的剂量，就足以毒死一只老鼠，对人类的致命剂量大约是12毫克。另一种类似的海生物，名叫海黄蜂（sea wasp）的箱形水母，也特别危险，曾经在澳洲造成几个人死亡。其他几种海生物也意外地有毒，例如海蜗牛（cone snail）会产生海蜗牛毒素，跟河豚毒素和蛤蚌毒性（saxitoxin）一样，海蜗牛毒素会阻止一些离子，例如钠、钾和钙的移动，因此会影响神经与肌肉的功能。即使是谦卑的海草也含有毒素，在加勒比海和夏威夷发现的死海海草（Death Sea weed）产生的毒素叫菟葵毒（palytoxin），毒性特别强，是目前已知的剧毒之一。根据对老鼠的致命剂量来推算，对人类的致命剂量大约是9微克。虽然这大约是肉毒杆菌致命剂量的10倍多，但这仍然极其危险。这种毒素会在神经细胞的细胞膜上产生小孔，让离子可以进出，这会改变神经的电子活动。它也会允许钾离子快速流失，从而造成红血球破裂。这种毒素也被用来涂在箭头上。
蜘蛛
大部分人都不喜欢蜘蛛，即使是无害的蜘蛛，但那些会咬人的蜘蛛，确实让人觉得很恐怖。其中最出名的大概是黑寡妇，这种蜘蛛可在美国发现，是一种外表并不突出的小蜘蛛，却极其危险。毒性最强也最常造成中毒意外的蜘蛛有三种，它们产生的毒液作用方式全都很相似，这三种毒蜘蛛是黑寡妇、红背蜘蛛以及漏斗网蛛，全都会对神经和肌肉造成影响，也就是说，它们会影响呼吸和肌肉控制。黑寡妇产生的黑寡妇毒蛛毒素（latrotoxin），会和神经中的受体结合，导致在神经末端释放出大量神经传导物质乙醯胆碱。这种毒素会造成肌肉疼痛和痉挛，并会从被咬的部位一直转移到背部与腹部肌肉，这些肌肉都会变得很僵硬。在被咬后的几分钟或几小时后，就会出现各种症状：恶心、出汗、发抖、言语不清以及失眠、肌肉麻痹（包括负责呼吸的肌肉）、高血压、心血管崩溃以及昏迷，全都是严重的症状。
红背蜘蛛是在澳洲发现的，也曾经造成成年人和儿童死亡的意外（被它咬到的死亡率有7%），特别是在还未找到抗毒血清之前，儿童的死亡率更高。红背蜘蛛最喜欢出没的地点是厕所马桶座位底下，所以背部和胯部被咬，是很常见的！在澳洲，一年的受害者有几千人之多，它所造成的症状和黑寡妇十分相似，而且极其疼痛。
相反的，来自美国的棕色隐士蜘蛛，它产生的毒液则比较复杂，会伤害动脉与静脉，并会造成血栓，这会导致疼痛和发炎，并且伤害到组织，可能还留下伤疤。受害者会因为循环或肾衰而死亡。
澳洲的另一种毒蜘蛛是漏斗网蛛，它产生的毒素是atraxotoxin，这会破坏神经系统，导致肌肉麻痹和高血压。人类被这种蜘蛛咬上一口，可能会丧命。
蝎子
我生平第一次，也是唯一一次看到活生生的蝎子，是在摩洛哥。这种看来很危险、很有侵略性的生物，可以在世界很多地区发现，特别是在沙漠和热带。它们是夜间生物，白天都藏起来，例如藏在石头下面或鞋子里！蝎子的种类很多（在北美和南美就有三十几种），其中有几种会注射致命的毒液。毒性最强的是咆哮蝎子（Centruroides sculpturatus），这是在北美发现的。它产生的毒素会对神经中的离子信道发生作用，造成跟番木虌碱中毒类似的症状，中毒者情绪会变得十分激动，神经发送出更多脉冲，结果无法控制自己的肌肉，肌肉会自行收缩，四肢、眼睛、嘴和喉咙全都无法控制地动作。受害者身体释放出大量肾上腺素，心跳和血压上升，大量出汗。最后，由于肌肉无法控制地收缩，终于造成瘫痪，呼吸停止。幸运的是，目前已经有解毒剂（一种抗蛇毒剂）可以用来治疗。
某些蝎子的螫针并未含有神经毒素，毒液也比较无害，被它们螫到，主要只会让人觉得不愉快，被咬部位发炎，好像被蜜蜂和黄蜂叮到。
另外?有很多其他有毒的动物和植物，但限于篇幅无法一一讨论它们。
细菌
在本书后面章节，我会再讨论目前已知毒性最强的有毒物质之一，肉毒杆菌毒素（botulinum toxin），这是从肉毒杆菌提取出的，而在食物中偶尔也会发现这种细菌。另有一种相关的细菌，产气荚膜梭菌（Clostridium perfringen），也会产生令人讨厌的一种毒素，叫做阿尔法毒素（alpha toxin）。跟肉毒杆菌一样，这种细菌无法在空气中生存。它们的孢子可以在泥土中发现，甚至可以生存在我们的肠子里，但如果它们深入伤口深处，由于那儿没有氧气，它们就会感染那儿，造成气性坏疽（gas gangrene），这是一种严重的坏疽，会使受影响的组织肿胀并带有气体，所以有这个名字。这种毒素是一种酶，能够破坏细胞膜，这是极其聪明的细菌，因为它以免疫系统和供血系统为攻击目标，目的在减少血液供应，因此也就会减少氧气，然后感染组织。为了增加自己生存的机会，它会设法使环境变得对它有利，并且减轻免疫系统的除菌能力，让免疫系统无法除掉它。
很多细菌会产生毒素，其中有的毒性极强，并会引发多种症状。造成腹泻的细菌，为了达到这个目的，它也许会产生某种毒素，用来对肠子产生作用，例如改变从肠子摄取的液体或是分泌水分到肠子里。
某些细菌毒素已经被科学家拿来从事实验，像破伤风和白喉毒素。白喉毒素用干扰蛋白质合成的方式来杀死细胞，有点类似蓖麻毒素。
自从人类开始大规模制造工业产品以来，工业疾病就一直存在，而在工业革命期间，工业疾病更是相当普遍。在那之前，某些职业，例如采矿，则特别危险。古代在砷或铅矿场工作的矿工，无疑会受到那些矿物不好的伤害。古希腊历史学家史特拉博（Strabo）对位于潘土司（Pantus）的砷矿场有如下的描述：“矿场里的空气不但有毒，也让人难以忍受，因为矿石的气味极其难闻，所以在矿场里工作的矿工注定要早死。”有些职业病很常见，并被取了很有名的名称，像“帽商的颤抖”（hatter’s shake），“农民肺”（farmer’s lung），因为吸入稻草中的细菌孢子，而造成过敏性肺伤害及气喘，以及“颚疽症”（phossy jaw），磷暴露造成颌骨变得容易碎裂。
由于男人和女人都有可能把一生当中的三分之一时间用在工作上，所以在工作场所里会接触到什么样的环境，极其重要。最早被清楚指认出来的第一种由职业造成的疾病就是阴囊癌，这是因为从事清洁烟囱工作而罹患的，伯西瓦?波特（Percival Pott）爵士在1775年首先确认并清楚描述这种职业病。很明显的，这是因为打扫烟囱的工人长期暴露于煤灰和煤焦油的缘故。但一直到很多年之后（1916年），才在实验室中证实煤焦油会引发长期暴露的实验室兔子的癌症。很多工业疾病的病例，都是长期暴露于化学物的结果，尤其是在早期。在研究人口结构[流行病学（epidemiology）]之后，就可以确立这样的关系，但还需要进行基本实验，才能够提供确切的证据。
汞
“mad as a hatter”（疯得像帽商），这句话在英语中经常被使用，但它的来源可能有很多人不知道。这句话来自制帽厂的工人，他们在制作供帽子使用的毛毡时，必须使用汞；被用来制作毡帽的海狸和兔子毛皮，必须用硝酸汞（mercuric nitrate，一种汞盐）处理，才能把毛皮粘结在一起。在这个过程结束后，再把毛皮加热，这时工人就会暴露于汞蒸气中。这些工人因此而出现的症状相当明显，别人一看就知道。这些症状包括颤抖（帽商的颤抖）、心神不安[汞疯狂（mercury madness）]、走路不稳、说话结巴，以及个性明显羞怯。
自然汞是液状的，可以在岩石中发现，例如斯洛文尼亚和西班牙的汞矿，俗名是水银，而它的拉丁学名hydragyrum（汞的化学符号Hg，就是由此而来），指的也是液体状的银。它也可以在颜色鲜艳的朱砂中找到，可以和氧结合。
早在公元前1600年，埃及人就已经知道液态汞，中国和印度人也可能知道。汞的化合物，像朱砂，在西班牙已经有2 500多年的开采历史，而且从公元300年起，人们就已经知道，把液态汞加热就可以产生金属汞。几世纪以来，汞一直有很多用途，但全都和它的毒性效应脱不了关系，古希腊人和罗马人早就知道它有毒。除了毡帽制造业之外，汞暴露也会发生于金属汞矿场。汞后来广泛用在科学仪器上，像气压计和温度计。古代炼金术士一直想把汞炼成黄金，但只是徒劳无功。一般认为，英王查理二世因为沉溺于炼金术，结果死于汞中毒。
汞的不寻常特性之一是它会和某些金属反应形成汞合金。银和锡的汞合金在19世纪被用作蛀牙的填充物，类似的汞合金一直使用到近代。这种能够形成汞合金的特性，也被利用来淬取黄金，同时也被用来从事电镀。因此，黄金和汞的汞合金就可以利用来将黄金电镀到其他表面，像纽扣。这种过程会使得汞蒸气被释放出来，工人就会因此汞中毒，出现所谓的“镀金工人中风”（gilder’s palsy）症状。汞的废弃物也会造成居住在工厂四周的居民中毒。据报道，60位俄罗斯工人在替圣彼得堡的圣以撒大教堂（St Isaac’s Cathedral）的圆顶镀金时，不慎汞中毒死亡。
制作镜子时，会用到银的汞合金，也会造成制镜工人的汞暴露。在1810年发生了一桩怪异的汞中毒意外，有艘船运送一批液化汞，途中碰到暴风雨，其中一个装有液态汞的实验室用长颈烧瓶破裂，结果有三名船员死于汞中毒。
最近，有很多形式的汞应用在工业过程中：被当作电焊条、用在电子设备、用来制作电池、当作催化剂、用作杀真菌剂。特别是被当作杀真菌剂和催化剂的汞，过去都曾造成严重的中毒事件，我们也已经在前面介绍过。
巴拉塞尔士是针对职业病发表专题论文的第一位学者，而且是在他死后，才于1567年发表，在这篇论文中，他详细描述长期汞中毒的症状，把汞中毒的慢性与急性症状分开。身为医师，他也发明用汞来治疗梅毒，这种治疗法一直沿用了300多年。
伯纳迪诺?拉马志尼（Bernadino Ramazzini）是职业病医学之父，1633年出生于意大利，后来专门研究居住某一特定地区，且从事同一类工作的几群人之间的疾病。我们现在把这项研究课题称作流行病学，这是研究特定疾病与化学物暴露之间关系的一个重要方法。拉马志尼对每一天都必须忍受工作带来痛苦的那些工人，进行了第一手的研究。
自古以来，工人们就一直暴露在各种有毒物质中，从矿物到金属，先是把它们开采出来，然后再制成产品，例如：石棉、铅和汞。后来更暴露于更复杂的化学物，这些化学物都被用来合成无数的新产品，例如我们目前正在使用的塑料和药物。
非工厂工作人员的人偶尔也会暴露于工业有毒物质，像发生在印度波帕（Bhopal）和意大利塞维索的可怕意外事件（请参阅第五章）。幸好，塞维索意外并未造成任何人员死亡，只造成一些皮肤病、氯痤疮。这种严重的痤疮也是对其他卤化（如氯化）碳氢化合物常见的反应，这种化学物通常出现在工厂制造杀虫剂和防火剂的过程中。尽管有很明显的危险性，但这些工业用化学物，只要在安全控制的环境下谨慎使用，经常可以替我们带来很大的好处：生产出便宜、耐用的材料，像塑料、新颖布料和染料，以及药效很好的新药。不幸的是，过去曾经出现一些问题，都是不良的业界习惯造成的，如安全措施不足以及保养不当。以下介绍的几个例子，正好可以让我们明白，我们可以从这些意外中学到哪些教训。
氯乙烯
为了要在这里讨论工作场所化学物暴露的问题，我特别选择氯乙烯来讨论，希望能够借此说明因为暴露于新奇化学物所可能产生的问题，以及应该如何防止这些问题，同时也在说明，如果能够先对毒物性质有所了解，将对工作人员的健康，以及如何安全使用化学物，产生重要的作用。
氯乙烯[又称作氯乙烯单体（vinyl chloride monomer），简称VCM]的主要用途是用来生产到处都看得到的塑料产品，从1940年代开始使用的PVC[或叫做聚氯乙烯（polyvinylchloride）]用于很多产品，从保鲜膜、瓶子到汽车零组件、水管、电子零件以及窗框。不幸的是，用来制造塑料的氯乙烯，本身就是一种有毒化学物，且因PVC是一种有机氯化合物，所以它的名声很不好。不过，它有一些重要特性，像弹性、坚固、耐用等，这使它成为用途极广的抢手原料。
被用来制造PVC的氯乙烯，在室温下是气体，因此，在聚合作用的过程中，它必须保存在压力下。用来保存氯乙烯的压力室，必须经常定期清洁。早年，在使用一段时间后，工人必须到这些压力室内进行清洁。在这些压力室内，氯乙烯的浓度很高，有时候甚至高到会使未穿防护衣的工人因为吸入这些气体而昏倒；氯乙烯有如麻醉剂（1940年代，科学家曾试图把它作为麻醉剂），如果吸入的话，受害者会陷入昏迷。
最初，氯乙烯被视为是无害的化学物，但后来有关它有毒性效应的报道陆续出现，例如会造成手指麻木和出现刺痛感。1971年，进行了对实验室动物（老鼠）的研究，结果发现氯乙烯是一种致癌物，会造成罕见的肝肿瘤。接着，1974年，流行病学调查更进一步证实，人类若暴露于这种化学物，会有致癌危险，氯乙烯会造成一种罕见的肝癌[血管瘤（haemangiosarcoma）]，这是肝脏内部血管的癌症，不管是在实验室动物或人类身上都会出现。这种癌症的稀少性，对流行病学研究很有帮助，这些研究指出氯乙烯正是造成这种癌症的原因。幸运的是，各种记录都保存了下来，所以研究得以进行，对研究这种工业化学物的毒性帮助很大。
在对实验室动物所作的研究中，这些动物暴露在这种化学物的各种浓度中，其中有些浓度很高。有些工厂工人也暴露在高浓度中，尤其是那些清洁压力室的工人。即使这样的暴露是断断续续的，但已经足够引发癌症。暴露浓度和人类发生癌症的几率之间有关系，暴露浓度最高的工人，致癌的危险性也最高。因此，也有证据显示，在实验室动物身上，这种浓度—反应关系是存在的；在人类身上，癌症形成的时间比较长，至少要25年，可能还会长达40年，所以，还有一些病例尚未出现。
这个例子说明了，如果这些工人暴露于氯乙烯之前，能够先评估氯乙烯的毒性，后来那一两百个已经或可能罹患肝癌的工人，可能就不必受这种苦了；对实验室动物以及试管实验所作的测试，可以使这些工人免于这些危险。最近对这些动物实验的资料进行的更多评估，显示出这些危险性，不过，它们过度高估了报告案例的实际危险性（请参阅第十二章）。
氯乙烯如何致癌？
氯乙烯是一种简单的挥发性工业化学物，进入肝后，就会被一种酶（细胞色素P450）转化成一种活性产物，这种活性产物能够和蛋白质交相作用，更重要的是跟肝细胞核交互作用。这种代谢物和DNA基柱中四个碱基中的两个——腺嘌呤和胞嘧啶——交互作用。这些碱基和DNA中的其他碱基形成基因码和碱基对；加进氯乙烯后，就会改变碱基，并减少它们形成碱基对的能力，造成DNA中的基因码被误读，因而产生突变。
肝细胞分裂，或是基因码的哪一部分被表达出来时，就会出现错误或突变。现在已经知道，肝细胞暴露于氯乙烯后，致癌基因就会发生突变。从这些基因产生的突变蛋白质，可以在暴露于氯乙烯，并因而罹患肝癌的工人的血液中检测出来，这种蛋白质的含量，似乎和氯乙烯的暴露量成正比。
奇怪的是，有一项研究发现，增加氯乙烯的浓度，并不会造成老鼠体内肿瘤发生率相对增加。这是因为在更高浓度时，代谢物已经饱和，所以活性代谢物的产生并不会跟着增加。
对暴露于高浓度的任何化学物的工作人员可能面临的潜在危险性，如果一般大众能够事先有所警觉的话，应该就可以防止工作场所再进行这些可能产生危险的作业方式。对于我们目前生活中的这种很有危险性的不良环境，我们都会忍不住质问，怎么可能发生这种情况？知识不足，肯定是原因之一，然而，在某些国家这种情况还是持续存在。
除了麻醉及肝癌等不良效应，氯乙烯还会造成其他毒性效应，统称为“氯乙烯病”，包括皮肤病变、手指变白和麻木[雷诺氏现象（Raynaud’s phenomenon）]，以及手骨头变化（这可能是由于四肢末端的血液供应发生变化），四肢末端（手指和脚趾）也会有刺痛和疼痛感，这可能是因为末梢神经遭到破坏。某些工人也出现头昏眼花、疲倦、头痛、记忆丧失，以及视力和听力受损等症状。氯乙烯也被认为有可能影响男女两性生殖系统，生殖能力降低，在实验室雄性动物身上也出现睾丸受损的情形。肝除了会罹患癌症，也会遭到破坏。
这些效应一般都和高暴露浓度有关系。在美国，OSHA（Occupational Safety and Health Administration，职业安全与健康管理局）目前制定的暴露上限是1 ppm。这是一个工人一天工作8小时，或是一周工作44小时，所能接受的暴露浓度。
那么，关于工业化学物暴露问题的答案是什么？原则应该是，对于不可避免会暴露于化学物的那些工人，应该让他们暴露于最低浓度下；应该发给他们防护衣，并激活防护机制。除此之外，工人应该定期接受检查，并把检查结果保存下来，可以让这些工人接受任何有关不良效应的研究。更进一步来说，化学物对试管实验和实验室动物的影响，都应该加以研究。把实验室资料和流行病学信息结合起来，对指认出化学物的危险性，这是最基本的研究基础，目前在很多国家里，已经要求一定要这样做。
由于这还会牵涉到代谢问题，因此，酒精摄取量也是很重要的一项因素，例如有酗酒习惯的工人，比较容易罹患肝癌，这可能是因为酒精会增强某种酶的活动，而这种酶会代谢这样的化合物，因此改变产生出来的有毒代谢物含量。
氯乙烯对一般大众有危险吗？PVC产品可能含有微量的氯乙烯，但氯乙烯是挥发性的，所以它的含量非常少。不管如何，任何PVC产品中的氯乙烯含量上限，都必须接受有关单位的管理。汽车内的空气，以及我们的饮水中，只要是经由塑料零件过滤，或是经由水管流出，可能都含有某些氯乙烯。
地下水也含有微量氯乙烯，当它受到三氯乙烯污染时，会经由细菌分解三氯乙烯，产生氯乙烯。一般来说，我们暴露的氯乙烯浓度都很低。
氯乙烯引发的肝癌相当罕见，所以当病例增加，很容易就会被发现。在瑞典，对PVC工厂四周居民进行的研究，并未发现肝癌的发生有任何变化。因此，看起来氯乙烯并不会对一般大众构成危险，而制造和使用氯乙烯工厂的环境也都已经获得改善，使得氯乙烯不再是职场危险。
另外有很多工业化学物，已经被认定是人类的致癌物质，或是被怀疑是致癌物（表6）。
表6：常见的职业致癌物
致癌物被影响的器官使用致癌物的职业
石棉肺、肋膜电子工人、矿工、建筑和造船工人
2-奈胺膀胱染料、橡胶、油漆制造
苯骨髓制鞋工人、染料工人、油漆工人
铬鼻子、肺、喉头焊工、铬制造与处理工人
柏油、煤焦油肺、喉头、皮肤、膀胱气体供应厂工人、焦炭炉工人、煤焦油与柏油工人
镍鼻子、肺镍熔解、搅拌、烘烤、电解工人
异氰酸甲酯和波帕的悲剧
喷灯对我眼睛喷火，酸液灌入喉中，撕裂我肺中组织，将我溺毙于自己的血中，让我窒息而死。让我看她如何做死前的挣扎，让我子女成残废，让疼痛成为他们每天唯一的玩伴。对我毫不留情，毁掉我的健康，使我再也无法养家口。看着我们饿死，说这跟你完全无关，永远不说抱歉。污染我们的水，造成魔鬼在我们之中出生，迫使我们咒骂神祇。影响我们子女成长，十七年来，对我们的哭喊不闻不问。我终于明白，我的愤怒就像眼泪一样无用。证明这世界毫无公平正义。你是有钱的美国大公司，我只是波帕的一名毒气受害者。
——英国《卫报》（Guardian），2001年12月8日
写出这首感人小诗的，是1984年12月印度波帕市那次可怕工业意外事件的一名幸存者。1984年12月2日刚过午夜，波帕市一家工厂突然泄出一大团蒸气，扩散到附近的贫民区，几千名居民正在睡梦中。共有30—40吨有毒化学物外泄。很多人死于窒息，因为这种高刺激性毒气破坏了他们的肺，造成肺液累积，把他们溺死。有些人虽然没有在这第一波毒气攻击中死亡，但后来还是死于肺和其他器官受损引发的多种症状。侥幸未死的人也无法完全康复，继续为肺病所苦，有的眼睛瞎了或是视力受损，免疫系统受损，生殖系统也出现问题。这种有毒化学物的高刺激特性会攻击肺、眼睛和皮肤膜。
异氰酸甲酯如何夺走受害者的性命？
异氰酸甲酯是挥发性、活性化学物，具高刺激性。它的活性特性表示，当人类接触它时，它会和人体组织的成分结合，像眼睛、皮肤和肺脏的蛋白质，尤其会和蛋白质中的硫原子产生反应。这些交互影响会破坏肺脏的内壁，让水可以从周遭组织和血液中进入肺，造成所谓的肺水肿（pulmonary oedema），受害者好像溺死一般，因为他们的肺充满液体。对低浓度异氰酸甲酯暴露的老鼠所作的研究显示，这种化学物对肺很有刺激性。
在肺里有大量含硫物质麸胱氨酸（glutathione），它的功用是对有毒化学物进行解毒，它可以和异氰酸甲酯起反应，并将它除掉。不过，这种解毒过程看来只是暂时转移而己，因为这项交互作用的产物会把异氰酸甲酯从肺中带走，带到骨头和肌肉释放出来，造成伤害。这种解毒产物被称为“化学出租车”（chemical taxi）。
对动物所作的研究显示，异氰酸甲酯和体内蛋白质交互作用，并改变这些蛋白质，然后，这些改变后的蛋白质会被免疫系统视为异物，于是免疫系统就会产生抗体，用来对抗这些改变后的蛋白质。这种情况，也在波帕灾难事件受害者身上发现。
共有多少人死亡？当时最保守估计是3 000人，另有约20 000人受伤，最近估计可能有16 000人因为这次意外死亡。这家工厂属于美国“联合碳化物公司”，主要制造商标名称为“色蚊”（Sevin）的杀虫剂，主成分是氨基甲酸酯，异氰酸甲酯（methylisocyanate）则是制造这种杀虫剂的中间产物之一，工厂的一个储存槽中存放了大量这种化学物。由于新装的一条连接这个储存槽的水管活门出现问题，导致水经由这条水管流入槽内。这些水和异氰酸甲酯混合后出现反应，产生热气，使得槽内温度上升，这种液体化学物被煮沸，并转化成气体，造成外泄。储存槽显然没有可以暂时容纳多余气体的备用空间，也没有燃烧气体的设备，清洁系统则已经负荷过重，换句话说，这家工厂的安全设备不足。
工厂最初宣称这是有人搞破坏造成的，但没有遭人破坏的证据；他们也说，这家工厂由印度子公司全权负责，但这种说法遭到质疑。根据科学家和工程师的事后调查，这家工厂的设计有问题，没有足够的安全设施可以预防意外发生。甚至在意外发生之前，联合碳化物公司自己的工程师就已经警告说，该公司位于美国西弗吉尼亚州工厂的异氰酸甲酯储存槽“很有可能发生严重意外”。
这个世界最严重的化学灾难，其实对我们也有某种好处，它发生在最近，而且让我们看到化学工厂的危险性，也同时看到管理者对于不管是在居民住家附近还是在远方的工厂，对其安全都抱着漫不经心的态度，而且也对他们使用和制造的化学物缺乏尊敬与认识。这是个悲剧，因为这个意外事件，本来可以轻易避免的。从某些方面来看，波帕意外和塞维索事件其实很相似，都是工厂在制造过程中出错，把有毒化学物释放到周遭区域，事发当时又只有很少数甚至没有工作人员出面处理意外事故。不同的是，在波帕，外泄的有毒化学物对当地居民造成立即和持久的影响。这有两个原因：第一，释放出的有毒物数量相当大；第二，工厂很靠近大批人口居住的地区。有人指责说，化学工厂不应该靠近城市的住宅区，工厂储存或使用大量有毒化学物时，一定要有充足的安全设施，以便用来处理意外事故。意外常会发生，但应该把它们的伤害降到最低。
从这次意外得到的另一个教训是：对化学物的毒物学知识，对治疗受害者会有帮助。对于异氰酸甲酯的毒性效应，没有充足的知识，再加上没有真正的解毒剂，有些受害者受到当地一些医疗中心的不当治疗，误判他们是氰化物中毒。一些实验研究资料也许可以用来帮助治疗，以及评估这种化学物的危险本质。事件发生后对实验室动物所作的研究显示，即使是很低浓度的异氰酸甲酯蒸气，也会对老鼠的呼吸系统造成极大的刺激。对动物的其他研究也显示，这种化学物会刺激免疫系统，对人类受害者也是如此。异氰酸甲酯的长期影响，迄今尚未完全达成结论。
镉
这种金属被工业界广泛应用在合金、电镀和电池，以及颜料、油漆、墨水、珐琅、橡胶、塑料上，不过，目前厨具已经不再使用镉作为颜料或油漆，儿童使用的塑料或橡胶产品，也不再使用或添加这种金属。镉是天然产物，泥土中可测出少许镉含量，蔬菜也会累积这种金属。香烟发出的烟雾，是瘾君子镉暴露的重大来源，它比较容易被肺吸收，胃和肠子则比较不易吸收。
人类饮食中的镉出现危险浓度的情况，其中最著名的一次发生在日本北部城市府中，当地民众所吃的米遭到镉污染。这些镉来自当地一处旧的锌矿场，并出现在当地的泥土和水中。钙摄取量太低，以及缺乏维生素D，可能也是原因之一。镉中毒者的骨头会变得很脆弱，并且疼痛难耐，因此被称作痛痛病。加拿大西北方索美塞特岛（Somerset）的席伯哈姆村（Shipham）的土地也发现有很高浓度的镉，污染来源也是当地一处旧锌矿场。
镉毒性与痛痛病
镉的化学性跟锌金属相似，被肠子吸收的方式也相似，并使用相同的系统。它会和人体内的锌交互作用，结果可能影响男性的生殖系统，因为锌在男性生殖系统扮演很重要角色。镉也会干预钙的新陈代谢，钙是人体内的重要金属，它的化学性也跟镉相似。这种干扰会导致钙从骨头中流失，使骨头变得很脆弱[软骨病（osteomalacia）]，日本人把这种症状称作痛痛病，这是镉中毒的结果。镉中毒，再加上缺乏维生素D，会使得骨头的问题更为严重。
跟锌一样，镉会结合体内的金属硫蛋白。镉会增加好几倍这种蛋白质的数量（人体在遭受威胁时，就会增加解毒作用，这可能是产生耐药性的原因之一）。虽然，这种结合会除去镉，并有效解除它的毒性，但这种镉—蛋白质复合物会在肾中沉淀，最后还会释出镉，对肾造成严重伤害。
从毒物学观点来看，吸入镉金属蒸气或氧化镉尤其危险，除了会造成肺脏受损，镉还会进入体内，进而破坏肾。长期吸入镉蒸气，会造成慢性支气管炎、肺气肿?可能还会造成肺癌。在一些动物身上则发现，镉会破坏睾丸，一再镉暴露，则会造成睾丸肿瘤。
镉会在体内停留好几年，大部分留在肾，并和蛋白质结合。人体排除镉的速度十分缓慢，大概要花上16—30年时间，体内的镉含量才只会减少一半。治疗镉金属中毒，必须使用螯合剂，它会跟镉金属结合，形成复合物，再被排入尿中。
溶剂
工业生产过程中会使用到很多种溶剂，在其他职业场所，像实验室和工作室，也会发生化学物暴露情况。溶剂会造成多种毒性效应，包括麻醉、刺激及去除皮肤油脂，另外也会对一些重要器官产生影响，像中枢神经和生殖系统。吸入溶剂气体，会产生麻醉效果，这已经成为年轻人的流行风潮，关于这一点，我们会在第八章讨论。
以很多溶剂来说，在使用它们时，如果没有穿上防护衣，将会造成皮肤脂肪流失和皮肤炎。溶剂也很容易进入中枢神经系统，并造成不好的影响，包括在高浓度暴露时丧失意识、心情过度兴奋、晕眩和丧失方向感，这在工厂里都不是很好的症状！长期过度暴露会致命，工人因为在密闭空间中暴露于溶剂中而死亡的例子已有好多起。
除了急性暴露的症状之外，长期低浓度暴露也会产生中毒效应，例如溶剂引起的疾病包括记忆力和协调能力受损、个性发生变化，但这是个很受争议的问题。对肝和肾这些器官的影响，当然是对某些溶剂急性与长期暴露的结果，例如四氯化物，四氯化物本来在干洗过程中使用，但现在已经不再使用，被其他溶剂取代。
对工作人员造成暴露效应的一种溶剂是己烷（hexane），油漆、亮光漆、胶水和印刷，都会使用到这种溶剂。制鞋、压片、橱柜制造工厂的工人，他们的周边神经系统都会遭到破坏，这些影响都可以在实验室动物身上复制。这些症状一开始并不明显，首先出现在下肢，神经纤维会出现肿胀和衰退。己烷造成这些症状的机制，目前已经了解一部分，因此，可能会产生类似问题的溶剂，就可以被指认出来。也有证据显示，己烷暴露会导致男性生殖系统受到影响，因为它会破坏睾丸。
影响神经的溶剂
己烷是简单的有机化学物，这是一种挥发性的液体，在工业上被当作溶剂使用，一旦吸收进入体内，就会被代谢成其他产物。己烷被氧化，和神经的蛋白质起反应，这就是它会产生毒性的原因。
己烷能够溶于脂肪，这使它得以分散到体内的大部分组织，包括神经。己烷会消灭运动神经，这会造成手指和脚趾失去知觉，并且会感到软弱无力。
溶剂有很多种，像广泛使用在强力胶中的甲苯，还有一些加氯消毒过的碳氢化合物，如三氯乙烯，在紧急暴露后会对心脏造成不好的影响，可能出现心律不齐。如果是长期性暴露，三氯乙烯也会造成中毒症状。
另外一种很多人研究，并且已经被认定会造成严重中毒症状的溶剂，就是苯。这种溶剂可在汽油中发现，也被制鞋业使用，土耳其的制鞋业大量使用苯，所以土耳其已经对这种溶剂进行过深入研究。很多国家现在已经逐渐减少使用苯，但也有国家还继续使用。它一直被当作生产其他化学物的起点，同时也被当作溶剂，用来制造橡胶、油漆、塑料，以及用于印刷；它也添加在汽油中，当作抗爆剂，取代原来的铅。
苯造成的主要危险症状，主要出现在血液系统。长期苯暴露的工人会出现贫血，这是因为他们的骨髓细胞遭到破坏，有时候还会完全被毁。苯暴露会导致红血球和白血球数量降低，比较严重的影响是造成白血病（血癌），这是血液系统的一种癌症。因为苯会产生这些危险，所以苯的使用已经大为减少。
最常被用在油漆中的溶剂是二醇醚（glycol ethers），这种溶剂已经知道会伤害男性生殖系统，因为它会破坏在睾丸中制造精子的细胞。
最后，另一种在急性暴露后会造成毒性的卤化溶剂，就是二氯甲烷。它被用来除去引擎和金属制品上的油污，是油漆去除剂的主要成分。如果在密闭的空间里使用，例如没有足够通风设备的房间，就会造成严重、无法预期的中毒效应。工作人员吸入后，它会滞留在体脂肪中。不久，二氯甲烷就会从脂肪中释出，进入血液和肝脏，这种溶剂在肝中进行新陈代谢，代谢出来的产物是一氧化碳，毒性很强，并会干预氧气的供应，因而造成死亡（请参阅第八章）。有时候，中毒者可能在暴露结束后几个小时才昏倒，这并不是溶剂造成的影响，而是溶剂中毒后产生的一氧化碳造成的。
这里必须提到，就化学物在生产与使用上对工人产生的危险性来说，杀虫剂极其重要。杀虫剂的种类极多，从有机磷到有机氯杀虫剂。工人在有机磷急性暴露后，可能产生最多问题，从皮肤受到刺激，一直到对神经系统更严重的不良影响。农业工作人员长期暴露于杀虫剂，是否对他们的神经系统造成永久性伤害，各方争论很多，但迄今还没有明确的结论。我们在第四章已经对杀虫剂做过详细讨论。
石棉
石棉是硅酸盐纤维，用途很广。石棉是在南非和加拿大等地开采，矿工在开采过程中，都会暴露于石棉中。石棉也用来制造其他产品，尤其是在建造军舰、大楼和发电厂这类设施的过程中，都会用到石棉，不过，它目前的使用已经不像以前那么普遍。石棉有一些重要特性，尤其是它的重量很轻，能够抗热，是很好的绝缘物质，可以用在防热和电子绝缘上。
它可以被并入其他建筑材料，例如水泥，这表示，当旧的建筑物拆除或改建时，可能就会造成石棉暴露。因为石棉用途很广，所以一般大众也有可能暴露于石棉中，但总而言之，暴露浓度最高的应该是开采石棉矿和使用石棉的工人。石棉暴露工人的家属也有危险，现在已经发现，住在使用石棉工厂附近的居民，也有人罹患胸膜癌，这是在1960年代进行的两次流行病学研究中发现的。
石棉的种类有好几种，并不是所有的石棉都同样危险。白石棉（chrysotile）是最常使用的石棉产品，也是最无伤害性的，在生物体内相当不活跃；青石棉（crocidolite）则特别危险，而且还可能会污染白石棉。
在开矿现场的水中，可能会发现石棉纤维，同时，由于石棉一度被用作液体过滤材质，所以也有可能出现在饮水和饮料中。在饮水中出现石棉纤维，最早是1973年在明尼苏达州杜鲁斯（Duluth）镇发现。镇上的饮水来自苏必利尔湖，距这个大湖60英里处有一处石棉矿场，不清楚什么原因，矿场弃置的石棉矿渣，最后竟然渗透到饮水中。有证据显示，经由肠子造成的石棉暴露，可能会增加致癌的可能性。不过，石棉最主要的暴露途径是经由呼吸吸入石棉纤维。
石棉会造成三种疾病：石棉沉滞病、支气管癌，以及恶性间皮瘤（胸膜癌）。后两者都是癌症，间皮瘤则纯粹是石棉引起。石棉造成
案例：石棉尘阴魂不散
乔夫是一名50岁的建筑工人，已经准备退休，但在2002年某一天工作时突然觉得呼吸困难，经过一连串检查，被诊断得了间皮瘤（mesothelioma），也就是相当罕见的胸膜癌。差不多年纪的乔治，左胸部突然觉得剧烈疼痛，检验结果显示，他也罹患相同的癌症。这两人有什么共同点？两人在先前的工作中都曾经暴露于石棉。乔夫是木工，在1970年代时，负责把石棉板锯成一定大小，当作屋顶的内底；乔治年轻时从事小货车、大卡车和其他车辆刹车的修理工作，刹车的内衬是石棉制成的，当刹车磨损时，会产生很多石棉尘。
虽然石棉的使用已经大为减少，石棉沉滞的发生率也大为降低，但从1990年代起，胸膜癌的发生率却增加了3倍。
癌症的机制，目前还未完全清楚，不过，已经知道石棉纤维的长短和疾病之间似乎有着某种关系。只要暴露浓度很高，暴露时间很久，所有种类的石棉都会造成石棉沉滞病和支气管癌。
石棉沉滞病和支气管癌的暴露浓度和暴露时间，都要高过胸膜癌。暴露者可能是矿工或是石棉产品制造工人，在经过高浓度暴露之后，他们的肺就会逐渐失去效率，呼吸会变得很吃力，而且无法太用力工作。
目前已经确定，工业病和工人罹患职业病，都是可以事先预防的。即使暴露时间已经过了很久，石棉纤维仍然可以在暴露者的肺部组织及唾液中检测出来，这可以帮助医师作出诊断，并判定是什么造成的。因此，工人就可以据此要求厂方或资方赔偿，不过，从英国很多工人求偿的例子来看，这样的求偿过程漫长得令人难过。在事件发生多年后，想要再找出某种化学物暴露的证据，是相当困难的，因为大部分化学物都会在很短的时间内从人体内消失，只有它们造成的伤害会留下来，即使是附着于DNA片段的化学物（DNA adducts）或蛋白质的化合物，也只会在细胞内停留几个月。
支气管癌也会在那些长期高浓度石棉暴露者身上出现，而本来已经罹患石棉沉滞病的人，发生支气管癌的几率是50％。罹患这些疾病的危险性，以及疾病的严重程度，跟暴露浓度有关系，暴露时间长短则是另一个影响因素。
胸膜癌是很罕见的癌症，发生在胸膜部位，只会发生在暴露于某种石棉者身上，特别是青石棉。来自南非西北部开普省（Cape Province）的青石棉，比采自川斯瓦尔省（Transvaal）的毒性更强。不一定长期高浓度暴露者才会得这种癌症，不是因为职业而暴露的人也有可能罹患这种癌症。它的潜伏期很长，一般是30年，但只要一诊断出来，很快就会致命。
据估计，从1983年算起，因为石棉而死亡的癌症患者人数，光是在英国就达到每年几千人的高峰，在美国则每年超过10 000人。
石棉：危险纤维
石棉虽然是惰性矿物，但某些种类的石棉却可能是很危险的物质。如果它的纤维和人类红血球细胞聚在一起，这些细胞就会溶解，也就是会裂开。不断吸入石棉纤维的结果，会造成肺部受损，形成纤维化症（fibrosis），这时肺中会充满纤维状的蛋白质胶原（collagen），使得肺功能无法正常。这些纤维被肺中的一种特别细胞吞没，这种肺细胞叫做巨噬细胞（macrophages），它们的任务就是除掉进入的所有粒子。石棉会消灭这些细胞，导致肺的周遭组织遭到刺激和反应，促成跟纤维抗争有关系的新组织成长，产生伤疤。
纤维的长度似乎很重要，长度短于10—20微米的纤维不会造成纤维化症，因为它们会被巨噬细胞完全吞没，长一点的则不会。
目前还不清楚石棉如何造成癌症。可能是不断刺激，再加上纤维可能含有一些杂质，像铁盐，这可能会产生活性氧破坏DNA。纤维的大小和癌症（胸膜癌和支气管癌）的关系似乎很重要，长5微米、直径0.3微米的纤维最活跃，这样的纤维会一直留在肺组织里，所以短时间、高浓度暴露，可能就足以致癌。
因为胸膜癌死亡的人数，在英国就达到1 800人，并且要等到10年之后才会达到高峰，是英国最常见的职业病死亡原因。虽然其他大部分癌症死亡的人数不断下降，跟石棉有关的癌症死亡人数反而增加。
根据流行病学的研究调查结果，终于发现了肺病与石棉暴露之间的关系（请参阅第十二章）。
工作场所允许的暴度程度，一直受到法律的规范，在1969年定下的标准是，一名工人在他工作期间的每一个工作天里，在他所呼吸的每1毫升空气中的石棉纤维数量不得高于2。以一天8个小时的工时来计算，这仍然等于吸进了很大量的石棉纤维：如果是在休息状态的呼吸频率下，这相当于吸进10 000 000石棉纤维，如果是在繁重工作状态的呼吸频率下，会吸入好几倍的空气量。在某些国家里，已经禁止比较危险的石棉种类暴露。
也有证据显示，抽烟的工人如果又暴露于石棉中，比那些同样暴露于石棉中，但不抽烟的工人，更容易罹患癌症。这一组人罹患癌症的比例，比一般抽烟者和石棉暴露工人加起来还高。
工业化学物对工人造成的共同症状
化学物对工人造成的最常见伤害，可能就是对肺和皮肤的伤害，这是人体对化学物暴露的主要部位。最常见的工业病是皮肤炎，工人因为这种疾病而请假所造成的工作天数的损失，比所有其他工业疾病加起来的还多。如果工人使用的溶剂或化学物和他们的手有所接触，便可能造成发炎。比较严重的是造成接触性皮肤炎，这是长时间反复暴露的结果，有时候还会引发更严重的过敏性皮肤炎，化学物会增加皮肤的敏感性。造纸与印刷业工人最容易罹患皮肤病，摄影化学物、金属、树脂和煤焦油衍生产品，都会造成皮肤过度敏感。我们前面已经讨论过，某些化学物，像戴奥辛，会造成严重的氯痤疮。
这些不良影响，只要使用防护衣或隔离霜（护手膏）就可以避免。即使只是单纯处理一种金属，如镍，就会造成皮肤炎（镍痒），佩戴镍做的珠宝也会产生这种结果。吸入化学物的灰尘、蒸气或气体，也会造成化学物对肺的伤害，这些伤害主要是对肺本身，尤其是如果这些化学物是刺激性的，但这些化学物也会被吸收进入血液，并伤害到其他器官。至于皮肤，重复吸入某些化学物，会增加皮肤的敏感度，造成气喘的职业病。其他的呼吸性毛病，像肺气肿，会因为吸入刺激性或伤害性化学物而造成，例如镉蒸气或石棉。吸入镉蒸气也会伤害到肾等其他器官。同样的，这也可以避免发生，只要封锁住这些化学物、过滤空气，以及使用防护衣。
流行病学：如何检测工业化学物的危险？
某种化学物引发中毒症状的可能性，可以经由动物实验判定，也可以经由对人类的研究来判定。可以对某一特定团体的工人进行研究，看看能不能发现不寻常的疾病，这是工业公司对工作人员进行追踪检测的一种政策。
有时候，一些精明的科学家或医师也许会注意到一些不寻常疾病病例的发生，进而促使有关单位对某家工厂工人发生这种罕见疾病的情况进行调查，并和这家工厂的其余部分工人或办公室工作人员的情况作比较。例如，南非一位医师注意到他的几名病人均罹患一种罕见的间皮瘤（胸膜癌）。他着手调查，搜集这些病人的详细资料，包括他们以前曾经在什么地方工作。他发现，在这33个病例中，有32个人可能都曾经暴露在石棉中，尤其是青石棉。他在1960年发表他的研究报告，促使医疗单位注意到石棉造成这种疾病的可能性。接着就可以用更多的研究来证明这样的假设，可以对人类或对动物进行研究，或同时进行这两种实验。
对人口进行这样的研究，就叫做流行病学研究，这可以用来判定疾病的病源，包括药物、工业或环境化学物。工业化学物的潜在毒性必须用试管实验和动物实验来进行评估，但人类长期暴露的影响，却并不一定能够在这些实验中复制出来。因此，流行病学研究是一项基本工具。
立法保护工人
目前已经有法律保护工人不暴露于有毒化学物中，像明确规定多种化学物可接受的暴露浓度。工人也经常定期接受健康检查，有时候还特别检验他们在工作上接触到的特定化学物的特定影响，例如有机磷杀虫剂。如果工作环境可能让工人在工作中吸入微粒或有害气体，将会定期检查他们的肺功能，比如肺活量，至少一些负责的公司都会这样做。对工人进行的定期检查相关资料可以拿来分析，进而发现以前不知道的某些化学物的特性，以及可能造成的不良影响。某些化学物对动物产生毒性的资料也可以拿来分析，用来判定它们的无明显有害效应剂量（NOAEL），然后就可以根据这项资料订下最高暴露上限（maximum exposure limit，简称MEL）；在美国，则用来制定毒性暴露的临界值（threshold limit value，简称TLV）。
化学物通常用来当作药物和工业产品，但它们在我们家中也占有同样重要的位置，不过，有些化学物也许是不必要的家庭污染物。在本章，我将要更详细讨论家中使用的多种化学物，并探讨其中有哪几种是我们可能会暴露其中的。
到家里厨房的橱柜和水槽下找了一遍，我发现好几种产品含有化学成分：多种清洁剂（包括非离子洗洁剂和防腐剂）、除蚁剂[包括杀虫剂陶斯松（chlorpyrifo）]、漂白剂（次氯酸钠）、洗碗精（含有硅酸二钠和过氧化氢）、杀虫喷液[防蛀剂、除虫菊、第灭宁（deltamethrin）]、水壶除垢剂（蚁酸）、甲基化酒精（乙醇和甲醇）、锅炉清洁剂（包含氢氧化钠）。
这些产品当中，有些是含有刺激性酸或碱的化学物，主要有氢氧化钠、硅酸二钠、蚁酸和漂白剂。过氧化氢是强效氧化剂，氧化剂是活性化学物，会造成其他分子的化学变化。它们如果和身体接触的话，会改变细胞，并会伤害到皮肤和其他组织。如果误食的话，更是特别危险，因为口腔和食道的黏膜比皮肤敏感和脆弱，皮肤还有一层外层用来保护身体。
杀虫剂会对神经造成多种影响，但除非是大量喝下，否则不会造成致命性的伤害。杀虫剂陶斯松是有机磷杀虫剂，因此会抑制血液与神经组织的酶乙醯胆碱脂。它有累积的效果，因此，在经过每天的重复使用后，抑制的程度会相当可观，可能会多到足以造成不愉快或甚至有性命威胁的症状（请参阅第四章），包括呼吸困难、肌肉无力以及抽搐。不过，有机磷的种类很多，毒性有很大差异，毒性较强的，现在已经很难看到，给一般家庭使用的有机磷，对人类和其他哺乳动物的毒性较低。甲基化酒精会先造成微醉，接着大醉，随着剂量的增加，酒精的浓度也会增加，更严重的效应就会出现。
我在家中车库巡视一番之后，发现更多的化学物：防冻剂[乙二醇（ethylene glycol）]、杂酚油（creosote）、杀虫剂[巴拉刈和大刈特（diquat）]、除漆剂（含有氢氧化钠和二氯甲烷）、亮光漆、石蜡、汽油、车窗清洗液（甲醇）、石油溶剂油（溶剂）。
杀虫剂对皮肤有刺激性，口服则有致命危险（请参阅第四章）。防冻剂和车窗清洗液如果被喝下的话，也有致命危险。所有溶剂（石油溶剂油、汽油和石蜡）如果误喝，也都有生命危险，尤其是万一它们进入肺内。曾经发生过小孩子误喝石油溶剂的例子，主要的影响在肺，溶剂很容易就会占据肺里面的气室，并改变肺的能力，让它无法发挥正常功能。杂酚油对皮肤有刺激性，如果重复暴露，会造成像粉刺的凸出物，跟工业上使用的其他溶剂和化学物一样（请参阅第九章）。
案例：幸运脱险
一位20岁的女学生，在一间通风不良的房间里使用除漆剂后，觉得恶心和头痛得厉害。在离开房间1小时后，她觉得头晕，不久就失去知觉。她被送进医院后，恢复了意识，但还是没有方向感。皮肤和黏膜呈血红色，血中被发现含有50%的一氧化碳。在医院给予氧气，住院3天后才出院。
使用除漆剂会使皮肤受到氢氧化钠（苛性钠）和溶剂二氯甲烷的伤害。如果是在密闭空间使用除漆剂，并且吸入溶剂烟雾，就会造成更严重的伤害。除了可能会因为吸入烟雾而昏倒，溶剂还会自行进入体脂肪，然后再从那里慢慢释放出来，也许后来会造成严重中毒症状，在下面的案例中会加以描述。
这是怎么回事？下面另一个案例说明了暴露在这种溶剂后，可能会造成更严重的后果。
除漆剂如何造成一氧化碳中毒
二氯甲烷在工业上被当作可以去除油污的溶剂，在大部分除漆剂中都可以发现。若是在通风不良或密闭空间中使用，这种挥发性化学物会被吸入，并从肺里被快速吸收进入血液中，然后转送到身体其他部位。由于循环系统的结构关系，经过心脏之后，脑部是接
案例：通风太差
一名25岁男子，暴露在另一种除漆剂Nitromor的烟雾中，这种除漆剂含有二氯甲烷，暴露时间约三四小时；当时，除了轻微的结膜不适，他并未觉得有任何问题。不过，过了48小时后，他觉得很不舒服，并抱怨脚踝、膝盖和手腕僵硬。再经过24小时后，他身上出现不痒的疹子。接下来的8天，他发现，即使只是很简单的工作，他做起来也觉得很困难，并且无法专心，即使只是稍微出点力，也会呼吸困难。到了暴露后的第十天，他开始夜尿、频尿、体重减轻（2.7千克）。检验后发现，他有2%的糖尿（注），血液中的葡萄糖含量达到每100毫升218毫克。他接受6个月的糖尿病治疗，但即使治疗完毕，他皮肤的疹子还是没有完全消除。他的精神状态恢复得很慢，使得本来担任会计的他，有6个月无法工作。
这些症状可能是由溶剂本身和溶剂产生的一氧化碳造成。
注：尿液和血液的葡萄糖含量高以及多尿，这都是糖尿病的征兆。
下来暴露的器官，而这一化学物因为能够溶于脂肪，所以能够很容易进入脑部。如果吸收过多的分量，暴露者的脑部将会受到溶剂影响，可能就会出现各种症状：他们将会觉得晕眩或站不稳，甚至失去知觉（麻醉作用）。大部分溶剂都会被血液传送到有脂肪储存的身体部位，其余的则从肺里在呼气时排出。在溶剂暴露结束后，二氯甲烷就会从储存的脂肪中开始出现，然后出现在血液中。
部分溶剂会在肝中被代谢，其中一种代谢产物就是一氧化碳这种有毒气体。因为长时间二氯甲烷暴露而造成一氧化碳严重中毒的事件有很多起。有人在二氯甲烷暴露两三小时后，血中的一氧化碳达到15%，这对健康的人只会造成轻微危险，但如果是本来就有心脏病或肺病的人，则可能会造成比较严重的影响。
一氧化碳：常见但致命的毒物
从上面的案例可以看出，一些令人意料不到的来源都会造成一氧化碳中毒，而且后果很严重。间接一氧化碳气体中毒可能很少见，但一氧化碳直接中毒则可能是一般人最常发生的意外中毒。光是在英国，每天可能就有几百件一氧化碳中毒意外，其中有些还造成死亡意外。有些比较轻微的案例，主要症状只是头痛而已，所以可能未受到注意。
一氧化碳是一种气体，会在工业生产过程中产生，产生方式有很多种，而且各有特定用途；也会在家中轻易产生，燃烧煤、木材、汽油或天然瓦斯时，只要供应的空气量减少，都会产生一氧化碳。汽车排出的废气中都会含有一些一氧化碳（含量约占4%—10%），长久以来，吸入这种汽车废气，一向就是自杀方法之一。最常被使用的一种自杀方式，就是把一条管子的一头插进汽车的排气管，另一头拉到车内，然后坐在车上，车窗全部关上，让引擎继续运转，或者，把车库关上，让汽车引擎在这个密闭空间里继续运转。最近，汽车引擎效率已经改进得更好，因此产生的一氧化碳就少了很多。
在世界各地很多一氧化碳意外中毒都是发生在家里，并且还会造成死亡。也许最著名的中毒者就是网球明星维塔斯?吉鲁赖提斯（Vitas Gerulaitis），他在一间房间里睡觉，隔壁房间有一个游泳池暖气机发生故障，结果造成他一氧化碳中毒身亡。发生火灾时，被大火困在房子里的人，经常会因为一氧化碳中毒而死亡（不过在这种情况下，一氧化碳通常还混合了其他有毒气体）。
最常见的一氧化碳中毒意外原因，就是家中的火炉、锅炉或热水器被点燃后，家中不够通风。当这些家用品被点燃后，就会产生一氧化碳，特别是现代建筑的住宅，经常配备双层玻璃，通风设备又不足，尤其是在冬天，更容易让一氧化碳积聚在房间里。在英国，通风不良的原因之一，可能是小鸟在烟囱中筑巢，这会大量减少空气的供应。最近有一个家庭住进一栋租来的度假小屋，在屋内点火取暖，没想到烟囱被鸟巢堵住了，结果全家人死于一氧化碳中毒。
也曾经发生过，有人在密闭空间里修理汽车引擎，引擎一直运转，结果造成一氧化碳中毒死亡，一般人似乎并不很清楚这样的危险性。因为排气系统故障，而造成驾驶人一氧化碳中毒，这种情况特别危险；这种情况的中毒效应很缓慢且不明显，驾驶人可能不会发现自己已经受到毒气侵袭，而且驾驶人的判断能力会大受影响，可能就会发生车祸，造成很危险的后果。
从下面介绍的一个故事里可以发现，一氧化碳中毒造成的问题之一就是身体缺氧，中毒者会变得很虚弱，通常无法去求救或逃生。
一氧化碳因为无色无味，没有刺激性，所以特别危险。因此，中毒者通常完全不知道自己正在吸入这种气体。它的毒性也很强：空气中的一氧化碳含量只要达到0.1%，吸上一段时间（1个小时左右），就足以造成严重中毒和死亡。如果是本来就有心脏病或肺病的人，即使吸进比这种浓度更低的含有一氧化碳的空气，也会中毒。
案例：故障锅炉造成中毒死亡
法院昨天接获的调查报告指出，一位年轻女会计因为中央暖气锅炉故障，而在不知不觉中中毒死亡。艾曼达?莱斯戴维斯（Amanda Rhys-Davies），23岁，被发现死在她公寓卧室地板上，她的男朋友韦恩?寇特（Wayne Court），26岁，倒在她身旁。法院刑事法庭获知，他们俩躺在那儿，孤独无助，共昏迷了3天，莱斯戴维斯小姐因为一氧化碳中毒死亡，寇特先生则得救。
寇特先生说，他下班回到家里后，觉得很不舒服，于是上床睡觉。不久，他觉得想要呕吐，于是起床到浴室，发现他的女朋友已经倒在浴室里。接着，莱斯戴维斯小姐伸手触摸他，“就如同人们在绝望中会向别人求救那样，”他说。寇特先生接着也昏倒在她身旁。第二天，他听到有人敲门，但没有力气响应。第三天，他的母亲和妹妹敲破大门玻璃，大声呼叫他去开门，他好不容易办到了。莱斯戴维斯小姐当时还有呼吸，马上被送到朴次茅斯的中毒急救医院，但还是不幸死亡，时间是去年2月3日。
检察官尼吉尔?李斯曼说，莱斯戴维斯小姐的死亡是房东疏于检查及维修暖气锅炉造成的结果，这个暖气锅炉装上一条“不合标准的”暖气管。除了因为这条暖气管太脏，而造成一氧化碳被倒抽进入公寓内之外，先前房东在更换窗户后，还移走了一部抽风机。
伦敦《都会报》（Metro）2001年3月8日，第七版，记者邱汉（N.Chohan）报道
一氧化碳中毒的第一个症状是严重头痛，接着是恶心、呕吐和呼吸急促，之后中毒者将会精神混乱、肌肉无力，一用力就会觉得头晕。因此中毒者经常无法移动很远，也就无法逃出中毒环境。一氧化碳中毒者的特征是皮肤呈樱桃色，这是因为一氧化碳和血红蛋白联结在一起[碳氧血红蛋白（carboxhaemoglobin）的颜色和氧合血红蛋白（oxyhaemoglobin）不同，通常存在于血中]。最后阶段则是丧失意识和昏迷，结果导致死亡，死因可能是心律不齐，以及心脏和脑受损（表7）。这些症状大部分都是因为缺氧，而不是因为一氧化碳含量太高，一氧化碳会夺走体内的氧，把氧排除在身体特定部位之外。
煤气含有大量一氧化碳（5%—10%），当它被广泛使用时（天然瓦斯尚未出现之前），煤气中毒十分普遍，每年在英国有几千人因为这种意外而死亡。这也是最常使用的自杀方式之一，自杀者通常是转开瓦斯，将头探近瓦斯炉。
我们之所以能够知道一氧化碳会造成什么症状，以及这些症状和一氧化碳含量高低的关系，这全归功于科学家霍尔丹进行的实验，他在1895年发表了实验结果。他把自己当作实验对象，让自己暴露在不断增加的各种不同浓度的一氧化碳中，并且很仔细地把产生的症状记录下来。他也量出自己血中的一氧化碳含量，以便找出所产生的症状和他所暴露的瓦斯浓度之间的直接关系。
表7：血中一氧化碳含量和出现的症状之间的关系
血中一氧化碳含量（血红蛋白饱和度％）出现的症状
20以下也许没有症状，但在高于10%后，心理与体力工作可能受到影响。
20-30也许会有轻微和持续抽痛式的头痛、虚弱、一用力就会昏倒。
30-40脑里阵阵抽痛和很胀的感觉、严重头疼、软弱无力、恶心、不出力就会觉得很虚弱、血压下降、脉搏加快、呕吐。
40-60同上，加上虚弱和身心不协调、心神混乱、无法行走。
60丧失意识、抽搐、死亡，除非很快移出中毒环境。
80快速死亡，除非及时救治。
当他血中一氧化碳浓度达到27%时，他的视线变暗，当他企图稍微出力时，脚步会变得蹒跚，如果太用力，像是想推开椅子站起来，可能就会昏倒。另一位勇敢的科学家则发现，在40%的一氧化碳浓度时，即使只是想刺一下手指取血检验，也会十分困难。当霍尔丹的血中一氧化碳含量达到56%时，他已经无法行走，他的短期记忆受到影响，他无法记得中毒实验期间的所有行为。最后由其他勇敢（或玩命！）的科学家接着进行的实验，以及从中毒者那儿获得的信息，证实了这些结果。
一氧化碳为什么是如此要命的杀手？
一氧化碳是一种简单的分子，化学符号是CO，一个碳原子加上一个氧原子，它的简单性往往会掩饰了它的毒性。即使只是在很低的浓度下（空气中含量只有0.1%），也已经有毒性产生，因为它会热烈地与血红蛋白结合；在红血球中发现的血红蛋白，它的作用本来是要和吸进肺中的氧结合。血液接着把已经结合了血红蛋白的氧运送到各个器官和组织，像脑部、心脏以及肌肉，并在这些器官与组织内进行新陈代谢反应，因而产生能量。跟大部分生物一样，没有氧，人就会死亡。
就化学性质来看，一氧化碳和氧有一些相似之处，因此，一氧化碳也可以和血红蛋白结合。但是，一氧化碳的结合力比氧强上220倍。所以，即使每个血红蛋白分子可以结合4个氧分子，但在中毒的浓度下，至少会有2个一氧化碳分子结合上血红蛋白。如此一来，就没有足够的氧可以传送到需要用到氧的身体部位。另外，一氧化碳也会改变血红蛋白，造成在需要氧的时候，血红蛋白无法轻易释出它所携带的氧，整个结果便是这些器官和组织缺氧。
呼吸一氧化碳浓度0.1%的空气80分钟，将会使得体内饱含一氧化碳的血红蛋白达到一半（50%），这也许已经足以致命；60%的浓度则一定会导致失去知觉和死亡。
因为一氧化碳会跟铁结合，而铁是血红蛋白不可或缺的，所以，它也会和其他含有金属的蛋白质结合，这会抑制产生能量的细胞进行新陈代谢，使得中毒者更为虚弱。
我们现在能够很清楚地了解这种有毒气体中毒的主要症状，因为测量血中的一氧化碳含量相当简易，所以治疗起来也相当明确。
虽然一氧化碳会强力结合血红蛋白，但幸运的是，这并不是永久性的，当中毒者开始呼吸未受污染的空气时，它就会被氧取代。所以，中毒者一定要尽快移出中毒现场，呼吸新鲜空气。如果是严重中毒者，一定要让病人呼吸氧气，在某些情况下，如果可能的话，也许可以使用高压舱来增加氧气的压力。使用氧气，尤其是高压氧，可以增加身体排除一氧化碳的速度。
目前并不清楚一氧化碳中毒者复原后，会有什么长期性的症状。那些高浓度暴露中毒的复原者，如果他们在中毒期间曾经丧失意识，他们的记忆、脑部和心脏都可能受到伤害，且可能持续一段时间，甚至变成永久的伤害。某些中毒者在复原一段时间后，尤其是老年人，可能会发生心脏病，或是出现肺炎。同样的，尽管好像已经完全复原，在中毒的几个星期后，中毒者脑部可能也会受损[如脑病（encephalopathy）]，造成类似帕金森氏症的症状，或是个性改变（例如易怒），这会持续一阵子。丧失短期记忆是很常见的，有时候也会出现肌肉受损的情况，可能导致肾衰竭，这是因为肌肉的裂解产物会被排入尿液中，造成肾脏负荷过度。这些症状最可能出现在严重中毒者身上。
因为工作而吸入汽车废气（如交通警察和汽车修理技工），或是住宅里有低浓度的一氧化碳存在（可能是火炉故障），都可能造成低度中毒。目前也还不清楚这种长期暴露的症状是什么，但有人认为，烟瘾很大的瘾君子，如果暴露在浓度5%—10%的一氧化碳，或是血中的一氧化碳浓度更高，就有可能造成心脏病；不过，抽烟者还会出现其他不同的中毒症状。事实上，我们体内某些酶也会产生很微量的一氧化碳，但这样的数量太少，少到几乎没有意义。
一氧化碳造成很多死亡意外和严重中毒意外，但我们家中具腐蚀性和刺激性的化学物，像漂白剂、水管和火炉清洁剂、锅炉除垢剂以及强效清洁剂（例如洗碗精）和洗衣粉，却很少造成死亡或严重伤害。最常见的情况是，当没有一些保护措施时，如戴手套，就使用这些腐蚀性和刺激性化学物，可能会造成皮肤或眼睛痒。小孩子常会误饮放在水槽下的化学物，像漂白剂或腐蚀性溶剂，或是在查看这些瓶瓶罐罐的内容时，造成皮肤和眼睛受伤。这并非意味家中这些腐蚀性和刺激性化学物不会发生严重或致命中毒意外，有些存心想要自杀的人，选择喝下漂白剂或除垢剂来结束自己的性命，结果仍然会如其所愿！
案例：忧郁妇女的痛苦死亡
一位患有忧郁症的温道尔郡妇女喝下除垢剂后，很痛苦地死亡。去年，温道尔郡果园市44岁妇女海蒂?马森太太，在患有严重忧郁症后，尝试过各种自杀方法，包括过量吞药、剃刀割腕和用塑料袋套头。她被发现倒在史东市圣约翰精神病院地板上，口中鲜血直流，人已经半昏迷。她是在6月4日主动住进这家医院的。
她的胃几乎整个被酸液腐蚀掉，她的嘴巴和喉咙严重起泡。但是尽管她有多次自杀前科，验尸法医在验尸报告中说，他并不确定这一次她是真的想自杀……
病理师安德鲁?塔威医师说，马森太太的胃几乎整个被腐蚀掉，她的喉咙也完全溃烂，祸首是她喝下的除垢剂中的蚁酸。
——《艾利斯伯利正言报》（Aylesbury Plus），
1987年9月16日星期三
有一些自杀者会使用这些会让人极度痛苦的化学物自杀，但大部分自杀者是使用过量吞药的手段。
至于庭院内的化学物，除了刺激性化学物和吸入后会产生毒性的化学物，最具危险性的就是杀虫剂和除草剂；其中巴拉刈除草剂，已经在第四章讨论过，我们还会在下一章谈到它 。巴拉刈造成多起死亡事件，有的是意外，有的则是蓄意造成。目前市面上出售的几种除草剂里都有巴拉刈成分，把这种除草剂加水调和成溶液后，放在庭院和车库里，有时候会被好奇的儿童当作饮料喝下，特别是把溶液装在旧的可乐或果汁瓶里。幸运的是，最近已经有药效较温和的除草剂上市，可以减少误喝而死亡的机会。
像陶斯松这种杀虫剂，是我在厨房里使用的一种配方（每公升4克），除非使用不小心、经常使用、大量喷洒，或是液体被吸入或经由皮肤被吸收，才会造成问题。
在车库里可能还可以找到其他更危险的化学物，例如窗户清洁剂和防冻剂，它们都是液体，而且味道也不会让人觉得难过，常会被意外误喝。
防冻剂：味道甜美，但有致命危险
防冻剂是使用在汽车的散热器中，避免冷却水在冬季冻结。它的成分几乎固定都是乙二醇这种化学物，偶尔也会掺杂甲醇，它就像是毒性很强的鸡尾酒。乙二醇被某位化学家形容为一种酒精，如果误喝，一开始会产生和喝了几杯小酒一样的效果。它的味道很甜，在澳洲一度被非法用来增加酒中的甜味。这种物质在意外或故意喝下时，除了味道有点甜之外，对人可没有任何好处。我父亲在第二次世界大战期间在英国皇家空军担任飞机机械师，他告诉我，他的几位同事因为装防冻剂的大桶上贴的卷标上有“alcohol”（酒精）这个字眼，因而误喝了飞机发动机使用的防冻剂。卷标上出现“alcohol”这个字，是因为防冻剂的成分之一是甲醇（methyl alcohol）。
因此，防冻剂和乙二醇可能会在大多数有汽车的家庭中出现，所以就有可能发生小孩子把它当饮料喝下，甚至大人也会误把它当酒精喝下，有意自杀者也会拿它当自杀工具。虽然它看起来和喝起来都好像不会有什么害处，甚至还“很好喝”，事实上，它是披着羊皮的狼。
防冻剂为什么有毒
乙二醇和偶尔也会出现在防冻剂中的甲醇都有毒，因为它们会在体内转变成毒性更强的产物；一旦进入人体，防冻剂中的乙二醇就会先被代谢成第一种化学物，接着又被代谢成另外几种化学物。乙二醇会被转化成草酸（oxalic acid），这种化学物是有毒的，另外还会产生其他有毒物质。草酸也可以在植物大黄的叶子里发现，所以大黄叶是有毒的。这些代谢转化物造成血中酸性增加（PH值减少），以及正常代谢过程受到限制。草酸会在脑及肾形成结晶，造成伤害，草酸也会和钙结合，然后被排出体外。减少钙会造成其他症状，像破伤风，肌肉会无法控制地收缩。这些产物和组织的酸性累积在体内，会造成正常代谢活动减少，组织受到伤害，但造成最多伤害的是草酸，尤其是它对肾的伤害。
因为乙二醇会转变成其他物质，所以会造成几种不同症状，病人并会经历几个阶段。在最初的12—24小时，病人会好像已经喝醉但闻不出酒精气味，接着就会出现恶心和呕吐，如果喝下的是大量防冻剂，中毒者可能会瘫痪，并陷入昏迷。这种无臭无色?体的致命剂量是100毫升，相当于一个小酒杯的容量。在喝下这样的致命剂量后，由于脑部受损，中毒者可能在24小时内死亡。中毒者可能会破伤风，也许还会心脏病发作。如果能够熬过这最初的24小时，中毒者也许可以再存活几天，可能还再拖上12天，但会全身疼痛，最后出现肾衰竭。心脏和肺也可能出现症状，造成呼吸困难、血压和心跳速度增加。心脏组织本身可能受到严重伤害，联结眼睛和脑部的神经（视觉神经）也会受到破坏，有时候这种破坏是永久性的。幸运的是目前已经有解毒剂，而且非常有效。
防冻剂中毒的治疗
因为乙二醇只有在被代谢时才真正有毒，所以只要减少新陈代谢，就可以减少中毒症状。酒精也会被相同的酶代谢（但酒精和酶的联结是根据它的喜好来选择），所以，在紧急状况时，可以给病人双倍和三倍威士忌，酒精会结合酶，乙二醇就会因此被排出。酶这种竞争性的抑制，可以阻止有毒产物的产生。一旦送到医院的急诊部后，就可以利用注射血管的方式，给中毒者更多酒精，酒精应用在这种方式时，等于是当作解毒剂使用。另外还有一种解毒剂可以拿来使用，但这种解毒剂很贵，而且并不是随时可以取得。
除此之外，乙二醇因为会造成血和组织变得酸性更强，因此治疗方法也可以是对病人进行静脉注射，对病人注射碳酸氢钠（小苏打），如此一来可以减少血的酸性。如果病人能够及早治疗，中毒者仍有机会生还。
甲醇
在防冻剂里，除了乙二醇，有时候也会发现甲醇。甲醇有时候也会出现在家里使用的其他产品里，像窗户清洁剂，而甲基化酒精和工业用酒精则经常在实验室中使用。
乙二醇是因为转变成其他产物而变得有毒，而甲醇也是转变成有毒物质蚁酸。再提一下，代谢酒精类化学物的都是相同的酶。
虽然甲基化酒精，或是“甲醇酒精”，都是乙醇和甲醇的混合物；乙醇是我们平常喝的酒里面所含的那种酒精，像啤酒、葡萄酒和烈酒，如果意外喝下甲基化酒精的话，并不会造成很严重的中毒，因为其中所含的乙醇有解毒剂的作用：它会减少甲醇转化成有毒物质。不过，一些街头流浪汉和酒鬼这些落魄失意人经常把甲醇酒精当作酒来喝，这将会使他们的身体受到严重的伤害。
曾经有人在宴会中把酒精加入果汁饮料中，因而造成意外中毒事件。这通常是因为加入的酒精并不是纯酒精，而是“工业用甲基化酒精”，其中可能含有大量的甲醇（4%）。由于甲醇的致命剂量大约是70毫升，所以在宴会这么短的时间内，不太可能会喝下致命剂量，但喝下这种混合果汁，还是会造成不舒服的中毒症状，像头痛、恶心、呕吐，以及视线模糊。
有些饮料通常含有大量甲醇，尤其是用梅子或杏仁制成的果汁白兰地酒，例如东欧生产的梅子白兰地slivovic。如果喝了太多这种酒，而出现一些不舒服的症状，可能就是酒中的甲醇在作怪！
比较严重的是自行酿制烈酒的人，尤其是自行蒸馏烈酒的人，都有甲醇中毒的危险，除非很小心酿制，不然蒸馏会使酒中含有更大量的甲醇。美国全面禁酒期间，一些酿制威士忌私酒的人，有时候会甲醇中毒。在酿制像威士忌和伏特加这样的烈酒时，如果能够正确蒸馏，应该可以把乙醇从水和包括甲醇在内的其他成分中分离出来，如此一来，就可获得几近纯净的酒精（无法用蒸馏法除去所有的水）。如果在酿酒时，没有正确的设备或是必要的知识，会导致最后制成的蒸馏酒中含有大量甲醇。
有时候，非法酿制的酒会添加甲醇。这种情况曾发生在意大利，1986年有16人死于用甲醇制成的便宜私酒。类似的情况也发生在孟买，1992年新年庆祝期间，因为使用用甲醇制成的便宜非法私酿烈酒，造成85人死亡。
误喝防冻剂或窗户清洁剂会有丧命危险，因为它们都含有甲醇（根据说明书，窗户清洁剂可能含有20%—50%的甲醇）。就跟误喝乙二醇一样，首先出现的症状有如喝醉的感觉，经过几小时后，有恶心感和呕吐。因误喝的分量多寡不同，在大约6小时后，病人视力可能受到影响，先是视线昏暗和模糊不清，如果是严重中毒者，这些症状可能会导致永久失明，因为他们的视神经已经遭到无法挽回的伤害。
甲醇的代谢产物是蚁酸，会累积在眼睛。它会破坏视觉神经细胞，因而造成失明。脑神经也会遭到破坏，产生永久性的症状。蚁酸会抑制新陈代谢，进而影响血液循环，造成送到各组织的含氧血越来越少，这些组织酸性变得越来越强。几个小时之后，严重中毒者会出现抽搐，并会陷入昏迷。肾也可能受损导致肾衰竭。如同乙二醇，甲醇也会造成血中酸性增加，致命剂量一般约在70毫升，但也曾经发生比这更低剂量而造成死亡的例子，即使只是10毫升的低剂量，也会使眼睛受到伤害。
甲醇中毒的治疗
很幸运的是，甲醇中毒可以治疗，可以使用酒精（也就是乙醇）来治疗，治疗方法和乙二醇中毒一样。酸性过高的问题，也同样可以用碳酸氢钠（小苏打）来治疗。甲醇排出体外的速度很慢，所以，如果一再重复摄取，就会导致累积性中毒。
吸食强力胶或溶剂
在胶水、清洁剂、灭火剂、亮光漆、油漆和喷雾剂中发现的溶剂，有时候会被有心人故意吸入，用来达到“亢奋”情绪的目的。这种行为已经造成英国一年一百多人死亡。被用于这种用途的溶剂，通常就是可以在强力胶中发现的甲苯，以及含有卤素的溶剂，像三氯乙烯。像丁烷这些气体，有时候也会被人拿来吸食。这些溶剂会造成哪些急性与长期症状，要看溶剂种类而定，例如一再吸食三氯乙烯，将会造成心脏受损。含有卤素的溶剂也特别危险，因为它会造成心脏过度敏感，中毒者突然受惊吓，血中肾上腺素激增，导致心脏心律不齐，结果会因心脏病发作而死亡，即使是身体本来很健康的年轻人也会如此。另外有人担心，甲苯长期暴露也会造成脑部受损。
酒精：最受欢迎的药
有一种化学物，我们习以为常，而且通常不认为它具有危险性，那就是在所有酒精饮料中都可以发现的酒精。对化学家来说，这种酒精就是乙醇，虽然它比甲醇的毒性低，但它既是药也可能是毒物。事实上，酒精被归类为一种人类致癌物，也就是说，国际癌症研究署（International Agency for Research on Cancer，简称IARC）认为它有可能致癌，因为有证据显示过度摄取酒精会增加发生癌症的几率，例如食道癌。
一般家庭的厨房橱柜里，大都会放一或多瓶酒类（即使只是煮菜用的烹调用酒）。如果知道一瓶普通容量（700毫升）的威士忌就含有足以致命剂量的乙醇，大部分人一定会吓一大跳。酒精这种化学物正是巴拉塞尔士原则的最好说明。酒精是一种食物，可以供应能量给我们；适量饮用的话，它既是一种很方便的社交药物，也是开胃饮料；同时也在医疗上作为麻醉药，并且扮演多种角色，例如作为抗菌剂，用来清洁伤口。然而，如果一次喝下太多，或是长期一再饮用，仍会造成很大的危险性，并会使身体产生很多不好的症状。
若要详细讨论酒精，一定要好几本书的内容才能容纳得下，但这里限于篇幅，只能对这种化学物作简短介绍。
大多数人可能不会把酒精当作药物，所以也就不会认为它跟大部分药物一样可能具有毒性。就某种层次来看，酒精就是一种药，而且能够对身体产生某些良好的效果，所以人们才会饮用它，以求体会令人觉得愉快的效果。它也会上瘾，而且它所造成的死亡、疾病和健康不适情况，远比任何一种药物来得更多；唯一的例外，也许只有尼古丁（烟碱）。
因为酒精而死亡的人数数以千计，因为吸食迷幻药而死亡的人数却只有少数。这其实是一个严重的问题，而且比我们担心的所有药物滥用的问题（像海洛因和古柯碱）加起来还更严重，因为酒精能够被社会接?，而且饮用的历史长达几千年。也许，整个社会，特别是政治家们应该更关心酒精这种药，胜过关心非法药物。现在已经有越来越多的人关心青少年酗酒的问题，以及酒精造成的立即与长久的影响。
史前时代人类就已经知道酒精，因为它是天然产生的，《旧约》曾经提到酒，苏美人的文字中也提到过。虽然可以用化学物合成方式来制成工业用途的酒精，但人们饮用的酒精，通常是以发酵方式制成；在碳水化合物（糖）中培育酵母这种微生物，酵母会把碳水化合物转化成酒精。酵母会在葡萄中自然产生，所以，被碾碎的葡萄同时含有糖和酵母，这可以让发酵自然产生，变成葡萄酒。最后的产品通常含有约12%的酒精，酵母通常无法容忍更高浓度的酒精，因为这会让酵母中毒。我们的身体会自然产生少量的酒精，因为肠子里的细菌和酵母会把食物中的糖转化成酒精。
想要制出烈酒，需要经过蒸馏过程，把发酵产生含有酒精的液体加热，直到酒精蒸发（温度在78℃以上）。这些蒸气接着再浓缩成液体，就会含有更高比例的酒精。一般人通常认为，像伏特加和威士忌这些烈酒，对人类造成的伤害，胜过啤酒或葡萄酒，但它们所含的酒精其实是一样的，唯一的差别只是浓度的高低。一小杯烈酒所含的酒精分量，和一品脱啤酒或一大杯葡萄酒，是一样的。这只是粗略的比较，因为它会随着啤酒或葡萄酒的酒精浓度变化而改变。比较烈的酒（酒精浓度较高的酒），像威士忌，如果在空胃时喝下，且未搭配食物，那可能会刺激喉咙和胃，并造成胃炎。
在喝下一口酒精饮料后，嘴巴和喉咙会先吸收一小部分酒精，约20%的酒精被胃吸收，大部分酒精会经由小肠进入体内，几分钟后就会出现在血液中（请参阅第二章）。大多数人在喝下酒约45分钟内，体内血中的酒精浓度就会达到最高，不过，对某些人来说，可能还要再等上30分钟才会达到最高浓度。以不习惯喝酒的人来说，体内血中的酒精最高浓度大约是每100毫升的血液中含有约16毫克酒精，但仍然需要几个因素来决定，像酒精被裂解的速度有多快，以及吸收的过程是否有延误等。
胃和肠内的食物会延缓吸收，食物的种类也会影响酒精吸收的分量和速度，如果喝的是像香槟这种气泡饮料，以及混合了奎宁水的气泡式烈酒，酒精吸收速度会快得多。如果是纯喝酒，在酒精被嘴巴和喉咙吸收之前，很多酒精会经由呼气被呼出体外，所以真正被吸收的酒精就会少得多。
酒精一旦出现在血液中，会有几件事接着发生。首先，酒精会进入肝脏，在肝里面被裂解，但因为酒精的分量相当大（大部分药物的剂量都是用毫克来计算，但1单位的酒精就大约有9克，或是9000毫克！），所以，只要喝下一杯酒，酒精裂解的过程就已经达到饱和状态。因此，当血液流经肝脏时，只有一部分酒精会被新陈代谢，这表示酒精从血中被排出的实际速率是每小时约14毫升（比1单位酒精稍多一点）。不常喝酒的人，排除酒精的速度会慢很多，而经常喝酒的人（包括酒鬼在内）排除酒精的速度则快得多。因此想要预测出某一浓度的酒精会对不同的人造成哪些症状，是相当困难的，即使是同一个人，想要作出这样的预测也并不容易。
剩下来的酒精当中，有一部分会流到肺，有的流到肾，有一小部分则由这两个器官排出体外。这就是为什么我们可以从一个人的呼吸中、尿液中闻到酒味，以及为什么可以用酒精浓度呼气测试器来检测一个人体内的酒精浓度。血液流经脑中时，部分酒精会进入神经细胞，并在那里造成一些影响。酒精会挤压这些神经细胞，扭曲细胞膜的受体，干扰某些神经，并且会压抑它们的活动。酒精因此被称作中枢神经系统镇静剂：它会迫使神经停止与其他神经交谈（神经彼此之间本来会相互沟通）。喝下第一杯酒后，产生的影响明显且愉快：我们会变得更多话、喋喋不休说个不停、心情更放松、比较不那么拘谨、变得更善于交际。我们的血压会稍微下降，就是因为这个原因，如果给某个刚刚受到惊吓的人喝点酒，例如刚刚出车祸的受害者，那将会有点危险，因为他们的血压这时候已经很低了。酒精也会使人对性不再那么拘束，并且会更容易性冲动，不过，对男人来说，在这方面酒也有个副作用。在莎士比亚的《麦克白》中，那位脚夫说得很直接：“它会挑起欲望，但也会让你表现失色。”指的就是所谓的“酒醉性阳痿”。
酒精的计量单位
一杯正常容量的葡萄酒，或是半品脱啤酒，大约含有11毫升酒精（约9克）。一杯葡萄酒的容量大约是100毫升，葡萄酒的正常酒精浓度最少为11%，因此11/100×100 ml = 11 ml（大约是1单位酒精分量）；类似的计算方式可以算出，一小杯（25毫升）威士忌（它的酒精浓度是43%）也含有11毫升的酒精，半品脱（284毫升）啤酒（酒精浓度3.8%）也是含有11毫升的酒精。这些只是大概的计算，因为酒类的酒精浓度变化很大（尤其是啤酒和葡萄酒），酒杯的大小也各不相同。标准的葡萄酒酒杯容量通常是125毫升，但葡萄酒酒杯有时候却比这大得多。所以，一大杯较烈的红酒（酒精浓度14%），或是一罐特烈的精酿啤酒（酒精浓度6%或更高），可能就含有3单位的酒精。关于酒精浓度的计算，目前并没有国际标准单位。
酒精会被分解成两阶段的产物：第一种会造成皮肤的血管膨胀，我们会觉得有点热，看来可能有点脸红，对每个人的影响程度会有些许不同。之后酒精会继续流经体内各处，当它流经肝脏时，更多的酒精被裂解。第二种产物是乙酸或醋酸，被身体拿来产生一部分的能量，或是被用来合成脂肪，因此酒精是精力的来源之一，1克酒精可以提供7000卡热量（1克脂肪可以产生9000卡热量）。
酒精也会影响脑部之外的多个系统：它会影响肾，减少某种荷尔蒙的产生，造成较少的水分被保留在体内，结果产生更多尿液，这就是喝酒后会脱水的原因，尤其是喝了很大量的酒；酒精也会影响耳朵，特别是充满液体、控制我们身体平衡的耳道，这种液体会受到血中的酒精影响，如果喝下大量的酒，个人的平衡感就会越来越受影响，这可以解释为什么酒醉的人走起路来摇摇摆摆容易跌倒。
如同巴拉塞尔士所预测：任何化学物（包括酒精在内）只要增加剂量，其造成的影响就会增加，持续增加就会出现不良且不适的症状。一再增加摄取的酒精量，会出现4个阶段的酒醉症状，一位知名的药理学家将此称之为4个“D症状”（D signs）：
1.Dizzy and Delightful（头晕目眩与心情愉快），当血中酒精浓度为100毫克／100毫升时。
2.Drunk and Disorderly（酒醉和言行失控），当血中酒精浓度为200毫克／100毫升时。
3.Dead Drunk（烂醉），当血中酒精浓度为300毫克／100毫升时。
4.Danger of Death（有死亡危险），当血中酒精浓度为400毫克／100毫升时。因饮酒过量而死亡的案例相当罕见，但确实有这项可能且真的发生过。
酒精会让我们有兴奋、放松和想睡觉的舒适感，但它同时会干扰神经彼此之间的联系及功能，影响我们的判断力和从事一些事情的能力，像开车和演奏乐器。英国法律对于驾车时血中酒精浓度的上限是每100毫升80毫克，各国法律规定各有不同。如果摄取很多的酒精量，说话能力和身体的平衡感都会受到妨碍、肌肉的协调功能也会减少、说起话来开始含糊不清、走起路来摇摇晃晃容易摔倒。如果再喝上更多，酒精的麻醉效果变得很明显，脑功能受到压抑，酒醉者会睡着，更严重的话还会陷入昏迷。一旦酒精暴露达到危险程度时，头脑控制呼吸的功能减弱，造成呼吸和循环系统功能崩溃，这个时候就可能致命。脱水现象也是喝酒效应之一，因为酒精会影响身体的新陈代谢，所以狂饮会造成血中葡萄糖含量（血糖）降低。
酒精会让身体产生许多中毒效应，酒精跟甲醇一样会转变成其他物质，这种代谢过程便是造成中毒效应的部分原因。只要经历过宿醉的人就会知道酒精饮料真的“很毒”，但这种结果究竟是酒中的酒精还是其他物质造成的？答案是两种都有。
酒精在肝中的分解产物乙醛，会产生一些?人不舒服的症状：它先是会造成血管扩大，使我们在喝酒时觉得暖和，但也会造成宿醉症状，比较明显的是抽痛式头痛、脸部潮红、出汗。这些症状都是纯酒精造成的，但酒精饮料中的其他杂质，像甲醇、其他种类的酒精，以及在制作过程中产生的其他杂质，也都会造成不好的症状，尤其是葡萄牙原产带甜味的深红葡萄酒，以及白兰地和兰姆酒这种烈酒，更容易造成宿醉。但如果喝的是伏特加，因为它含带的杂质较少，可能还经过净化处理，比较不会产生不舒服的症状。
宿醉可以“治愈”吗？宿醉必须一直要等到乙醛被裂解并被排出体外之后才能解除，但在此之前，可以用以下方法减轻宿醉症状：喝酒时不要喝太多或喝太快、不要空胃喝酒（油腻食物特别能够减缓酒精的吸收）、经常喝水，以及先喝上一大杯水再上床睡觉。喝酒后第二天早上吃点甜食，像蜂蜜（含有丰富的果糖），也许能够调整新陈代谢失衡的状态，有助于将乙醛快速排出体外，并且能够抵消血糖过低的状态。虽然我们在喝完酒后可以很容易入睡，但这样的睡眠质量会比正常睡眠差，而且可能早醒；基于这个原因，常在睡觉前喝酒会造成过度疲倦。当酒醉者清醒且宿醉消除之后，可能会忘记前一晚发生过什么事，因为酒精会阻断建立新事件的记忆。大量酒精也会造成肝变肥大。如果只是偶尔几次饮酒过量，以上这些都只会是暂时性症状。
但是持续不断饮酒过量，就会造成永久性的影响，肝会受最大影响，因为在胃和肠子之后，它是接受酒精暴露的第一个器官。短短几小时内一次喝下大量的酒，或是在几天之内接连几次喝下大量的酒，会在肝累积正常值5—10倍的脂肪。这种情况会在停止喝酒后回复正常，但如果继续狂饮，一天一瓶以上的葡萄酒或是超过三分之一瓶的威士忌（这会摄取约100克的酒精），持续超过5年，肝可能就会因受到更严重的伤害而造成酒精性肝炎。次数频繁的“狂饮作乐”，每次都喝下大量的酒，就会导致这种情况，但其实即使只是持续每天喝少量的酒，也有可能造成相同状况。
酒精如何被分解以及如何影响肝？
我们喝了酒之后，酒中所含的酒精就会被吸收到血液，并进入肝，在那里被酒精脱氢酶（alcohol dehydrogenase）氧化成乙醛，这个过程很缓慢，会造成一些不舒服的喝酒症状，像脸红、头痛、恶心。但幸运的是乙醛接着就会经由乙醛脱氢酶（aldehyde dechydrogenase）形成乙酸，接着被并入正常的代谢过程，产生能量供身体使用。
分解酒精时还需要一种辅酶叫做NAD，当酒精被代谢时，它就会转化成NADH。牺牲掉NAD后，大量增加NADH及其他能量来源的缺乏，如碳水化合物的缺乏，会产生大量脂肪，其中有些会在我们狂饮之后累积在肝里。脂肪的存在会减弱肝的功能，所以经常性地酗酒造成高脂肪的肝，最后一定会恶化成肝炎和肝硬化，一些酒鬼都会如此。辅酶的比例改变之后，还会使葡萄糖不再产生，如果常喝酒的人没有吃进可以获得葡萄糖的饮食，情况将会变得更糟，血糖浓度会因此降至危险程度。
酒精性的肝病另外可能还有几种重要的成因：有证据显示这种肝病和免疫系统可能也有关系；氧化压力、发炎也都被认为很重要。有些科学家便认为罹患酒精性肝病的成因各有不同。
大约30%的酒精中毒病人都会罹患酒精性肝炎，这种疾病是因为一部分肝细胞遭到破坏，而肝以发炎来反应。肝炎的症状包括恶心和呕吐、食欲缺乏、体重减轻、右侧上腹疼痛、肝肥大，病人也许会发烧和出现黄疸（脸色会发黄）。其实只要停止喝酒，肝炎就会改善，但通常约有30%的病人，肝炎还是会继续发展到下一阶段。
肝是具备相当抵抗力的器官，并且恢复能力很强，但当肝细胞不断遭到破坏，就会造成肝硬化的永久性伤害，约10%的酒精中毒病人都会出现肝硬化。肝的结构变得更坚硬和更纤维化，血液再也无法如常轻易流过肝，使得肝功能变得越来越弱，肝逐步退化，最后再也无法胜任新陈代谢过程。有些酒精中毒病人从肝炎发展成肝癌。
肝功能衰退的结果会造成荷尔蒙含量变化，酒精中毒的男性可能乳房变大且睾丸变小，另外也会致使血中的氨浓度上升，因为肝无法解除它的毒性，这接着又会影响到脑，如此一来，酒精中毒者可能会死于肝昏迷。酒精对脑的影响是永久性的，像记忆力丧失、产生幻觉[病人可能会有看到粉红大象的幻觉，“see pink elephants（看到粉红象）”这个英文成语就是指酩酊大醉]，以及产生妄想。脑部神经退化的结果则会影响到对肌肉的控制：酒精中毒病人会全身发抖，还会苦于精神错乱（delirium tremens）。另外，病人的心脏和其他肌肉功能会跟着衰退，可能造成充血性心脏衰竭。而病人的血压也会上升，可能会造成胃发炎（胃炎）和溃疡。有些酒精中毒病人也罹患食道癌，饮酒过量也会影响到胰脏造成胰脏炎（pancreatitis），有丧命的危险。
此外，大部分酒精中毒者都会有饮食失衡的问题，因为他们摄取的热量大部分来自酒精，而且大多有胃炎和溃疡的毛病，这都会减少他们的食欲，因此就可能会出现血中葡萄糖含量过低的问题。怀孕妇女如果喝酒过量，会影响胎儿，造成婴儿酒精中毒症（foetal alcohol syndrome），生下来的婴儿会比较小。
这些都是最受欢迎的合法药物“酒”，所造成众多毒害的不良影响！估计光是在美国，酒精中毒人数就超过6 000 000人，全世界的酒精中毒人数肯定逾千万。饮酒过量的问题已经存在好几个世纪，在18世纪初期，饮酒风气很盛，名画家霍加斯还曾把当时社会酗酒的情形生动地描绘下来。
为什么有这么多人喜欢喝酒，而且不怕面对可能丢掉生命的潜在危险呢？对某些人来说，酒精就是一种会让人上瘾的药。有些人比较容易对酒精上瘾，而且有证据显示，在这些人的家族中，可能有某种特殊的遗传基因存在。目前已经知道酒精会在脑中产生类似吗啡的化学物。有些人会变得依赖酒精，不喝酒就会出现头痛、发抖、失眠和焦虑等戒断症状，并且渴望能够再喝一杯，就如同海洛因毒瘾者很想再打一针的渴望。只要看过由杰克?莱蒙（Jack Lemmon）和李?雷米克（Lee Remick）主演的电影《相见时难别亦难》（Days of Wine and Roses）的人，可以清楚看到戒断症状究竟是怎么一回事。
对酒精的耐药性
经常喝酒的人会对酒精产生耐药性，相同的酒精量对他们产生的影响会变得越来越小，所以他们就会越喝越多。
酒精的新陈代谢是造成这种现象的部分原因。如果酒精含量不高，分解酒精的主要任务是在酒精脱氢酶身上（前面已经介绍过）。另外还有两种酶能够分解酒精，其中之一是细胞色素P450，酒精会引出这种酶，它也负责对大部分药物的新陈代谢，当酒精含量很大，P450就会变得十分重要（请参阅第二章）。经常不断地大量饮酒，将会导致这种酶的数量大为增加，让酒精能够更快速地被分解和排出体外，严重酗酒者因此就会对酒精产生耐药性，越来越感觉不到酒精带来的愉快效果，不好的代谢症状也不会消减。
因为酒精中毒病人分解酒精的速度比其他人快得多，所以即使已经喝了好几瓶酒，看起来仍然很清醒。但等到他们的肝被酒精破坏之后，他们反而会变得比一般人更容易醉。
酗酒可以治疗吗？除了戒酒和给予药物治疗、减轻戒断症状之外，可以让酗酒者服用戒酒硫（antabuse），它可以让酗酒者在喝酒后产生极不舒服的感觉，因而达到戒酒目的。
酒精成瘾及对脑的影响
酒精会影响脑细胞，挤压它们，并且拖慢细胞之间的讯息传递速度。酒精会压抑神经的活动，干预GABA物质与GABA受体之间的作用，并且阻断谷氨酸盐（glutamate）的受体。
酒精会激活脑中细胞，让它们产生神经传导物质多巴胺。多巴胺会和酒精交互作用，产生像吗啡的化学物（吗啡和海洛因有关系，都会上瘾）。在成瘾的过程中，多巴胺受体是一个重要因素，容易对酒精上瘾的人，他们脑中多巴胺的数量就比一般人多，这似乎是一种遗传基因的缺陷。
对老鼠所作的研究显示，脑中另一种物质神经肽Y（neuropeptide Y）可能也?重要，当这种物质的含量变低时，老鼠就会喝更多酒。
酒精中毒的治疗：意外发现的戒酒药
给中毒者服用7天的镇静／舒缓剂（diazepam），这是酒精中毒的治疗方法之一，过了这段时间后，最不舒服的戒断症状会舒缓下来。但病人仍然必须继续戒酒，不可以接近酒精，可以用药物减少对酒精的渴望。另外有一些更新的药物可以增加GABA这种物质，抑制没有酒精时脑神经活动的增加。
另外一种治疗方法是干预酒精的代谢，抑制有毒物质乙醛的分解，将乙醛累积起来，即使只是小饮一杯，也会产生不愉快症状，像恶心、呕吐和头痛，用不舒服感使患者不再喜欢喝酒；戒酒硫就是运用这种原理。戒酒硫是一种名叫disulphiram的化学物，本来只在工业上使用，有人偶然注意到在工作上使用这种化学物的人员，在喝酒时都会产生很不舒服的症状。1940年代，两位丹麦科学家正在寻找可以用来治疗肠寄生物的新药，而disulphiram正是合适的化学物之一，但他们在试用disulphiram这种化学物后，发现有时候会觉得很不舒服，且在后来发现这种情况只有当他们喝酒时才会发生。这个情况得到证实，于是他们被迫放弃这种新药。过了一段时间后，在某次会议上其中一位科学家偶然提起这段插曲，并被报道出来，一些酒精中毒者因此要求服用这种药来帮助他们戒酒。
酒精饮料的保护功效
酒精是否有良好功效？有越来越多的证据显示，适量喝酒对健康有益。摄取适量的酒精会减少心脏病发生的几率，而且感冒次数也明显较低。这些效果虽然也有可能是酒中的其他成分造成，但酒精本身确实被认为具有一些有益的效果。
酒精能够减少血中“坏”胆固醇（LDL）含量，同时增加“好”胆固醇（HDL）含量。它能够扩张血管、降低血压（但长期喝酒则会升高血压）。适量饮酒也被认为可以降低结肠癌和失智症的发生。有证据显示，一天喝一或两杯红酒，可能对健康有益，有一个“法国吊诡现象”（French paradox）可以用来说明这个发现：法国饮食含有很丰富的动物脂肪，而且法国人喝的红酒数量也多过世界上其他国家，但法国人心脏病发作的比例却是全世界最低的。有证据显示，葡萄中所含的多酚类化学物白藜芦醇，可能就是降低心脏病的原因之一。另外有人提出理论认为这是因为多酚类化学物的抗氧化效用造成的，像维生素C、E这样的抗氧化剂会和自由基反应，并将它们排除，自由基通常是在和氧气作用后产生，这也会形成氧化基。这些自由基被认为有能力破坏组织，并因此造成癌症、心血管疾病以及失智症。红酒中的多酚类化学物也可能会除掉这些自由基，不过最近发现制成红酒的葡萄，尤其是著名的卡本内苏维农（Cabernet Sauvignon）葡萄的成分，会影响体内一种名叫endothelin-1物质的含量，这种物质会收缩血管。因为某些化合物阻止了这种化学物的产生，相对的减少血管中脂肪，因此也就减少了心脏病发作的几率。红酒也能够造成血管扩大，因此可以防止红血球凝结成块，减少心脏病的发生。
影响酒精效能的变因：性别与种族
我们常会发现某些人比其他人更容易受到酒精饮料的影响，像一般女性比男性更容易受到酒精影响。这是因为在男性肠子与肝中发现的酒精脱氢酶的含量，比在女性体内发现的更多，因此女性会从胃和肠子吸收更多酒精，而她们的脂肪一般比男性多，身体质量却比男性低，因为酒精会分散在体内的水分而非脂肪中，且相对酒精可以分散的身体质量也较少，所以女性血液中的酒精含量就会比较高。对于脑中的酒精含量也是一样，女性即使只喝下少量的酒，也会很快显示出酒精效力。
最近也发现，人体内酒精脱氢酶的数量与活动力在一天当中有高低变化，中午时候胃内酒精脱氢酶的数量与活动力较低，因此午餐时候喝酒，酒精发挥的效应最强。
酒精对不同种族产生的效应也有不同吗？很多日本男性很容易受到酒精的影响，美洲印第安土著也是。这是因为他们遗传了一种遗传基因的缺陷，这种缺陷刚好会影响到酒精脱氢酶，使他们分解酒精的速率只有一般白种人的70%。
亚洲某些民族遗传了活动力较弱的乙醛脱氢酶，会累积乙醛，血中的酒精含量因此会较高，并会持续很长一段时间，这使得喝酒成为很不愉快的经验。不论哪一种民族，有些人也会遗传酒精脱氢酶，这使得他们分解酒精的速率比一般人快。有人便认为这可能是造成这些人酗酒的一个因素。
针对双胞胎进行的研究显示，基因因素可能是酒精中毒者演变成肝受损的重要因素。虽然涉及酒精新陈代谢的酶各有不同之处，但也没有大到足够造成对酒精敏感的不同。保护性机制与造成发炎的遗传基因差异，也与产生酒精性肝病的几率有一些关系存在。
每个人从血中排除（或清除）酒精的速率快慢，差别也很大。不常饮酒的人大约每小时可以从100毫升的血中排除8毫克的酒精，如果是常喝酒的人，平均1小时可以从100毫升的血中排除39毫克的酒精。这表示，不常喝酒的人必须花上2—3小时的时间，才能排除1单位酒精，但酗酒者则只须花30—40分钟，就可以排除1单位酒精。
在这方面，巴拉塞尔士原则相当重要，并且一定要强调“适量”这两个字，毫无疑问的，如果喝过量的酒，将会造成肝病和其他多种疾病，所以法国人罹患肝硬化的比例相当高，这一点也不叫人意外。
因此，酒精是食物、药物、解毒剂，它本身也是毒物，并且很清楚印证了巴拉塞尔士原则：“所有物质都是毒物，没有一种不是毒物。只要剂量正确，就可以把毒物变成仙丹。”是否有安全的饮酒量？是否有不会造成酒精中毒的饮酒量？因为每个人的体质并不一样，所以能够容忍的酒量也不相同，所以都只能给个粗略的估计量。大多数人并没有把他们每天或每周喝下的酒量正确记录下来，而且即使正确记录下来，还是会有一些误差。
1980年代，英国皇家医师学会和皇家全科医师与精神病医师学会在审慎研究之后，作出结论说：男性每周摄取21单位酒精，女性摄取14单位酒精，对人体不会造成什么伤害。不过，在1995年，英国政府在详细审查各种科学与医学证据后，针对喝酒对健康的影响程度公布了一份报告，将上限提高到男性28单位，女性21单位。医学界部分人士对这两种新上限深感不悦。
问题之一在于，制定出某种上限后，可能会鼓励人们把饮酒量提高，但如果他们并不很明白酒类的酒精含量，可能作出不正确的估算，他们喝下自认为很安全的酒量，其实很可能已经超过安全上限。我们前面也已经介绍过，很多个人因素，包括个人体质与遗传基因，都会影响到个人对酒精的反应，这表示有些人对酒精的反应，会比其他人高一点或低一点。不幸的是，一些对健康不利的症状，可能要等到很长的一段时间后（好几年后而不是几个星期）才会变得明显。眼前的很多年轻酗酒者，可能还不会了解酗酒的危险性，等到几年后发现时，为时已晚。
和之前已介绍过的其他物质一样，我们在使用前一定要衡量到它们可能带来的危险性和好处，每个人都必须自己作出决定。酒精摄取量与出现有害健康症状之间的关系，牵涉到很多不同的因素。每个人都跟别人不一样，对这个人来说安全的酒量，对另一个人却可能带来危险，这和其他药物的情况一样。
酒类制造商和酒吧如果可以提供更明确的信息，同时对酒精的单位和效力作出更标准化的计算方式，肯定可以帮助喝酒人作出更明智选择。
自古以来，毒物一直被用来行刑、谋杀和行刺，以及在战争中当作武器使用。我们先前已经说过toxicology这个字源自古希腊文，指的是用于涂在箭头上的毒药。1917年，拉斯普丁（Rasputin）被毒杀事件，可以当作毒物被蓄意用来从事政治谋杀的最明确说明，但这名下毒的刺客，对于氰化物的毒性剂量，显然并不了解。
2 000年前古希腊人肯定已经知道植物毒的毒性，曾用乌头毒草来从事谋杀和暗杀。在他们的神话中，住在科奇思岛（Colchis）管理天地及冥界的魔女神黑卡蒂（Hecate）和妖妇色西，她们就很明白乌头毒草的毒性。古罗马人经常使用乌头毒草，主要用来作为箭毒，这种植物的有毒成分是乌头碱，它有很多种名称：附子草、僧帽子、豹杀手、野兽杀手，甚至有人称它为女杀手。乌头碱这种毒物会改变心跳速度（心律不齐）及抑制呼吸。伊丽莎白女王一世时代的英国草药学家约翰?吉拉德（John Gerard）曾生动地描述这种毒素造成的症状：“他们的嘴唇和舌头马上肿起来、眼睛凸出、肌肉变硬，并丧失判断力。”
颠茄是另一种广泛使用的有毒植物，光是它的一颗莓果就足以让人丧命。罗马皇帝奥古斯都的妻子莉维亚，狡猾地将颠茄毒汁灌入奥古斯都私人无花果盆栽里，企图在不被怀疑的情况下毒死他。颠茄的莓果含有阿托品和莨菪碱（scopolamine）这两种化学物，它们的作用相似，都被称作抗胆碱（anticholinergic）化学物。阿托品或颠茄中毒者，会感到嘴干，难以说话和吞咽，他们的体温会升高、脉搏加快、皮肤出现红疹、可能还会脱皮、瞳孔会放大、也许会出现抽搐，接着瘫痪。莨菪碱[也称作天仙子碱（hyoscine）]可能会造成幻觉和失去意识。
另外一种用来涂在箭上的毒剂是“箭毒”（curare），在南美洲很普遍，是从一种名叫甘蜜树的植物提炼出来的。提炼出来的毒物中含有吹箭毒碱（tubocurarine）这种成分，它会阻止神经脉冲传送到肌肉，造成全身瘫痪，导致中毒者因为呼吸停止而死亡。这种化学物也可被当作药物，用来让病人放松他的肌肉。而在非洲，他们使用从毒毛旋花子植物萃取出来的一种箭毒，含有毒毛旋花子（strophanthidin）和哇巴因毒素（oubain），这两种化学物的作用相似，都被拿来当作心脏的强心剂，如果剂量太高，会有致命危险。中了这种毒的病人，心跳会出现异常，可能心跳变慢，心肌可能会失去控制[心室纤维性颤动（ventricular fibrillation）]。
在好几个世纪前，中毒是十分普遍的现象，因为实在太普遍了，所以12世纪时，一位犹太哲学家和医师摩西斯?迈蒙尼德写了一本书，书名就叫《中毒治疗法和解毒剂》（Treatise on Poisons and their Antidotes）。他可能就是历史上第一位毒物学家，但真正把毒物学发扬光大、并把下毒当作政治手段的，是佛罗伦萨和威尼斯的意大利人，15和16世纪时，波吉亚家族成员将下毒的艺术发展得近乎完美。
下毒可以很有效率地除掉无用的丈夫、仇人和政敌。在1910年因为毒死妻子被判刑的克里扁博士，成为家喻户晓的下毒人物；同样的，一些毒物像氰化物、砷（砒霜）和番木虌碱，也为人们所熟知，在一般人的脑海里通常都会把它们和谋杀联想在一起。多产的侦探推理小说家阿加莎?克里斯蒂便用这些毒物名称当作小说的书名，例如《毒药（砷）与老妇》、《闪闪发光的氰化物》（Sparkling Cyanide，也译作《万圣节之死》）。
下毒也是一种正式的行刑方式。美国有些州用毒气室来处死死刑犯，而且都是使用氰化物毒气；目前，注射致死剂量的毒物是比较常见的行刑方式，比如美国几个州以及中国内地（1997年才批准这种行刑方式）。在行刑时就要用到三种化学物。首先，把一种巴比妥酸盐药[硫喷妥钠（sodium thiopental）]注射进入静脉，造成受刑者很快丧失意识（30秒内），受刑者因此完全不知道接下来会发生什么事。接着，把泮库溴铵（pancuronium bromide）这种肌肉松弛剂注射到死刑犯静脉，大约3分钟内就会使横膈膜肌肉麻痹，使呼吸停止。最后，注射大量的氯化钾（potassium chloride），它会干预心肌的电子活动，很快就会让死刑犯的心跳停止（也就是造成心脏衰竭）。行刑时，这三种毒剂的剂量都很大，以确保这些毒剂能够快速而确实地发挥毒性效果。死刑犯还要连接心电图机器监看心脏状况，在注射这三种毒剂后，会有医师前来检查死刑犯的心跳是否已经停止，以及是否已经停止呼吸。
古希腊哲学家苏格拉底被迫喝下毒芹汁，便是古代用毒剂执行死刑的例子（请参阅第六章）。
氰化物
氰化物为什么没有马上毒死拉斯普丁？有人说他天生胃酸不足，罹患胃酸缺乏胃炎症（achlorhydric gastritis），这可能减少了氰化钾产生的氰化氢的量。不过这种说法并没有证据可以证明，而且也有人对此提出异议，认为光是氰化钾应该就可以毒死他。但也可能因为拉斯普丁在被下毒的同时，还吃了很多食物，也喝了很多酒，延缓了氰化钾的吸收，因此使氰化钾毒性不会马上发作。
拉斯普丁没有被氰化物毒死，并不是他具有任何超人能力，比较可能的原因是氰化钾受潮，因而退化成没有什么毒性的产物。曾
案例：拉斯普丁死于毒死、枪杀或淹死？
拉斯普丁（Gregory Efimovich Rasputin）自称是圣人，在20世纪初对俄罗斯沙皇皇后有很大影响力，因为他有能力医治她唯一的儿子。这位俄国王子患了血液无法凝结的血友病，这是只会出现在男性身上的遗传疾病，由英国维多利亚女王遗传给欧洲皇族的几位成员。皇后因此对拉斯普丁极其倚赖，在王子因为小伤而流血不止时，经常找他来治疗她的儿子。第一次世界大战期间，沙皇离开首都彼得格勒（Petrograd）亲自到前线督军，让皇后留下来主持国政。拉斯普丁因此抓住这机会进一步扩大他的权力。
看到拉斯普丁对皇后的影响力如此之大，俄罗斯一些王公贵族深感不安，于是密谋将他除掉。但因为拉斯普丁是一个疑心病很重的人，所以该如何以及何时动手？他们决定邀请他到尤索波夫王子（Prince Felix Yusopov）位于彼得格勒的王宫参加宴会。1917年12月16日，因为王子答应让他在宴会中享受美酒和巧克力蛋糕（据说他极其喜欢巧克力），他果真应邀前往。这些阴谋者在巧克力蛋糕中加了氰化钾毒药，同时还在酒中下了很多氰化物。据说，拉斯普丁吃了很多这种有毒的蛋糕，也喝了很多毒酒，但却好像没事一般。焦急之下，尤索波夫王子干脆朝他背部开枪，但过了一段时间后，拉斯普丁又恢复清醒，并且攻击王子。拉斯普丁身材高大，在场的人将他制服，并朝他头部再补上几枪，最后用地毯将他的尸体包起来，丢进尼瓦河（River Neva），但是他在被丢入水中后不久，竟然又恢复了意识，并且企图挣脱。
这些传说只是更增添拉斯普丁的神秘色彩，让人更相信他可能具有某些神力。处死拉斯普丁几个月后，沙皇就被推翻，这些阴谋者最后全被逮捕，沙皇全家人被关了起来，最后还被集体枪决。
经有过记录很完整的案例显示，有人曾经摄取了应该足以致死剂量的氰化物，却没有因此身亡。胃里有其他食物，再加上失去毒性的氰化物，这其实已经足够说明为什么不会出现致命的结果。
氰化物以及挥发性的氰化氢（hydrogen cyanide，简称HCN）最出名的另一事件，就是第二次世界大战期间，德国纳粹在毒气室里利用它们毒死数百万犹太人、吉卜赛人和政治犯。美国几个州也设有毒气室，用氰化物来处死死刑犯。氰化物因此成为一般大众心目中最有想像空间的化学物，不过一般人并不会把它和个人自杀、谋杀及意外中毒等事件联系在一起。氰化物造成的死亡个案都是自杀，只有几次是意外中毒。除了“人民圣殿”（People’s Temple）的集体自杀（或谋杀）事件之外，最受瞩目的氰化物自杀事件，可能就是在纽伦堡大审之后，德国纳粹头子戈林（Hermann Goering）的自杀事件了。他设法把氰化物药碇藏在他的监狱牢房里，不管他的氰化物源自何处，在罪名确定后，他就用它结束了自己的生命。
氰化物有很多种形态，每一种的毒性都同样强烈。毒性最强而且最有可能让人丧命的是氰化氢，当它溶于水中时叫做氢氰酸（prussic acid）。这是一种挥发性液体，但只要把某种酸加进氰盐里，就可以产生毒气（例如将氰化钾与硫酸混合）。纳粹在奥许维次集中营（Auschwitz）这些地方的毒气室里制造出氰化氢，他们当时使用的是一种名叫Zyklon B的商业杀虫剂，这种杀虫剂会释放出氰化氢。氰盐的种类很多，其中最出名的是氰化钾。另有其他化学物也含有氰化物，例如：氰化钠、铁氰化物，还有乙腈（acetonitrile）。这些化学物有些用在工业上，像用来制造表面硬化钢、用在摄影以及电镀过程，以及用来从矿石中提炼出黄金和银。因此在这些工业用途中，就有发生意外中毒的可能。
实验室里也使用氰化物。曾经用它来破坏蜂巢，以及为建筑物内部消毒，造成几起意外中毒事件，因此才改用其他化学物。燃烧某些物质时也会释放出挥发性的氰化物，像聚氨酯泡沫，所以当人们被困在火灾现场时，可能会因为吸入浓烟而造成氰中毒。
案例：集体自杀
1978年，一个名叫“人民圣殿”宗教团体约900名教友在南美洲的盖亚那集体自杀。这个宗教团体是由一位名叫吉姆?琼斯（Jim Jones）的宗教治疗传教士在美国加州创立，成员复杂，包括毒瘾者、心理不正常的人以及一些前科犯。当教友家属准备组团前往盖亚那调查这个宗教团体时，这位创办人已经设法说服他的追随者喝下由医疗人员调制的药水，药水中就含有毒性极强的氰化钾，在教友们喝毒自杀后，琼斯开枪自杀。
有些天然产物也会含有氰化物，例如树薯（请参阅第十章）以及多种果仁，像杏、杏桃和苹果的果仁；用来烹调的苦杏仁油，就含有足以致命分量的氰化物，有人因此利用它来自杀。
1981年发生两起氰化物意外中毒事件，都是因为儿童误食了杏桃仁，显然是因为他们觉得这种果仁“又甜又好吃”。第一起事件，共有13名儿童中毒，其中3个在吃下这种“甜食”半小时后死亡。另一次中毒事件，共有8名儿童中毒，在吃下这种果仁2小时后就有1名儿童死亡。杏仁和杏桃果仁都含有一种叫做苦杏仁素（amygdalin）的物质1960和1970年代，有人把苦杏仁素制成一种名叫“Laeotrile”（杏素）的药，用来给癌症病人服用。在美国，食品药物管理局立法禁止使用这种药，并以诈欺罪名起诉制药者。不过，由于不断有癌症病要求服用这种药物，于是美国国家癌症研究所和食品药物管理局就进行了临床实验，发现它并无任何效用，因此将它界定为没有治疗癌症效果的毒药。，这是一种跟糖很相似的分子，里面含有氰化物。这种果仁被嚼碎时，氰化物就会被释放出来，因为嚼食时唾液中的酶会分解苦杏仁素，释放出氰化物发挥毒性。要吃下多少杏桃仁才会产生毒性，得依个人体质及果仁种类而定。若是吃下50粒以上肯定会出现中毒症状，但也曾经发生只吃下12粒苦杏仁就产生严重中毒症状的案例。
树薯也曾造成多起中毒事件，在一些以树薯为主食的地区，可能就会是很严重的问题。将月桂树叶捣碎也会释放出少量氰化氢，昆虫学家一度用它来杀死制作标本的昆虫。被形容为是“最后的炼金士”的普莱士（Price）博士，1783年用捣碎的月桂树叶制成汁液毒死自己。1781年，杜纳兰（Donallan）上尉把希欧多尔?布夫顿（Theodosius Boughton）爵士平常服用的药水换成用捣碎的桂樱树叶制成的药水，将他毒死。
氰化物也被当作合法药物使用，硝基普鲁士酸钠（sodium nitro-prusside）这种含有氰化物的化学物，被用来作为降血压药。这种药物会在新陈代谢过程中产生氰化物，让病人大量服用的话，会造成氰中毒。
还好人体有一种可以解除氰化物毒性的机制，可能是人体为了对抗一些植物中自然产生的氰化物。但这种防卫机制很容易就会受到压制，因而造成丧命的悲剧。当有人在工作上接触到氰化物，会发现他嘴角出现小泡沫且颜色比平常更红，可以闻到苦杏仁的味道（有点像是杏仁糖），这就是氰中毒的现象。氰中毒有解毒剂可用，也有一些治疗方法，但不幸的是，并非每个人都可以闻出氰化物的气味，因为有些人可能会有某种遗传基因缺陷，以致他们无法用嗅觉来发现自己已经中毒。
须使用氰化物的实验室和企业，都应该随时准备好解毒剂。
氰化物中毒的发现和治疗
现在已经有几种方法可以很灵敏地测出血中的氰化物，所以用氰化物进行谋杀或自杀，已经无法轻易逃脱被检测出来的命运。其中一种很简单的方法就是使用特制的试纸，检测到氰化物时，试纸的颜色就会改变。
治疗及解毒剂的主要功用就是把氰化物从血中排出，并促成正常的解毒过程。人体解除氰化物的方法就是把它和一种名叫硫代硫酸盐的物质结合在一起，这种物质在饮食中都可以找到。以注射的方式把这种物质注入中毒者体内，就可以加速解毒，但这样并不一定足够，所以通常还是必须将氰化物排除。由于把氰化物和体内重要的酶结合的过程可以逆转，所以去除氰化物是可行的，而且
氰化物如何发挥毒性？
各种氰化物的重要部分都是一样的，不管这些重要部分是来自氰化盐、氢氨酸、氰化氢，还是从果核中释放出来。化学家通常把它写成CN-，这代表它是氰离子。氰化物从胃被吸收进入体内后，其中一部分会存在血中，并被运送到肝脏，在肝脏被一种酶转变成毒性较弱的硫氰化物，接着，这种物质就会被排入尿液中。人类和其他动物之所以演化出这种机制，可能是为了保护自己对抗各种自然含有氰化物的植物。但如果摄取的氰化物分量超过这种机制所能负担的，中毒者仍然有丧命的危险。
血中的氰化物是小分子，能够很容易进入细胞内，再从那里设法进入细胞中产生能量的粒线体结构，细胞中有很多这种结构。在这个制造能量的结构中，氰化物会强力地结合一种特别的酶（但这种过程可以逆转），并且阻塞会产生能量和使用氧的机制。如此一来，人体就无法产生足够的能量，组织或器官（例如心脏）就再也无法正常运作。人体的新陈代谢也会跟着改变，为了试图产生更多能量，结果产生过量的酸。
首先，血中会有足够的氧，但最后呼吸变得费力，因为循环系统已经开始丧失功能，中毒者的脸色和皮肤就开始呈现紫蓝色[这种症状叫做发绀或青紫（ cyanosis）]，因为氧气已经不再被吸收进入肺里。一般的死亡原因是循环系统或心脏衰竭，或是脑部丧失功能。心脏尤其容易受到能量供应不足的影响，中毒者就会开始出现心律不齐的症状。脑部也很容易受到影响，最后因为缺乏能量，脑部出现官能障碍，造成抽搐。中毒者最后陷入昏迷，然后死亡。
效果很好。要达到这个目的，就要给中毒者服用能够结合氰化物的化学物，这种化学物称为螯合剂，螯合剂在结合了氰化物之后，就会被排到尿液中。这种治疗法经常在治疗中毒者时使用。
万一没有螯合剂，氰化物就会被迫和病人血中的血红蛋白结合，当病人的血处于氧化状态时，它就会和氰化物结合。只要给病人一种叫亚硝酸盐的物质，他们的血红蛋白就会被转化成氧化状态，接着血中的氰化物就会和氧化血红蛋白结合。从事这种治疗时，也可以给予氧气，似乎也有效。
跟一般人的想法正好相反，氰化物中毒情况并不会很快恶化，但如果吸入的是氰化氢，在几秒到几分钟之内可能就会马上死亡。如果胃中有食物的话，将会延缓由嘴摄取的氰化盐的吸收速度，所以也就会延后中毒症状，这时候就可以赶快给予解毒剂。有些中毒者在摄取致命分量的氰化物后，还可以存活超过30分钟或更久（甚至有存活2—3小时的记录）。如果病人存活超过几个小时，就很有可能可以复原，他们的症状包括头痛、眩晕、焦虑和困惑。侥幸生还的中毒者会描述一些奇怪的经验，例如感觉好像可以穿透墙壁走出去。
砷
长久以来，砷就被公认是一种毒物，而且据说阿古利碧娜就是用它毒死她的丈夫罗马皇帝克劳迪乌斯；继任的罗马皇帝尼禄则用它毒死克劳迪乌斯一世的儿子布利塔尼库斯。尼禄第一次想要毒死布利塔尼库斯的阴谋失败，引起他的怀疑，所以下毒者就把砷加进冷却热汤的水中，而不是加在他喝的热汤里。在17世纪，有一位名叫托法娜的女士制造并出售含有砷的粉末，人们将这种粉末称作“成功粉末”（les poudres de succession），因为大都用它来除掉迈向成功的障碍，例如政敌、不争气的丈夫等等。这种粉末含有雄黄、乌头毒素、黄杨、生石灰、玻璃粉和蜂蜜。据说，她共约毒死了600人。她最出名的毒药是“托法娜仙液”，可能是一种含有砷和铅的溶液。
自托法娜女士以来，砷在很多中毒事件中都扮演着重要角色。含砷毒物的产品种类繁多，像毒鼠药和除草剂中使用的氧化砷，以及捕蝇纸中的亚砒酸钾，这可能就是砷会如此普遍被使用的原因之一。从1837年到1838年，在英格兰和威尔斯发生的541件中毒死亡事件中，就有185件是砷中毒。
到了19世纪，砷中毒次数大幅度减少，主要有两个原因：第一，有关单位对砷及含砷处方的出售加以限制；第二，1836年，中毒后能够可靠测出人体砷含量的马西测试法（Marsh test）问世。不过，拿砷来毒死人的凶杀案还是不断发生，在1968年和1970年都有这样的凶案发生。用砷自杀的情况则比较少，不过在1918年到1951年，在纽约还是有145件用砷自杀的案例。砷也被拿来用作集体毒杀的工具，在第一次世界大战期间所使用的众多毒气当中，砷也是重要的成分之一。
大文豪福楼拜在小说《包法利夫人》中描述爱玛?包法利服砷[三氧化二砷（arsenic trioxide）]自杀的情景，写出了砷中毒的一些症状：“她把白色粉末塞进嘴里”，“嘴里的辛辣感将她惊醒”，“‘我口渴……我好渴！’她低声惊呼”，“八点钟时，又再度呕吐，查尔斯注意到，有白色沉淀物贴住脸盆的底部”，“他把手按在她肚子上。她发出尖叫”，“她微弱的脉搏，现在几乎已经完全感觉不到了”，“一滴滴的汗水出现在她蓝色血管浮现的脸上”，“过了没多久，她开始吐血”，“一阵抽搐后，她猛然倒在床上……她终于走了”。以上的文字描述了砷中毒的一些症状，像十分口渴、腹部疼痛、出汗、脉搏微弱、血压降低、呕吐、肠胃发炎，并因此吐出血来。最后的死亡，通常是因为循环衰竭、循环系统丧失功能的结果。血液无法在肺中流通，因此使肺得不到氧气的充分供应，这会造成血管呈蓝色。
三氧化二砷（也被称作白砷）有一些特性是下毒者最喜欢的，它没有臭味，也几乎没有味道，而且它的溶液是无色的。它的缺点是非常不容易溶于水中，因此很难掌控，但是却很适合把它放进粥或汤中，而且可以放进相当多的分量。玛丽?布兰迪（Mary Blandy）就成功地利用了这种特性！
砷：用途多多的灵药或是致命毒物？
砷是谜样的物质。在古希腊名医希波克拉底和古罗马作家老蒲林尼（Pliny）的推荐下，砷一直被当作药剂。很多含砷的化合物
案例：拿破仑被毒死？
拿破仑死于他被囚禁的圣海伦娜岛。他在死前就已经怀疑自己被下毒，一再宣称“我会死于敌人之手”。砷是当时普遍使用的毒药，大家都知道砷会积聚在头发里，因此可以从头发检测出来。被保存下来的几绺拿破仑头发，被拿去分析是否有砷，果然在他一些头发里验出砷，其中有些头发的砷含量显然很高，但最近的几次检测却没有出现这么高的砷含量。另外，拿破仑的皮肤并没有出现典型的砷中毒症状，而他的尸体被解剖后，发现他的胃里有一颗很大的肿瘤。
被检测出来的砷含量高达11ppm，这和当时用来治病的含砷药剂的剂量吻合，像下面会介绍的福勒氏液（Fowler’s solution）。另一种解释则是，拿破仑居住的房子壁纸和窗帘布都用著名的史氏绿色染料上色，主成分是亚砷酸铜（copper arsenite），含有很高浓度的砷。从这座房子取得的壁纸样品，确实被验出含有砷。在潮湿的情况下，室内会产生霉菌，并促使这些染料释放出一种具有挥发性且毒性很强的有机砷，甲基三氢化砷（methylarsine）。在1950年代罗马的美国大使馆也发生过这样的砷中毒事件。
因此，拿破仑不像是被蓄意下毒，而可能是长期多种来源的砷暴露。
毒性也很高，几世纪以来在一些故意或意外致命中毒事件中经常扮演重要角色。同时，它也被用来治疗多种疾病，用在一些有益的用途上，例如在1780年发明的福勒氏液（砷酒）中，砷就是主要成分。福勒氏液是一种补药，含有白砷，并且用熏衣草来着色，据说有催情的春药效果，能够刺激食欲，可以用来治疗发烧。砷当然也会影响细胞的新陈代谢，一直被用来提升赛马的表现，以及促进猪长胖。
福勒氏液也被用来治疗气喘和一般的神经官能症，另外在治疗疟疾上极为有效，有些牙医也用它来杀死牙齿的神经。1921年出版的教科书《药品与疗法》（Materia Medica and Therapeutics）中便列出砷在这些方面的用途。砷也被用于化妆品，因为它被认为能够改善肤色，让皮肤呈现“如牛奶般的玫瑰色”。
砷在治疗梅毒方面扮演很重要的角色。梅毒特效药胂凡钠明（商标名称叫Salvarsan，医药名称叫arsphenamine），是保罗?埃立希在一次对砷化合物治疗梅毒效力进行系统性研究时发现的。胂凡钠明是一种含砷的合成有机化学物，他试过六百多种化学物，最后才凑巧发现这一种。他会这般辛苦搜寻，是因为他相信一定可以找到对病人比较没有毒性，且会对梅毒有机物（这是一种螺旋体病原菌）产生选择性的毒性，他将此称之为“神奇子弹”。三氧化二砷是人们常用来自杀的含砷化合物，因为它会增加红血球产生量，直到最近才被美国食品药物管理局核准作为治疗血癌的药物。
有证据显示，人体对这种致命毒物会产生耐药性。据17世纪一位医师的说法，奥地利史泰里安省（Styrian）阿尔卑斯山区有一群“吃砷者”，他们一周吃两次砷，据说这使得他们的体力获得很大改善，有利他们在高山地区工作，并且也改善了妇女的肤色，他们的身体都非常健康。起初科学家斥责这种说法为无稽之谈，但后来有位高山农夫在一次会议上现身，当场证明一次吃下400毫克的三氧化二砷并不会丧命。
案例：玛丽?布兰迪的案例
玛丽?布兰迪不像是会下毒的人，她笨手笨脚地留下很多证据，使她很快就被捉到。一开始，她可能是被克兰斯顿（Cranstoun）上尉哄骗说想娶她为妻，并要她去毒死她父亲布兰迪先生。她的父亲布兰迪先生一直向外宣称，他的女儿相当富有（后来发现，他其实言过其实），但他却又一再反对她的女儿跟人结婚。克兰斯顿上尉是苏格兰人，并不富有，且很可能还是个一文不值的穷光蛋，更糟糕的是他已经结婚了，他本来想说服玛丽和他秘密结婚，但遭拒绝，于是改而说服玛丽让她的父亲喝下他提供的一种药水，谎称这种药水可以让她的父亲回心转意，同意他们的婚事。起初事情进行得很顺利，但就在这个关键时刻，玛丽发现克兰斯顿在伦敦的情妇，并察觉她被设计毒死她的父亲。
他送给她苏格兰小卵石当作礼物，同时附上用来清洁这些小石头的“白色粉末”。一开始，她将一些“白粉”（其实就是氧化砷）放进她父亲的茶里，但是他不喜欢茶的味道，喝了几口就把茶放在一边不喝。不久，他开始觉得不舒服，胃痛并且呕吐。一位女佣也喝了几口那壶茶，同样也感到极度不舒服。玛丽写信向克兰斯顿求助，克兰斯顿向她建议：“一定得正确使用这些粉末……你可以把它放在任何流质里，只要不让它浮在水面就可以。”玛丽把这些白色粉末放进燕麦汤中送给她父亲吃，另一位仆人也喝了一些，两人后来都极度不适。这时候女佣苏珊起了疑心，她将锅里残留的白色沉淀物送给医师检验，同时告诉布兰迪先生她女儿想毒死他。
布兰迪先生的健康状况开始恶化，医师诊断是被人下毒。另一位医师艾丁顿，对锅底的沉淀物以及白色粉末进行一系列检验，将粉末加入水中，把它洒在烧红的铁块上，以及把另外各种物质，像紫罗兰糖浆和硫酸加进那些沉淀物里，并把检验结果和已知的白砷样本进行比对后发现，这些沉淀物的检验结果和已知的氧化砷样本的检验结果完全相同。
玛丽后来被捕，经过审讯后判处死刑。尽管她外表看来有“贞洁与美德的象征”，但她肯定很清楚自己在这场犯罪中所扮演的角色，从克兰斯顿遗留的信件中，可以明显看出这一点。
砷如何产生毒性？
砷会以多种形态存在，因此它的毒性与影响力就要视不同的形态而定。大多数的砷都会与在蛋白质中找到的硫原子强力依附，这些硫原子统称作硫氢基（sulphydryl group）。这些硫原子对于蛋白质的结构和功能经常扮演着重要角色，当砷强力粘住这些硫氢基时，酶（同样也是蛋白质）就无法发挥正确功能，砷因此会阻碍人体的新陈代谢功能，使得人体无法产生能量。砷酸盐和磷酸盐十分相似，而磷酸盐是细胞新陈代谢的一个很重要成分，这因此会导致用新陈代谢来产生能量的过程受到妨碍。负责制造细胞的酶，可能会因为被砷强力依附而变得虚弱，进而产生很多并发症。口服砷之后，会对肠胃造成极大的伤害，血和部分肠壁组织会被排泄出来，造成腹泻（这种大便因为很像洗米水，而被称之为“洗米水便”）。一旦被吸收进入人体内，砷会破坏很多体内器官，特别是肝和肾，因为大量服用砷后，会被传送到这两个器官。砷中毒死亡的原因通常是因为循环系统崩溃，人体无法产生能量，造成心脏衰竭，血压和脉搏下降，血液无法有效被传送到身体各部位供应氧气，影响脑和神经系统，导致抽搐和昏迷。
跟汞一样，砷是一把双面刃，同时也是巴拉塞尔士原则的最佳证明。胂凡钠明是治疗梅毒的特效药，三氧化二砷目前对于治疗某些种类的血癌也相当成功，福勒氏液在治疗发烧时有效。但对大多数人来说，“砷”仍然是毒物的同义字。
砷中毒的症状和检测
砷中毒症状很容易被误认为是其他疾病，但由于砷含量可以很容易被验出来，所以用砷杀人的凶手很难逃脱法网。前面已经提过的砷中毒症状，包括严重的肠胃不适、腹部剧烈疼痛和血便，有时候会被误认为食物中毒，例如沙门氏菌和螺旋杆菌感染。不过腹泻时粪便中含有肠壁组织（洗米水便）的现象，则比较特殊，且胃组织也会出现在呕吐物中（《包法利夫人》中所描述的脸盆盆底的白色沉淀物），因为三氧化二砷有腐蚀性。脉搏很弱和发生抽搐，反映出心脏、循环系统和中枢神经受到砷的影响。长期性砷中毒则会增加掉发、脸红和皮肤色素沉着的现象。
案例：詹姆斯?梅布里克是被太太毒死的吗？
芙罗伦丝?梅布里克被控谋杀案的开庭审讯曾经轰动一时。梅布里克夫妇是美国人，在1880年代搬到利物浦。他们相当富有，育有两名子女，请了几位仆人。詹姆斯?梅布里克是棉花代理商，患有忧郁症，经常定期自行服用砷，且宣称“吃砷是因为我觉得它会增加我的体力”。他也服用其他合法药物，包括番木虌碱。1889年，芙罗伦丝?梅布里克和情夫布莱尔利先生在伦敦一家旅馆内共度三个晚上，她的丈夫可能不知情，不过最后还是起了疑心。
这件事发生一个月之后，4月27日，詹姆斯?梅布里克的健康开始恶化。他病得很严重，最后在5月11日去世，生病期间不断呕吐与腹泻，这两种都是砷中毒的症状。梅布里克先生的亲戚注意到跟他的药物有关系的一些奇怪现象，并有一位仆人宣称曾经看到芙罗伦丝?梅布里克房间里的一个脸盆里浸了几张捕蝇纸。捕蝇纸含有砷（亚砒酸钾和氧化砷），只要把一张捕蝇纸放在水中浸上一个小时，就可以产生含有50毫克砷的溶液。但是芙罗伦丝?梅布里克辩称这些溶液是她当作化妆品用的。
验尸后发现詹姆斯?梅布里克的身体内确实含有砷，他的胃内还另外发现了天仙子碱、番木虌碱、吗啡和氢氰酸。后来被发现对她辩驳不利的物证，一封她丈夫去世前三天被拦截下的情书，她在情书中形容詹姆斯“病得快要死了”、“我现在才知道，他真的对一切一无所知”。芙罗伦丝?梅布里克最后被控谋杀丈夫。
芙罗伦丝?梅布里克因杀人罪名被判处死刑，但后来减为无期徒刑，于1904年获释，虽然她承认通奸，但仍然宣称自己并没有毒杀亲夫。詹姆斯?梅布里克难道真的是死于他自己服用的砷和其他可疑药物的累积毒性？
砷中毒很容易就可以检测出来。1836年发明的“马西测试法”被使用了100多年，但现在已经有更精密和更准确的检测方法，像使用X光进行分析，或是使用质谱仪（mass spectrometry）来检测出砷原子。即使是在马西测试法尚未发明之前，也有一些科学实验方法，只要小心进行，也可以获得成功的检测结果；前面介绍的1751年玛丽?布兰迪毒杀亲生父亲的案例中，就做过这样的实验。砷会残留在人体内很长一段时间，所以才可能在拿破仑死后那么多年，还可以经由检验他的头发得知他体内的砷含量。1991年，美国前总统泰勒（Zachary Taylor）的遗体被挖出，对他的头发和指甲进行了精密分析，证实他在1850年并没有被人下毒。
砷中毒的治疗，主要是用螯合物把这种化学物排出体外。最常使用的螯合物是二硫甘油（dimercaprol）或英国抗路易毒气药剂（British anti-lewisite），下面会有介绍。
番木虌碱
跟砷一样，一听到番木虌碱（strychnine）这几个字，一般人就会在脑海里想到毒药。番木虌碱是天然产生的生物碱毒素，1818年它从马钱子这种植物里被分离出来后，才开始被称作番木虌碱。从16世纪以来，它一直被拿来当作毒鼠药，有时候则被当作药物，所以已经被人类使用了几百年的历史。它也是尤巴斯树的主要成分，前面已经介绍过，马来西亚人拿这种树汁来处死死刑犯人（请参阅第六章）。
番木虌碱并不是一般下毒者会使用的毒药，因为它的味道很苦。它被形容为目前味道最苦的物质。不过有些下毒者还是想出很多巧妙的方法，用来进行谋杀。在罗马尼亚发生过两位老人相信了企图谋求他们财产的亲戚所谎称的番木虌碱药丸有益，而被毒死；另一个毒杀事件中，一位眼盲的妇人被她的女儿下毒。她的女儿拿了一颗含有番木虌碱的糖衣药丸让她服下，这位盲妇人开始呕吐，她养的猫在吃了她的呕吐物后，很快发生抽搐，并且死亡，而这位盲目的老母亲不久也死了。
因此，只要设法不让受害者尝到番木虌碱的苦味，就可以解决番木虌碱很苦的问题，或是把这种毒药加进味道强烈的食物或饮料中。
番木虌碱中毒的症状和检测
番木虌碱中毒的症状通常会在中毒后10—15分钟之内很快出现。跟大部分的中毒情况一样，中毒者一开始都是好端端的，看来十分健康，但在喝下或吃了某些东西，或是服下某种药物后，就会突然病倒，中毒者会抱怨身体僵硬，通常是颈背部位，接着身体开始发抖和抽搐，有时候出现一次剧烈抽搐后就死亡，但通常会出现五六次。这种抽搐十分疼痛，身体扭曲的情况十分严重，会持续大约1分钟。由于肌肉收缩过度，整个身体会成弓字形，最严重时头部甚至会碰到脚后跟（巴默的一位受害者就发生过这种情况）。控制呼吸的肌肉也受到影响，造成暂时性的窒息。在每一次的抽搐之后，会出现一次大约15分钟的松弛期，在这期间，中毒者不仅精力耗尽，同时也会惊吓不已。因为番木虌碱会造成警觉性高涨，感官受到刺激后，将会突然引发抽搐，所以治疗方法包括让中毒者留在光
案例：威廉?巴默：番木虌碱的集体毒杀手
威廉?巴默于1824年出生于英国的鲁吉利镇（Rugeley）。他的父亲开了一家锯木厂，相当富有，死后留下70 000英镑。巴默21岁时，继承了9 000英镑，这时候他正在利物浦一家制药厂当学徒，结交了从事非法赌马活动的罪犯，后来又偷了制药厂的钱，最后只好离开那家药厂。接着到英格兰西北部赤郡（Cheshire）一位医师那里当学徒，这段时间里，他还经营一家专门替人堕胎的地下诊所，并且生了14名私生子女。看来，他是继承了巴默家族酗酒和不负责任的传统。 他接着前往斯塔福医院（Stafford Infirmary）工作，在那里毒死他的一位朋友亚伯。他是把番木虌碱放进一杯白兰地中，只是想试试这种毒药的效果如何，成功地没有让人怀疑亚伯的死因。事后不久，他的一名私生女来看他时，他居然也把她毒死。
22岁时，他在伦敦取得医师资格，然后回到家乡鲁吉利镇行医。尽管继承了父亲的遗产，巴默还是债台高筑，其中一位债主布拉登在巴默家作客时被他毒死。另一位债主布莱先生也遭遇相同命运，巴默甚至还向布莱先生的遗孀要钱，谎称布莱先生欠他钱。
巴默接着毒死他的叔叔、另一位叔叔的妻子、他的岳母，可能还毒死他自己的4名子女，以及4名私生子女，他们全都死于抽搐。检视这几位死者尸体的是鲁吉利镇的另一位医师，是位已经80多岁的老医生。
他后来娶了一名上校的女儿，她带了丰富的嫁妆，但他仍然继续挥霍，光是在一匹赛马身上就赌输了10 000英镑，还用他妻子的保险单抵债。因为债主逼债逼得很急，他的妻子最终也步上其他受害者后尘，表面上是死于“欧洲（非传染性）霍乱”，死亡证书如此记载死因，由镇上两位老医师签字确认。
他妻子的保险金不够他还债，于是他又将目标瞄向他哥哥华特，因为他保了82 000英镑的险。巴默邀请华特到他家作客，在酒里下毒，企图让华特自行喝下死亡，但失败了。于是他又邀请华特到一家旅馆的酒吧里狂饮，趁机将他毒死，但保险公司已经起疑，拒绝付出保险金。巴默在旅馆酒吧下毒时，被一位名叫迈特的男子看到，巴默因此想将这位迈特先生灭口，但没有成功。迈特出现一些中毒症状，但并没有丧命。
最后一位受害者是巴默的年轻赌友库克，跟巴默一样负债累累。在舒兹伯利的一次赛马会上，库克把他仅剩的钱全部下注在他自己的马上，结果赢了。他和巴默一起为此庆祝时，巴默设法在库克所喝的白兰地里下了毒。库克虽然起了疑心，但看到巴默自己也喝了一些，似乎证明酒是无毒的。那天晚上，库克开始觉得不舒服，但他仍然在第二天把钱借给巴默下注赌另一匹马，结果赌输了。回到鲁吉利镇后，巴默再度对库克下毒，让库克卧病在床，他则趁机跑到伦敦，领走库克赢得的赌金。尽管医师细心医治，库克的病情仍然继续恶化。巴默开了一些药给库克服用，包括氢氰酸（氰化氢溶液）和番木虌碱，库克最后出现痉挛和抽筋的中毒症状而死。
巴默伪造库克的签名开了一张支票，同时还伪造文件说库克要送他一大笔钱，但他的计划没有成功。库克的继父终于起了疑心，要求验尸。巴默妻子和哥哥的尸体也全都被挖出来。巴默不仅到验尸现场，还想偷走最后一位受害者的胃。虽然库克的胃里并没有检测出番木虌碱（可能是放在瓶子里时流失了），但还是有足够的间接证据证实了巴默的谋杀罪名，最后他被判处死刑。
线阴暗的房间内，让他服用镇静剂，有时候甚至还要用洗胃的方式把一部分番木虌碱从胃里排出，但病人必须略微麻醉。不过这些治疗方法可能都会来不及，因为中毒者在发生五六次抽搐后，就可能死亡。
番木虌碱中毒的检测主要依赖体内毒物分析，即使是死了很久之后，也还可以这样做，目前已经有很多可行的检测方法。解剖尸体后，除了可能发现窒息的迹象，通常不会发现任何其他迹象。死者下巴有时候会因为肌肉收缩太剧烈而扭曲，使得中毒者在死亡时会露出好像嘲讽的讥笑。如欲了解番木虌碱的作用机制，请参阅第六章。
铊：近乎完美的毒药
铊是一种金属，一般大众可能很少知道它，但铊在很多谋杀、自杀和意外中毒事件中都曾出现。它被用来当成毒杀害虫和老鼠的杀虫剂，有多种工业用途，甚至曾经被用来理光头发，以及治疗金钱癣。曾经以每千克体重8毫克乙酸铊（thallium acetate）的剂量用在儿童身上，很接近成年人每千克体重12毫克的致命剂量，当然也因此发生很多因剂量估算错误而中毒及死亡的事件。最严重的一次，发生在1930年代西班牙的格拉那达（Granada），当时用来称药的天平可能不准确，造成剂量过量，16名接受这种治疗的小孩子当中，有14人死亡。
被用来当作毒杀蟑螂和老鼠的杀虫剂，是引发铊中毒事件的主因。20世纪前半段，在美国和欧洲大陆广泛使用一种名叫吉利欧（Zelio）的药膏，这种药膏含有硫酸铊，造成几百件意外中毒、自杀和谋杀案。曾有下毒者企图用铊毒杀她的丈夫：妇人在她丈夫的咖啡里加进铊，但因为味道变得很难喝，丈夫只喝了一点点，出现腹泻和恶心症状，后来她用两条药膏的剂量涂在他的三明治上，仍然没有成功毒死她的丈夫，但妇人最后被判了杀人未遂罪。另一位下毒者也把这种药膏涂在面包和奶油上，成功毒死7个人，另外13人侥幸逃过一劫，最后这些人被查出都是铊中毒。
铊盐无色无味，是作为毒药的有利特性，但铊的检测（如尿液的检）很容易，即使只服用一剂，在两个月后还是可以检测出来。这种金属会残留在尸体里，就算尸体下葬或火化之后，铊金属还是不会被破坏或流失。
铊是累积性毒物，会一直留在体内，一再摄取时，它在体内的总量会不断增加，一段时间后才会让中毒者丧命。中毒者首先会剧烈胃痛、恶心、呕吐和严重便秘，有时候也会出现腹泻。这些症状会在24—48小时之间发生，当中毒剂量不大时，中毒者可能撑得过几个星期。掉发是一个有助于用来判断生还者是否铊中毒的重要症状，这种症状会在中毒两周后出现。其他还会产生神经痛或发炎的多神经炎，这会使手脚产生刺痛感，接着身体其他部位出现疼痛和无力感。视觉神经也可能会衰退，最后导致眼盲。
幸运的是，现在已经不需要使用铊制成的杀虫剂或药物了。
案例：葛拉翰?杨：波文登下毒者
1971年，葛拉翰?杨（Graham Young）工作的一家摄影仪器制造公司，伦敦北方哈特福郡波文登市（Bovingdon）的约翰?哈德兰公司（John Hadlands），在一个星期之内，他的多位同事接连身体不适，出现腹泻和恶心情况，因为生病人数太多，被统称作“波文登病菌”（Bovingdon bug）症状。公司的管理阶层觉得很困惑，也有点担心。1971年7月，仓库工头鲍伯?伊格（Bob Egle）是首先发病，除了恶心和腹泻，还觉得手指麻木，在症状出现8天之后过世，死因明显是多神经炎（polyneuritis）和支气管肺炎。接着另一位仓库工人福瑞德?毕格斯（Fred Biggs）在10月也出现相同症状，病情一直没有好转，于11月过世。公司的其他同事陆续发病，几位工人是喝茶之后发病，症状是胃痛和两脚出现针刺的感觉，其中有两位在出院时还掉光了头发。
其中一位生还者，杰斯洛?巴特（Jethro Batt）想起杨曾经对他说：“要毒死一个人，且让他看来好像自然死亡，其实很容易。”杨趁巴特不在时在他的咖啡放进铊，在巴特抱怨咖啡味道有点苦而把咖啡倒掉时，杨还问道：“你怀疑我想毒死你吗？”
公司最后召开会议，请来医师说明病情。杨问医师是否认为这些症状和铊中毒症状相似，并在会后和医师热烈讨论，展现出他对毒物有丰富知识。警察得到通知，对杨进行调查，发现他曾因毒杀家人被关进一所专门收容罪犯的精神病院，布洛摩收容所（Broadmoor Asylum）。他用药剂师称之为吐酒石（tartar emetic）的酒石酸锑（antimony tartrate）毒害他的姐姐、继母和父亲，在1961年被关进布洛摩收容所（在那里可能也毒害了一名囚犯），9年后被释放，但有关单位一直没有把他的前科记录告知公司。
1971年，他被判谋杀和谋杀同事未遂两项罪名。警方在他的住处找到铊和一本笔记本，笔记本里有一些像是“我已经把某种化合物的致命剂量下在F身上”的可怕字句。最后在挖出来的毕格斯先生的尸体，以及已经被火化的伊格先生的骨灰里检测出铊的存在，找到证据。英国首次在已经火化的受害者骨灰里验出毒物，特别值得注意。
铊如何产生毒性？
铊跟钾金属很相似，但铊会干扰钾在身体内的作用，而钾在某种酶以及神经作用上扮演着重要角色，是身体不可或缺的基本元素。
铊中毒的治疗
铊和钾的相似，成为铊中毒疗法的一种指引。从胃里把毒物洗出，给中毒者服下焦炭吸收毒物，这些都是治疗铊中毒时经常用的技术，另外也有解毒剂可以使用，普鲁士蓝（Prussian blue）这种染料含有钾，可以让中毒者口服，可以将它所含的钾和铊交换，铊跟钾一样，都可以从肾里被排泄到尿液中，也会被分泌到肠子里。因此，普鲁士蓝会与任何留在或被分泌到肠子里的铊结合，然后排出体外。服用普鲁士蓝后，血中的铊也会快速流失。
一氧化碳谋杀
被用来谋杀、自杀和行刑的毒物有很多种，天然及人造物质都有。前面已经介绍过，一氧化碳一直都被广泛用来自杀，主要是用瓦斯以及汽车废气。煤气和汽车废气最近也开始被拿来当作谋杀工具，就连纯一氧化碳也被用来杀人，例如有位大学讲师就利用实验室里的一桶瓦斯毒死他的妻子。他先说服他的妻子在旅行房车里睡觉，然后将连接瓦斯桶的管子伸进车窗内，当他妻子睡熟后打开瓦斯。在她死后，被检查出是一氧化碳中毒，他辩称是旅行房车的煤气炉漏气，造成他妻子中毒。不过，验尸结果发现，她血中的一氧化碳浓度，比漏气瓦斯炉可能造成的浓度高出太多。他被控谋杀妻子，最后也认了罪。只要中毒者体内还有血红蛋白存在，一氧化碳就会留在中毒者体内，被检测出来，即使在中毒者死后或已经下葬，仍然可以轻易地判别出死因。
除草剂谋杀案
下面这个案例的主角巴拉刈，在其他多起意外中毒和自杀事件中，也都有过它的毒踪。巴拉刈的毒性已在前面介绍过（请参阅第四章）。从法医毒物学观点来看，这个案例显示，当下毒者认为已经逃过追查后，稍微有好奇心的科学家或医师仍然可以让他们的罪行曝光。同时也显示出，当一位身体健康的人突然生病丧生，尤其还出现不寻常的症状（本案例就是），就值得怀疑了。但即使一开始就作出正确的诊断，也仍然救不了麦可?巴伯，因为巴拉刈中毒是无法救活的，除非是在中毒后很快就进行急救。一旦摄取致命剂量的巴拉刈，最后的结果几乎已经可以确定，而且死亡过程极度痛苦。
案例：苏珊?巴伯毒杀亲夫案
巴拉刈除了被很多人拿来自杀，也曾出现于谋杀案中，而且，如果不是一位病理学家持续追查，这名谋杀犯的罪行可能不会被人发现。
巴伯夫妇住在英国艾塞克斯郡（Essex）的威斯特克利夫镇（Westcliff），1981年当年，两人已经结婚10年。麦可?巴伯在当地一家工厂工作，没有专业技术，曾经多次进出警察局，他的妻子苏珊嫁给他时只有17岁，已怀有身孕。麦可并不知道，她肚中的小孩并非他的。苏珊婚后不守妇道，有个住在离他们家只有几码远的固定情夫。麦可由于工作的关系，每天早上5点就出门上班，他一出门，苏珊的情夫理查，就会溜进巴伯家跟苏珊同枕共眠。3月的某日清晨，麦可出门钓鱼，但比预定时间提早回家，当场揭发苏珊和她情夫的奸情。他对他们两人施暴。
过了一段时间后，1981年6月4日星期四，麦可觉得身体很不舒服，先是头痛，接着胃痛和恶心。星期六，请医师到家中诊治，开了抗生素的药。星期一，他呼吸困难，被紧急送进当地医院。他的情况持续恶化，被转送到哈默史密斯医院（Hammersmith Hospital）时已经出现严重的肾功能失调。
医疗人员对他的情况束手无策。医院指示医护人员收集尿液和血液检体，送到英国国家毒物局进行分析，怀疑巴拉刈中毒是可能性之一。第一个症状出现后，其他中毒症状也都出现，拖了很久，第23天麦可最终还是过世了。验尸工作由病理学家伊凡斯教授（Professor Evans）进行，他怀疑是巴拉刈中毒，麦可的身体组织检体被送去进行组织学分析，一些器官切片被保存起来。检验单位告诉伊凡斯教授，找不出巴拉刈中毒证据，但伊凡斯教授并不相信。苏珊后来与情夫公开住在一起，领取麦可的死亡补助费和退休金共15 000镑，麦可的雇主还定期支付费用给他的每一位子女。
9月，组织学分析报告送回到伊凡斯教授手中，他发现了巴拉刈中毒的可能证据。他召集所有相关人员开会，在准备开会资料时意外发现，各种文件中完全没有提到曾经进行任何毒物检测，包括对巴拉刈的检测。追查之下，很快就发现，国家毒物局根本没有收到检验样本。幸好麦可?巴伯的血清和其他组织样本已被保存下来，且仍然可以取用。经过国家毒物局和巴拉刈制造商ICI公司的分析，终于确定这些检体中确实含有巴拉刈。
警方接到通知后，马上逮捕苏珊?巴伯和她的前情夫（她这时候又结交了一位新情夫），这已是她的丈夫去世9个月之后的事。她承认，她在花园里找到除草剂Grammoxone，并在替她丈夫准备晚餐时，加了一点这种除草剂到他的牛排和牛腰派中。她说只是想让他生病而已，第一次下毒后，似乎没有效果，于是她又下了两次毒。她并不知道这种除草剂中毒，要经过一段时间才会出现不适症状。1981年11月1日，苏珊杀人罪名确定。一位警觉性高并且坚持到底的病理学家，再加上精密、准确的化学物分析，终于将她绳之以法。
战时使用的毒物
化学物也被当成作战武器，很多国家精心设计致命与会让人产生不适症状的毒剂，在战争时用来攻击敌人。这并不是新技术，中国古代已经非常善于制造及使用含砷的毒雾。根据古希腊历史学家记载，公元前429年发生的伯罗奔尼萨半岛战争（Peloponnesian War）中，斯巴达战士用沥青和硫磺加进木材里放火燃烧，不但火势猛烈，也产生令人窒息的毒烟。1456年，贝尔格勒的基督教徒燃烧由一位炼金士浸过某种化学物的破布，产生有毒乌云，逐退土耳其攻击者，因而救了众人的性命。
第一次世界大战是首次大规模使用化学物的战争，尤其是使用毒气，如一般大家都熟知的氯气和光气（phosgene），以及特别设计用在战争中的路易士毒气（lewisite）。第一次世界大战期间，氯气首先用在欧洲西部的法兰德斯（Flanders），德军在1915年4月施放这种毒气，造成协约国5 000名士兵死亡，15 000人受伤。另一种在战争中使用的毒气就是取代氯气的光气，后来陆续上场的毒气则有芥气（mustard gas）和路易士毒气。戴上防毒面具后，可以减少毒气的攻击效果。1925年的日内瓦会议禁止使用这类毒气，但仍不能完全禁止毒气的使用。1936年，意大利军队在非洲阿比西尼亚（Abyssinia，埃塞俄比亚的旧称）使用芥气攻击埃塞俄比亚人；在1980年代，伊拉克总统萨达姆在两伊战争中用芥气对抗伊朗，接着在1988年用它毒死伊拉克北部数千名库德族人。
氯气和光气都是会破坏肺组织的活性气体。它们会造成肺细胞和血管之间的连接处受到破坏，使液体得以流进肺中的气囊，让中毒者的肺部充满液体（肺水肿），中毒者将会窒息而死。而光气是第一次世界大战中最有效和最致命性的毒气。
芥气，闻起来很像大蒜，中毒症状在中毒几个小时后才出现。它会使皮肤产生灼热感，眼睛和肺部严重灼伤，并会破坏体内器官，如骨髓和肠子。芥气是第一次世界大战期间最能够让敌人丧失战斗力的毒气。
路易士毒气是一种含砷的化学物，虽是液体，但有着充足的挥发性，产生的毒气可以在敌人部队之间扩散开来。路易士毒气中的砷原子会和蛋白质产生反应，造成皮肤严重灼热，眼睛受到灼伤，如果吸入肺部，肺也会受到破坏。但很幸运的，在英国生化学家鲁道夫?彼得斯（Rudolf Peters）努力下，已经发明出这种毒气的解毒剂二硫甘油，命名为英国抗路易毒气药剂（British anti-lewisite，简称BAL）。
BAL分子含有两个硫原子，它们会和路易士毒气中的砷结合，并将它除掉。这样就可以从中毒者的皮肤上除去毒性，也可以把毒性排出体外。这种解毒剂的制造原理，是先了解砷产生毒性的方式。BAL也被发现具有黏合金属的特性，因此它是问世的第一种金属螯合剂，在临床上曾被用来治疗金属中毒。虽然它现在已经被其他化学物取代，但在过去曾被广泛当作解毒剂，用来治疗砷中毒，以及汞和黄金的重金属中毒，有时候也被用来治疗小孩子的铅中毒。
第二次世界大战期间，发明了更致命、毒性更强的神经毒气（nerve gas）。1936年，服务于德国法本化学公司（I.G.Farbenindustrie）的德国化学家吉拉德?施拉德（Gerhard Schrader）博士，合成以磷为基础的一种化合物，准备用来制成杀虫剂；这是人类制造出来的第一种有机磷化合物，且被发现对哺乳动物有极大的毒性，这种化学物命名为泰奔（tabun）。后来进一步研发出另一种类似的化学物沙林（sarin），毒性更强。第三种毒气梭门（soman），在1944年被发明出来。这三种化学物都是毒性很强的致命性神经毒气。神经毒气是从杀虫剂研发出来的，所以它们的作用方式和杀虫剂相似，但神经毒气不像杀虫剂只对昆虫具选择性毒性（请参阅第四章，以及下面的说明）。在第二次世界大战结束时，德国已经制造出12 000吨的泰奔。只要1毫克的泰奔就足以让人丧命，所以这表示，当时的泰奔库存量是致命剂量的1.2×1013倍，足以毒死10 000 000 000人！
战后，美国使用沙林当作神经毒气，接着又发展出更精密的毒气VX。VX不是挥发性毒气，但它有残留性，会存留在毒气喷洒区域；沙林没有残留性，会自行蒸发消失，被喷洒区域经过一段时间后会比较不具危险性。
神经毒气如何发挥作用？
神经毒气泰奔和沙林的作用机制跟有机磷杀虫剂相同，都是阻断乙醯胆碱酯。乙醯胆碱酯在人体内很多组织中都可以发现，但它在神经中特别重要，因为它会除去神经末梢中的神经传导物质乙醯胆碱。神经末梢的这种酶一旦遭到阻断，表示乙醯胆碱未被除去，这会使受体对乙醯胆碱的反应受到过度刺激，导致肠子、膀胱以及肺部的空气管道收缩，使控制呼吸功能的肌肉失去功用，中毒者将会因窒息而死。由于神经毒气的毒性极强，这种中毒效应会快速发生。虽然有解毒剂可以使用（请参阅第四章），但由于神经毒气的效应如此快速，解毒剂也发挥不了作用，除非是在中毒后立即使用。
1981年5月1日，马德里一个8岁的小男孩过世，显然死于跟呼吸有关的疾病。过了不久，小男孩家族又有6名家人出现身体不适，症状相似。一周之内，每天至少有150件类似病例出现，到了6月，马德里各医院一共出现2 000件病例；最后的总病例是20 000件，其中有351人死亡。这一次的流行病被称作毒油症，引来世界观注及科学家的兴趣。这是非法销售与使用受污染烹调油的结果，这个事件显示我们极容易受到食物污染物的伤害。
对食物所造成的污染，有的是天然造成，有的则是人为造成的。我们每天不停地吃食物，却很少思考食物中可能含有哪些东西。食物中毒会破坏我们对食物的满足感，最常见的是由细菌污染引发的食物中毒，不过其他来源，如金属污染，也会产生类似症状；发生在英国坎福镇的污染事件就是最佳例子（请参阅第五章）。如果造成污染的细菌是沙门氏菌（Salmonella）或是螺旋杆菌（Campylobacter），会影响到中毒者的肠胃，且影响程度加倍，肠壁也会受到伤害，造成腹泻和恶心的症状，中毒症状可能极为难受且更为严重。
本章将讨论存在于我们食物和饮料中的毒素和有毒物质，这些可能是受到细菌或真菌微生物，或是食物中的天然毒素污染的结果。另外一些有毒化学物可能在烹调过程中产生，也可能是人类蓄意或不小心添加的有毒化学物。
食物的天然污染物
黄曲毒素和发霉的花生
1960年，英国几家火鸡饲养场的火鸡感染一种怪病，一下子便损失100 000多只火鸡。起初，大家认为这是某种病毒所造成，称作“火鸡X 症”（Turkey X syndrome）。最后追查到祸首是饲养场使用由“油饼磨坊”（Oil Cake Mills）饲料公司生产的一种饲料，主要原料是从南美进口的花生。兽医病理学家发现，死亡火鸡的肝显示出多种病变，包括癌症。
是什么造成这些火鸡突然罹患癌症？这令专家们大感困惑，因为以前也曾使用这种饲料，但并未发生如此棘手的症状。接着发现，原来这些花生受到黄曲菌（aspergillus flavus）这种真菌污染。追查此案的科学家们发现，拿这种被真菌污染的饲料给实验室的动物食用，也会产生相同的症状。这种真菌会产生黄曲毒素（aflatoxin），这是根据黄曲菌的学名命名的。这项发现引起极大的关切，因为花生具有很高经济价值和重要性。
“火鸡X 症”，加上以前发生，且在当时未能找出原因的其他病例，显示出黄曲毒素是毒性很强的有毒化学物——它是一种致癌物，会使实验室里的几种动物（包括猴子在内）罹患肝癌。并不是所有真菌都会产生毒素，真菌所依附生长的食物种类，以及当时的气候状态，都会决定污染的程度。这些会产生毒素的真菌，在花生里生长得很好，而且出问题的花生是从南美进口，当地的采收过程和储藏方式，都有助于这些真菌在花生里顺利成长。
动物对黄曲毒素的敏感度各自不同，但可以确定的是，黄曲毒素会使很多种哺乳动物产生肝癌。现在有很明确的证据显示，人类同样容易受到黄曲毒素的影响，如果常在饮食中暴露于黄曲毒素，也有可能罹患肝癌；农业工作人员也可能因为吸入被污染的花生灰尘，而暴露在黄曲毒素中。
中国某些地区（如广西）的肝癌发生率很高，因为这些地区的黄曲毒素暴露情况相当普遍，主要来自被污染的玉米。世界上其他肝癌高发生率的地区是非洲——甘比亚、塞内加尔和肯尼亚，这些地区黄曲毒素暴露的主要来源是被污染的花生和玉米，而花生和玉米是这些地区的主食，且很容易受到黄曲霉菌污染。在世界某些地区，当地处理食物的风俗，也会使得食物更容易受到污染，例如非洲的班图族，他们特别喜欢受到真菌污染的玉米味道，而罹患肝癌的比例也特别高，这应该不是巧合！
肝癌和食物受到黄曲毒素污染之间，已经被认定存有某种关系，当然其他因素也很重要。黄曲毒素的高暴露值，可能也会引发急性肝炎。
由于花生是很受欢迎的食物，很多人喜欢花生酱，所以黄曲毒素造成的情况引起很多人关切。可以避免黄曲毒素污染吗？也许无法完全避免暴露于黄曲毒素，因为很多种食物中都被检测出黄曲毒素，像稻米、豆类、葵花子、香料和无花果，以及花生和玉米。但这些作物可以保存在更好的环境里，或使用化学物（杀虫剂和杀真菌剂）来减少这些作物被霉菌感染的程度，当然这会造成左右为难的困境。对农作物施用杀虫剂之类的化学物，可能会使化学物残留在食品上。人们也越来越不喜欢在食品上使用化学物，也很不希望食物受过污染，因此“有机”食物（在未使用化学肥料、杀虫剂等的环境中生产出来的食物），在发达国家里非常流行。不过，一些有机花生酱的样品也曾被检验出大量黄曲毒素，而一般（非有机）花生酱的制作过程，从采收、储存到加工都会使用化学物，反而因此只检测出少量黄曲毒素，甚至未检测到。
黄曲毒素以及它们如何致癌
黄曲毒素是指由黄曲菌这种霉菌产生的一群霉菌毒素（mycotoxins）。目前已知的黄曲毒素种类共有B1、B2、G1及G2等几种。这种霉菌一般生长在热而潮湿的气候中，长在像谷粒和花生这样的农作物上。流行病学上的证据显示，饮食中的黄曲毒素B1和人类的肝癌有某种关联。黄曲毒素B1在肝中被细胞色素P450这种酶系统代谢成活性化学代谢物（请参阅第二章和图13），这种代谢物则会和肝细胞中的DNA及蛋白质产生反应。
如果黄曲毒素的含量很高，和蛋白质的交互反应将会对肝造成立即的伤害（急性肝炎）。如果含量不高，和DNA的交互反应将会导致遗传基因码突变而造成癌症。在实验室里对老鼠所作的研究已显示，黄曲毒素B1会造成肝癌，并且能够在这些动物的血中检测出黄曲毒素活性代谢物的产物。中国那些吃下真菌污染食物的人，他们的血液与尿液中也可检测出相同的代谢物。最近，科学家已经证实，暴露于这些真菌毒素的结果（可由血液检体中的黄曲毒素代谢物结合蛋白质的情况看出来）和中国人口肝癌比例之间，有某种关联存在。
暴露于黄曲毒素的人，已经被检测出他们的基因物质会出现突变。判定是否容易受到黄曲毒素伤害的重要因素，可能在于每个人黄曲毒素代谢物的产生各自不同。在肝癌方面，如果某个人暴露于黄曲毒素中，再加上受到B型肝炎病毒感染，就会使得这个人特别容易受到黄曲毒素伤害。
图13：由真菌产生的天然毒素黄曲毒素，如何破坏DNA。黄曲毒素在肝转化成一种活性物质，然后和DNA的成分（碱基A、T、C、G）产生反应。这会改变碱基码，造成突变和癌症。
用来处理种子或农作物的杀真菌剂，都会先在实验室动物身上测试毒性，政府专家委员会更是严格监控食品中的杀真菌剂残留量。专家计算出安全系数，制定食物中化学物残留量的上限，所以，虽然食物中随时都可能有某些杀真菌剂的残留，但含量并不会危及人类健康（请参阅第十二章）。另外，在动物身上发现的致癌化学物，也不会用来当作食物生产过程中的杀虫剂，因此来自杀真菌剂的危险性其实很低，但受到污染的花生与其他食物中的黄曲毒素，造成的中毒效应及致癌危险性却相当高。目前最重要的工作是减少这样的危险性，必须考虑到造成污染的化学物（天然和合成的都包括在内）的暴露程度，以及它们已知的效力。
真菌污染农作物后会产生多种毒素，统称霉菌毒素。包括麦角菌（ergot）、T2霉菌毒素（tricothecenes）、雪腐镰刀菌醇（nivalenol）、赭曲毒素（ochratoxin）、柄曲霉素（sterigmatocystin）、 夫马菌素（fumagillin），以及呕吐霉菌毒素（vomitoxin）。据估计，全世界25%的粮食供应都受到霉菌毒素的污染，这些毒素污染食物的结果，造成很多国家大量人口健康出现问题、失去生殖力，甚至死亡。上个世纪也曾经爆发这些毒素的中毒事件，例如1978年，埃塞俄比亚就发生过麦角病菌中毒事件；1931—1947年，苏联发生T2霉菌毒素中毒事件。
另一种霉菌毒素是棒曲霉素（patulin），是由青霉菌属和黄曲菌属的真菌产生。这种真菌会长在苹果上，偶尔苹果汁会受到这种棒曲霉素污染，但只要厂商记得除掉受污染的苹果，并注意这种霉菌毒素的含量，通常不会有这种霉菌毒素暴露的危险（请参阅第十二章）。
霉菌毒素中毒事件不断减少，可能是以下各项因素综合作用的结果：全球气候改变、大众对真菌污染问题更加警觉、农业和农作物的储藏和加工都得到改善，以及世人饮食习惯的改变。对生活在发达国家、吃着从超级市场买来的高品质食物的人来说，实在难以理解以前的食物品质有多糟糕。直到引进现代化农业耕种和食品加工技术、肥料、抗生素、杀虫剂和详尽的科学知识，情况才获得改善。
麦角菌
麦角菌（ergot，法文，指公鸡的脚刺）是生长在黑麦、小麦、燕麦和大麦这类作物上的黑色块状真菌，相当好认。它会产生多达12种的化学物，统称麦鱼生物碱。生物碱的特性会跟随气候状况、植物种类及其他因素的不同而有所变化。不同生物碱造成的效应各自不同，因此不同生物碱中毒产生的症状也各不相同。麦角菌产生的化学物包括麦角新碱（ergometrine，有时称作ergonovine）和麦角胺（ergot-amine）。麦角新碱会使小动脉收缩，造成坏疽，使手指或四肢坏死，也会造成流产和产生幻觉。
萨冷郡的“女巫病”
美国东北部的萨冷郡（Salem county）于1691年12月爆发“女巫病”（bewitchment），持续1年之久，在4月达到高潮，接着7月出现另一波。共有30人被认为患了这种病，其中24人全身疼痛，好像被捏、被刺甚至被咬，还会突然痉挛，这些全都被认为是“女巫病”的症状。这些“女巫病”最后还引发令人发指的“萨冷郡女巫大审判”，留下一些法庭记录。这些审讯直到1692年10月才被马萨诸塞州州长下令禁止，但已经有20个人因被认定为女巫而被处死。剧作家亚瑟?米勒在剧本《熔炉》（The Crucibl）中对这些事件有生动的描述，读来让人不寒而栗。
对这种怪病的发生有各种解释，包括歇斯底里、当地社区某人的特殊影响力、当地教会的派系之争，以及对教会某位牧师的反感等等。另一种解释则是，这些“女巫病”病人（大部分是年轻人）其实是感染了麦角病（ergotism），也就是麦角菌毒素的中毒症状。有什么证据可以证明这种解释呢？新英格兰地区的殖民者本来种植小麦，但在女巫病出现的几年前，因为小麦受到真菌感染，发生锈病，收成不好，于是开始改种黑麦。根据现在可以取得的当时的资料，像树木年轮记录以及当时的日记，全都显示在1690年到1691年之间，当地气候异常寒冷，1692年的春天则特别潮湿。这些都是麦角菌成长的最佳条件，而黑麦尤其容易受到麦角菌感染。也许更重要的证据是法庭文件上所记录的女巫病症状，除了突然痉挛发作，还包括全身出现灼热感，产生幻觉，以及觉得好像灵魂出窍，暂时眼盲、耳聋或说不出话来。其中部分症状还会同时伴随痉挛，是麦角病的最大特征。
根据萨冷法庭文件和其他文件记载，有一些人和牛也出现奇怪的症状，并且死亡。而这些症状的发生地点也不限于萨冷郡，同年也出现在新英格兰另外三个郡。造成萨冷女巫大审的原因，可能另有其他因素，但对于女巫病这种怪病发生的原因，麦角病还是比较可信的解释。
萨冷“女巫病”绝对不是麦角菌引发的唯一事件，但可能是最著名的一次。另外一个例子是1789年发生于法国北部的“大恐慌”（La grande peur）事件，当时发生民间反抗政府的叛乱和暴动，凑巧也爆发黑麦被麦角菌严重感染的情况。当时的农民好像失去理智，他们的行为被归罪于健康情况不佳以及吃了“坏面粉”。麦角菌的感染谷物制成的面粉和面包呈红色（事实上，1692年赛勒法庭一篇报告中也提到“红面包”）。谷物受到麦角菌感染所造成的不好影响，早在公元前600年，亚述人就有记载：“麦穗上长出有毒的脓包。”
麦角病的症状有很多变化，这一个特点引发人们的困惑。这是因为麦角菌会产生多种毒素，分别对人体产生不同的影响。例如公元前约350年左右，祆教徒的著作中提到：“毒草造成妇女子宫下垂，在分娩时去世。”这是麦角菌产生的一种物质造成的毒性效应之一。而10世纪的一些报告描述病人“因为神经收缩而痛苦、扭曲”，或是“四肢像被圣火烧灼，黑得像焦炭”。17世纪的文件描述的症状则略有不同：“男性的手脚突然发生痉挛、扭曲，有点麻木感。可怕的剧痛伴随魔鬼而来，病人相当吵闹，发出惊恐的尖叫……有人出现癫痫，接着，有人会躺下来持续6或8个小时不动，好像死了一般。”
麦角病
麦角病有两种——痉挛型和坏疽型——这是因为真菌产生的不同生物碱，会对人体造成不同的影响。痉挛型麦角病的特色是病人身体会痛苦地扭曲和颤抖，并经常会出现痉挛和抽搐，视生物碱的类型而定，可能也伴随肌肉痉挛、幻觉和妄想。坏疽型麦角病会出现四肢、手指和脚趾的血管收缩，导致血液的供应减少，从而造成手指或脚趾坏死，如果时间拖得太长，甚至连四肢也会坏死。
有一些报告描写麦角菌中毒后产生的一连串让人困惑的现象和症状，这些症状包括坏疽、抽搐、心脏病、呕吐、腹泻、目盲、耳聋、妄想、幻觉、扭曲，以及皮肤出现痒和灼热的感觉。病人的生育能力降低，怀孕妇女可能出现死产和流产，母乳的出乳量可能减少，这些生物碱也会进入母乳中，使得吃母乳的婴儿也会中毒。
麦角病的症状如此之多且让人觉得困惑，导致中世纪及以后的人，将这种病视作上帝对罪恶的惩罚。这种病也被称作“圣火”，因为患者的皮肤有烧灼感，如果是坏疽型麦角病，患者的手脚还会变黑。所以有些患者会向有抗火神力的“圣安东尼”祈求健康，因此这种病也被称作“圣安东尼之火”。这种病几次的大流行造成数万人死亡，例如公元994年，一份翔实记录的文件指出，当年法国发生的麦角菌中毒事件中，死亡人数可能高达40 000人。俄罗斯把这种病称作恶魔的扭曲（zlaia korcha），俄罗斯老百姓因麦角病死亡的人数，可能是全世界最多的，死亡率有时候高达40%。俄罗斯人一直都食用黑麦和黑麦面包，所以特别容易受麦角病侵袭。俄罗斯的气候条件也有利真菌生长，加上常发生饥荒，更增加麦角菌中毒的机会。俄罗斯曾在1932—1933年间爆发过几次麦角病。
上面提到，最近一次的麦角病发生在1978年的埃塞俄比亚，是在两年干旱后发生。当时大麦长不出来，田地都被野生燕麦占据，并且严重感染麦角菌。在这次麦角病的爆发期间，共有93个病例，其中44人出现坏疽症状，有几个人失去手脚，其他症状则有皮肤出现烧灼和类似蚂蚁在皮肤上爬行的感觉、恶心、呕吐以及腹泻。哺乳的母亲分泌不出奶水，造成50—60名婴儿死亡。
不过，麦角菌也并非完全没有好处，麦角菌的一些成分化学物（生物碱）便拥有重要的医疗用途。早在1582年，麦角菌就被用来在生产时加速阵痛，最近则用麦角新碱控制妇女产后出血，因为它会使子宫内的血管收缩。麦角新碱还可以成功治疗偏头痛；偏头痛是因为脑中血管变松，而生物碱可以收缩一部分血管，达到舒缓效果。麦角菌也是“巴拉塞尔士原则”的另一个例证：即使是有毒化学物，只要剂量正确，仍然可以产生有益健康的疗效。
T2霉菌毒素和其他霉菌毒素
第二次世界大战期间，在苏联，几千人由于吃了霉菌毒素感染的面粉制成的面包而死亡。因为有些谷类作物被留在田里过冬，在变得潮湿且发霉之后才收割，然后再制成面粉。造成这些作物发霉的是镰胞菌（Fusarium），这种霉菌会感染黑麦和稻米等多种作物，并产生T2霉菌毒素。这些毒素的致死率极高，并会产生多种让人感到困惑的现象和症状，经常性的喉咙痛以及发烧的症状，常会让人们以为得了白喉或猩红热传染病。事实上，这些毒素会破坏免疫系统，使中毒者更易受到感染。
镰胞菌会产生多种有毒生物碱，像T2霉菌毒素、雪腐镰刀菌醇，以及呕吐毒素，这些都很容易检测出来，并能测出它们的含量；小麦和小麦产品，最易受到呕吐毒素感染。根据污染的程度以及毒物暴露量，这些毒素造成的症状会有所不同。如果是轻微的病例，中毒者会出现头疼、恶心、呕吐、扁桃腺发炎、喉咙痛，以及皮肤出疹子；如果病情严重，则会腹泻、出汗、嘴巴坏疽、腺体肿大（如腋下）、血尿、发烧、精神错乱、抽搐、脑出血。这些毒素也会减少骨髓生产白血球，由于白血球会帮助人体对抗细菌，因此这个结果会让中毒者受到感染的可能性大增。
v 除了苏联，其他国家也传出被这些毒素污染，包括英国、德国、芬兰和新西兰。1982年英国的早餐麦类食品中，超过50%被检测出含有T2霉菌毒素。1987年，印度爆发一波疫情，几百人在吃下受污染的面包后，出现严重症状，用来烘制这些面包的面粉更检测出其他几种霉菌毒素。
这些毒素都很稳定，即使经过烹调和加工处理，也不会被杀死，甚至曾经有过因喝了污染谷物制成的啤酒而死亡的例子。
露西戴着钻石飘浮在半空中
1943年，一位名叫艾伯特?霍夫曼（Albert Hoffman）的化学家在实验室里研究麦角菌生物碱及类似的化学物时，体验到一些奇异现象，他将这些情况记录下来：“我陷入一种并非不愉快、类似中毒的情况中，想像力充分地激发出来。在好像做梦的情境中……我看到一系列奇异的画面不断地从眼前流过，全都是极其特异的形状，有强烈如万花筒般的色彩。”他当时正在研究的化学物麦角酸二乙胺（lysergic acid diethylamide），就是后来被发现能够引起幻觉的药物LSD（迷幻药），这是他合成出来的一种物质。由于LSD的化学结构类似麦角菌生物碱，所以它成为制造LSD的起点。
霍夫曼经过这次奇异体验之后，决定服用少量（0.25毫克）的LSD，结果产生了更惊人的效果：“视野内的一切全都摇摇晃晃，扭曲变形……家具全都变成奇形怪状、险恶的形状……隔壁的那位女士……不再是R太太了，而是一个邪恶、阴险的女巫，戴着五颜六色的面具……魔鬼侵犯我，占据我的身体、意识和灵魂。我跳起来，大叫，想要摆脱它，但接着重重摔了下来，无助地倒在沙发上……我吓坏了，害怕自己会发疯。”
这些幻觉和麦角菌生物碱产生的症状十分相似——可以由此揣想中世纪的人在麦角菌中毒、经历幻觉症状后，他们会有的反应。麦角酸衍生物也出现在牵牛花中，阿兹特克人（Aztec）就是用牵牛花酿造他们的神奇药酒。
注：不少人认为迷幻药在20世纪60年代衍生出嬉皮一代，披头士约翰?列侬写的一首经典曲子《露西戴着钻石飘浮在半空中》，也被指为美化迷幻药，因为这首曲子的英文缩写正好是“LSD”，不过约翰?列侬本人否认这种说法。
赭曲毒素和巴尔干肾病
另一种重要而且传播很广的霉菌毒素，就是赭曲毒素（ochratoxin），这也是在谷物中发现的，偶尔也会在咖啡和可可豆中发现。霉菌毒素A是最常见的，由黄曲菌类的真菌产生。欧洲很多国家都曾经发生赭曲毒素暴露事件，农场动物和人皆受伤害。肝受损及肾癌是对动物和人类的主要毒性影响。这种疾病被称作巴尔干肾病（Balkan nephropathy），现有的流行病学证据显示，这种病和吃了被赭曲毒素污染的食物有关系，居住在罹患率很高地区的居民的血中，曾被检测出赭曲毒素。巴尔干肾病是慢性（长期）病，症状是肾功能失调和肾衰竭，这种病最常在巴尔干国家发生，而且演变成肾癌的比例很高。
肉毒杆菌毒素和肉毒杆菌毒中毒
除了真菌毒素，食物也可能被细菌产生的毒素污染，像肉毒杆菌毒素。肉毒杆菌毒素是肉毒杆菌产生的，这是目前已知对人类毒性最强的两种毒素之一，另一种是蓖麻毒素（请参阅第六章）。即使只是很微小的剂量，像小到只有一亿分之一克（1×10－8 g）的肉毒杆菌毒素，就足以让人丧命。幸运的是这种毒素会被热气杀死，因此煮熟的食物不大可能受到它的污染（但这种毒素的孢子倒是相当坚强）。肉毒杆菌是在没有空气的环境中成长（它们是厌氧菌），因此，它们最可能污染瓶装或罐装的罐头食物，或是没有烹煮过的食物，例如生鱼或只是稍微煮一下的鱼。
被肉毒杆菌污染的鱼
1987年10月和11月，共发生了8件肉毒杆菌毒中毒事件，其中2件在纽约，6件在以色列。所有中毒者都是吃了在纽约风干、腌制的白鲑鱼。所有人都在中毒后36小时内出现症状，其中一人死亡，有几位使用解毒剂，两位需要使用呼吸器。
跟肉毒杆菌毒素有关的第一件中毒案例可能发生在德国，当时爆发疫情，很多人因为吃了被污染的腊肠而死亡。肉毒杆菌中毒（botulism）死亡率很高，botulism源自拉丁文的botulus，指的就是腊肠。由于肉毒杆菌中毒的效应无法逆转，所以中毒者即使生还，也会持续瘫痪好几个月。吃下被污染食物的几个小时内就会出现症状，但也可能延到几天后才出现。
肉毒杆菌毒素会攻击神经功能，造成肌肉收缩，导致肌肉无力、视力模糊、吞咽和呼吸困难。如果吸进足量肉毒杆菌毒进入体内，中毒者最后可能完全停止呼吸，并且死亡。
肉毒杆菌毒中毒的案例很少，并且已经有解毒剂[抗毒素（anti-toxin）]可供使用。现在，食物可以放入冰箱冷藏，以及用亚硝酸钠保护食物，大大减少了食物受污染的机会，但中毒事件还是继续发生。也许最令人感到意外的是，?性这么强的肉毒杆菌，却在1983年被引进到医疗界，用来治疗斜视病人。之后，它的医疗用途扩大到治疗其他肌肉控制失调的问题，包括脑性麻痹病人。某些病人在严重中风后，脑部无法控制肌肉，使得部分肌肉永远收缩，这时把微量的肉毒杆菌毒素注射到这些肌肉，就可以使这些肌肉放松开来。
目前有两种肉毒杆菌毒素分别以保妥适（Botox，A型肉毒杆菌
肉毒杆菌以神经为攻击目标
肉毒杆菌毒素是6种大分子的混合物，每一种含有两种成分。其中一种会粘上神经细胞壁，接着把整个毒素分子转运到细胞内（很像是特洛伊木马）。一旦进入神经细胞内，第二种成分就会破坏神经突触蛋白（synaptobrevin）。肉毒杆菌毒素破坏这种蛋白质之后，就能够阻止位于神经末梢的小囊释出乙醯胆碱。这些附属于随意肌的神经需要乙醯胆碱让讯息（或脉冲）来往于神经与肌肉之间（图14）。肉毒杆菌毒素阻止乙醯胆碱释出之后，会造成肌肉瘫痪，或影响控制呼吸的肌肉，造成致命后果。
图14：肉毒杆菌毒素如何作用。肉毒杆菌毒素阻止化学物乙醯胆碱释出。乙醯胆碱是存在于神经末梢的一种神经传导物质。神经脉冲因此受到抑制，肌肉于是放松，造成中毒者瘫痪。
毒素）和Myobloc（Ｂ型肉毒杆菌毒素）的商标名称上市。保妥适最近被应用在美容医疗上，用来减少脸部皱纹；不过，多次接受这种美容医疗后，可能会造成不必要的长期副作用，所以肉毒杆菌毒素的使用务必要很小心。这里再度印证巴拉塞尔士原则：所有物质都是毒物，但只要剂量合适，毒物也可以变成灵丹。
红潮与水生动物中毒
……河里的水都变作血了。河里的鱼死了，河也腥臭了，埃及人就不能吃这河里的水……
——《出埃及记》第七章20—21节
一个可能解释这种现象的理由是，河水里充满腰鞭毛虫（dinoflagellate）浮游生物，它们会使海水或河水呈现红色，造成所谓的“红潮”（red tide）。1946年发生在墨西哥湾的红潮，造成大量鱼类死亡。这种腰鞭毛虫会产生毒性很强的红潮毒素（brevetoxin），贝类会吃下腰鞭毛虫，如果人类再吃这些贝类，就可能严重中毒。
最近发生在加拿大的一件严重中毒事件，则牵涉到另一种跟贝类有关的毒素多摩酸（domoic acid），也是由浮游生物产生的。另一种类似毒素是蛤蚌毒素（saxitoxin），由藻青菌（cyanobacteria）产生，会感染贻贝（淡菜）贝类，这种贝类中毒会造成麻痹。以上这三种毒素都被归类为神经毒素，因为它们会对神经发挥作用，造成神经性中毒，例如瘫痪。
含有有毒物质的食物
我们已经看到真菌、细菌和浮游生物这些微生物如何对食物造成毒性污染。植物也可能含有天然产生的有毒物质，例如在第六章讨论草药时提到，可以在很多植物里发现的砒咯啶植物碱，这种植物碱可能会污染小麦等农作物，因此也就会出现在我们的食物里。
有些食物如果没有正确烹调或处理，可能就会产生毒性。
河豚：美味的毒鱼
大约清晨三四点，我们突然觉得四肢无力，伴随着麻木感，好像双手或两脚先是被寒霜刺痛，再被火烤。我几乎丧失所有知觉，分辨不出物品的轻重，一杯装满水的杯子和一根羽毛放在我手上，我会觉得一样重。我们每个人都呕吐，出了一身汗后，才觉得轻松不少。
这是库克船长（Captain Cook）1774年在一次航行中写下的。船上水手抓到一种船上生物学家都不认识的鱼，并煮了它当晚餐。幸好库克并没有吃太多，否则他可能无法还活着来记述他这段经历。
好几世纪以来，人类就知道河豚的毒性，最早在公元220年，中国就有这方面的记载。公元600年中国一篇医学论文中提到，河豚的肝、卵巢和鱼子毒性最强。但尽管毒性如此之强，日本人还是将它奉为美食，受过专业训练的厨师都应该知道这种鱼的哪些部位不能吃。人们有时候还是会不慎吃下河豚，发生中毒意外。从1974年到1983年，共发生646起这类中毒事件，其中179人死亡。据统计，每年这类的中毒事件大约在200件左右，死亡率高达50%。
河豚含有很毒的河豚毒素（tetrodotoxin），有人认为这是细菌产生毒素储存在河豚体内，目的可能是要让掠食者（如渔夫）知难而退。大约0.5毫克的河豚毒素，就足以让人丧命。这种毒素使饕客觉得河豚肉特别美味，有人对河豚的美味与危险性作出如下的描述：“河豚带来的美味很难说得清楚，它能同时带来味觉与触觉的喜悦。河豚毒素显然让食用者感受到温暖与兴奋的奇特滋味。但当这种兴奋情绪消失之后，就会开始察觉到极为不对劲的感受。”中毒后，症状首先是嘴巴感到刺痛，接着在10—45分钟内，肌肉开始不听使唤、唾液大量分泌、皮肤麻痹、呕吐、腹泻和抽搐，最后因肌肉麻痹而无法呼吸，导致死亡。
极地探险家与维生素A
1911年，地质学家道格拉斯?马森（Douglas Mawson）爵士率领一支探险队前往探测罗斯海（Ross Sea）阿代尔角（Cape Adare）以西的未知地带。马森与同行的探险家萨维尔?梅兹（Xavier Mertz）和贝格拉夫?宁尼斯（Belgrave Ninnis）从丹尼森角（Cape Denison）东边出发。他们刚前进了320英里时，贝格拉夫?宁尼斯不慎与大部分食物和工具掉进一处地表裂缝里。马森和梅兹饿得没办法，只好杀了哈士奇雪橇犬充饥。后来他们病了，出现一些怪异症状：皮肤裂开脱落、精神恍忽、痴呆。最后，梅兹死了。马森独自一人挣扎着走回基地，回到基地时，却眼睁睁看着“极光号”轮船刚好驶离。最后获救时，他已经病得不成人形，一位同事看到他时，吓得大叫：“老天！你到底是谁啊？”当时还没有人知道马森和梅兹是因为吃了狗肝脏造成维生素A中毒，但后来又陆续发生几次类似的事件，科学家在研究后才证实，肝会储存及累积维生素A（脂溶性维生素）等物质。某些动物的肝，像哈士奇雪橇犬、海豹、北极熊以及部分鱼类都含有相当高的维生素A。如果吃下这些肝，将会有危险，并且可能丧命。
维生素A在饮食中是不可或缺的，缺乏它（发达国家中较罕见）会导致眼睛病变、失去生育力、容易遭到感染，如果是儿童，则会使成长迟缓。但是一旦过量，就会产生毒性。有人会吃海豹肝这类食物，有人会过度着迷补充营养品而吞太多维生素丸，他们认为，既然维生素丸对身体有益，一次吞十颗，岂不是更好！巴拉塞尔士原则已经警告我们！有些维生素毒性确实很低，在一段合理时间内，服用量超过医师建议的剂量，也许不会造成危险。不过，维生素A则会造成中毒效应，它同时也是畸胎源，如果怀孕妇女摄取太多，可能会产下畸形儿。
这揭示了另一项有趣的原则，就某些化学物来说，比如维生素和矿物质（例如铜和锌，它们对于身体健康是不可或缺的），有一个基本“窗口”存在，超过这个窗口，就会产生毒性，低于它就是不足。
树薯、苹果和杏仁
这三种可食用的植物全都含有一种共同的东西，氰化物。这对苹果来说，氰化物的存在通常不会造成问题，因为它存在苹果核里，不会有人吃，杏仁核则偶尔会被吃下（请参阅第九章）。相反的，树薯是人们常吃的食物，并且是非洲撒哈拉以南地区40%人口的主食。氰化物存在于树薯的根部，是亚麻苦苷（linamarin）的化合物。吃下树薯后，消化液会对亚麻苦苷产生作用，让它释放出氰化物。幸运的是，树薯经过一定的处理就可以除去这种氰化物；将树薯捣碎，浸在水中，一段时间后，将它彻底洗干净，就可以安心食用。如果不用这种方法处理，光是把树薯煮熟，并不能除去亚麻苦苷，树薯中的氰化物会留下来，产生毒性。
树薯如何让人中毒？
亚麻苦苷中的氰化物会跟糖结合，这种结合物被称作配糖体（glycoside）。1千克树薯的氰化物含量可以达到100毫克或更多。在非洲某些地区，每个人一天可能吃进1.5千克树薯。正确处理过的树薯氰化物安全含量，每千克含量不到20毫克。
未经过正确处理的树薯，会因为消化道的酶作用产生氰化物，而使食用者中毒。被释放出来的氰化物会结合细胞内线粒体中一种酶，因而阻止能量的产生。如果是在比较容易受到伤害的组织里，像脊椎神经，则可能造成伤害。蛋白质里的含硫氨基酸会产生硫化物，人体会利用它来解除氰化物毒性，将它排入尿液中，但这种解毒系统很容易因为人体缺乏硫而无法发挥作用。干旱和贫瘠的土地似乎会使树薯中的亚麻苦苷含量增加。另外，饮食中缺乏其他营养成分也可能造成神经受到伤害。
在一些饮食中碘含量很低的地区，也可能出现一种问题：从氰化物产生的硫氰化物，会阻止摄取碘进入甲状腺。碘是被利用来制造控制人体新陈代谢的一些荷尔蒙的，缺乏这种荷尔蒙的妇女，她们的子女会出现甲状腺肿大和心智迟缓的症状。
在尼日利亚曾经有一户人家，吃下未洗过的树薯后，全都中毒死亡，他们是一次吃下大量未经处理的树薯，它释放出足以致命的氰化物（急性中毒）。这是很罕见的例子，通常吃下未处理过的树薯后，产生的氰化物只会产生长期性的毒性（慢性中毒），因为人体对氰化物的解毒过程相当有效率，利用一般饮食中的蛋白质取得硫化物来进行解毒。以树薯为主食的人口，饮食条件本来就较差，大多缺乏蛋白质，因此对氰化物的解毒能力也就较弱。蛋白质匮乏的人一旦暴露于树薯释放出来的氰化物，腿部就会麻痹，从而终生跛脚。
据估计，在1980年代，非洲坦桑尼亚、莫桑比克和扎伊尔，有数千人出现这种问题，在扎伊尔某些村落里，这种中毒人口的比例更高达20%。这除了树薯的氰化物含量之外，可能还牵涉其他营养因素，以及食物缺乏某些营养成分等问题。一个令人难过的现象是，那些饮食中碘含量很低的人，由于受到树薯中氰化物的影响，他们的子女大多还会出现甲状腺肿大和心智迟缓的症状。
还有一些植物也含有亚麻苦苷，例如利马豆（lima bean）。但只要将它浸水，煮沸再吃，就不会有危险。
蚕豆和溶血性贫血
很多种食用植物，在处理它们的过程中都会产生有毒化学物。大家都知道大黄的叶子有毒，因为它含有具毒性的草酸，特别会伤害到肾脏。未成熟的绿马铃薯也有毒，它们会产生龙葵碱（solanine）毒物。其他植物，例如蚕豆，只会对特定个体有毒性。
蚕豆会对某种遗传基因缺陷的个人造成严重疾病，称作蚕豆症，只会发生在男性身上，某些特定族群发生率相当高，高达50%的西班牙系犹太人和库尔德斯坦人都有这种缺陷。这种缺陷会减少人体谷氨酸盐的产生，而谷氨酸盐是红血球的天然保护物质。拥有这种特别体质的人吃下蚕豆后，蚕豆中的化学物会破坏负责携带氧气的血红蛋白，遭到破坏的血红蛋白会被脾脏从血中排除，中毒者因此出现红血球匮乏症状（贫血），称作溶血性贫血（请参阅第二章）。
非天然的食物污染物
除了天然产生的有毒物质之外，人造的有毒污染物也会出现在我们食物中，或是人工添加进入食物里。在食物烹调过程中，也有可能产生有毒污染物，有时候会因此造成严重后果。
戴奥辛与比利时家禽丑闻
很多发达国家经常定期抽查各种食物，检验是否含有戴奥辛这类有毒物质，检验食物中的化学物浓度是否在可以接受的范围内。1999年5月，比利时政府宣布在鸡肉、奶制品、蛋以及部分猪肉与牛肉产品中检测出高含量戴奥辛。比利时根特（Ghent）附近一家食品加工厂，把2—4千克的芳氯1260（arochlor 1260）意外加进储藏槽中一批动物脂肪（80，000千克）中。芳氯1260一直被用作转换油，并且是多氯联苯（PCBs）的混合物，在某些阶段会被加热，加热过程中会产生戴奥辛。这家公司将受到污染的脂肪售出，添加进动物饲料，共有100多万千克的饲料混合了这批污染脂肪。戴奥辛通过这个途径，进到鸡、羊和猪体内。共有9家饲料制造商受到波及，在其中几家所生产的饲料中发现遭到污染。人类或动物不容易将戴奥辛排出体外，戴奥辛会被吸收进入脂肪组织，因此它会一直留在被污染的动物体内，当人类吃肉时，就会把戴奥辛吃进体内。一段时间吃进大量的被污染肉类，体内的戴奥辛或类似污染物的浓度就会增加（请参阅第五章）。
因为这件丑闻，食品加工公司负责人被捕，两名比利时政府部长辞职，造成比利时食品业损失几十亿比利时法郎。但这些污染物真的会影响人类健康吗？
分析显示，被污染的鸡体内的戴奥辛浓度高低不一，相差很大，平均值为一块4盎司（112克）鸡肉含有约18 000微微克（picogram，1×10-12克）戴奥辛。英国制定戴奥辛及类似化合物的每日容许摄取量（tolerable daily intake，简称TDI，在第十二章会作进一步解释）成人每天约120微微克。在这起比利时意外事件中被污染鸡肉的戴奥辛含量显然已经超过每日容许摄取量的100多倍，但若只吃过一次被污染的鸡肉，后果也许不会那么严重，因为在制定每日容许摄取量时，还考虑了很多其他安全因素。这次意外发生后，并没有出现有人中毒发病的报告，不像在塞维索事件中，很多儿童出现氯痤疮（请参阅第五章）。
密西根农场灾难
另外一次类似意外于1973年发生在美国密歇根州，虽然已经知晓事件发生原委，但对受害者造成的健康影响，更引起极大关切。一家公司不慎将一批防火剂“防火大王BP-6”（firemaster BP-6）当作动物饲料营养品，这些防火剂被添加进入动物饲料中。被污染的动物饲料出厂后，分送到密歇根州各地百余家农场。这种防火剂是多溴联苯（PBBs）的混合物，是脂溶性很高的长效性化学物，类似PCBs和戴奥辛，但毒性不若戴奥辛强。多家农场的动物因此摄取了大量PBBs污染饲料，出现中毒症状，其中有些症状相当怪异，有些牛长出长而弯曲的牛蹄。几千只动物被屠宰销毁，但化学物早已经由食物链扩散出去，进入很多人体内，被污染的人包括农场工人和当地居民。很多人出现不良症状，免疫系统遭到压抑，更容易受到感染。PBBs滞留在体脂肪中，它们会长期存在，它的影响会持续好几年。最近更发现，当年暴露于PBBs的妇女所产下的女孩，她们的青春期年龄会早于一般人。
姜杰克悲剧和“杰克走路”悲歌
接着，他会狂吃一些渴望已久的食物，直到吃不下；或者，他会痛饮姜杰克或威士忌，直到像中风的人那样浑身发抖，两眼红肿，又红又湿。
——约翰?史坦贝克《愤怒的葡萄》
1930年初，美国南部和中西部出现一种新病。一开始，它被形容为“1930多神经炎”（1930-type of polyneuritis），报纸上这种相关报道以及罹患这种新病的人越来越多。患者先会感到腿肌疼痛，两腿麻痹，接着两腿失去知觉，慢慢演变成两腿虚弱无力，最后瘫痪，有些病人会终生瘫痪。这种病会有“足下垂”（foot drop）的并发症，其中一部分病人的症状是出现在手臂，造成“垂腕症”。这些症状和当时已知的任何疾病都大为不同，让医学家们深感困惑；当患者人数达到几百人之后，大家甚至更担心。在1930年6个月内，共有400位这种新病病患住进辛辛那提综合医院。受到影响的地区，大部分在南部和中西部各州，像俄克拉荷马、密西西比、阿肯色、得克萨斯、堪萨斯和俄亥俄等州。
最后，终于查出这种病和使用牙买加姜有关，这种姜一般都是卖给人当药物。当时草药方十分流行，其中有一些还相当出名，例如“莉迪亚?平克汉蔬菜药方”（Vegetable Compound of Lydia Pinkham），也被称作“粉红莉莉”（Lily the Pink）。牙买加姜与90%的酒精溶解，产生姜汁或酊，如一种名叫姜莓酊（Tinctura Zingiberis）的药方，其中便含有90%的酒精。一般人会将这种姜酊滴几滴在水里?用，药房里也出售这种萃取物，一瓶2盎司。这种草药昵名“姜杰克”（ginger jake），19世纪以来一直被用于治疗一些小毛病，像伤风感冒、经痛、头痛、胃肠胀气和消化不良等等。
这次事件发生在1929年股票市场崩盘之后，正是经济大萧条时期，也是美国实施禁酒令期间，全面禁止销售和饮用酒类饮料。很多人想喝酒，却又没钱上当时芝加哥和纽约几家非法酒吧，更买不起私酒，这些私酒已经被非法酒贩以及黑手党教父卡彭（Al Capone）等私酒大盘商掌控，价钱哄抬得吓人。因为姜杰克的酒精含量至少高达70%，在当时便被当成解决酒瘾的替代品，而且一瓶售价只要35分钱，人人都买得起。姜杰克这种草药方可以合法出售，但因为它含有相当浓度的刺激性生姜，所以被标上“请勿饮用”的警语。姜杰克的姜辛辣味可以和可口可乐这类饮料混合后稀释，如此便能让有酒瘾的人喝到同样有酒精含量的饮料。美国一些实施禁酒令的地区，有些人早已用姜来制酒，从20世纪初开始，报纸陆续都有这样的报道。禁酒期间，更助长生产姜杰克的风气，大部分都是采用少量生姜，再加进蓖麻油或糖浆等其他物质。喝下这种非法产品，除了会出现酒精引发的效应之外，一般并不会有其他问题。
跟使用牙买加生姜萃取物有关的第一个病例，是葛凡（Goldfain）医师于1930年2月27日在俄克拉荷马州一家医院发现的。当天晚上他一共治疗4位这样的病人，症状全都相同，都出现多种神经炎（神经发炎）。其中一位病人正好是药剂师，他不但卖出不少姜杰克，自己也曾在10天前喝过。另外65位同样症状的病人陆续就医，全都坦承服用过牙买加生姜萃取物，且都是在发病7—16天前服用。虽然确定了牙买加生姜萃取物和这种病有关，但医学人员仍然感到困惑，因为这种草药方从19世纪中叶起就被使用，一直以来都没有出现任何问题。
病患人数越来越多，造成流行病疫情，终于引起联邦当局注意，美国财政部的工业酒精局对姜杰克采样进行分析。化学家很快发现，这些样本里含有磷酸三邻甲苯酯（简称TOCP），含量占姜杰克的2%。给实验室里的兔子及小牛服用，都发生相似症状，但奇怪的是，猴子和狗则不会。后来发现，猴子和狗之所以不会受到这种污染物影响，是因为它们的消化系统对TOCP的摄取方式跟兔子和小牛不一样。也有科学家认为，不同物种在体内分解TOCP方式的不同，是这种污染物对不同种类动物影响程度不同的原因之一。
美国食品药物管理局扣留了多批牙买加生姜萃取物，最后还追查到这种混合物的主要来源是波士顿的一家“哈伯制造公司”。这家公司的相关人员都被控违反禁酒令及食品药物管理法，所有成员都认罪，并被判刑。
TOCP为什么会被添加在生姜萃取物里？磷酸三邻甲苯酯很常见，它是亮光漆的成分之一，皮革制造业大量使用它。它也是用来制造姜杰克的理想溶剂，因为无臭无色，而且很便宜，它也很容易溶于姜的树脂萃取物，也溶于酒精。但不幸的是，它对人类的毒性很强，当时的人似乎并不知道这个事实。当时法律并未规定必须检测食物添加物或药品的安全性，所以，姜杰克供货商并不是因为他们销售被污染与不安全产品被判违法，而是因为销售产品没有列名在美国药典中。1930年6月，共有21人和6家纽约公司遭到起诉，
磷酸三邻甲苯酯如何造成杰克腿？
磷酸三邻甲苯酯（TOCP）是有机磷的一种，用途是工业溶剂，也是飞机发动机机油的添加剂。它会造成末梢神经退化（末梢神经是替四肢及手脚服务的），这种毛病叫做末梢神经性病变。它之所以会引起中毒效应，主要是因为有机磷和神经中的一种蛋白质（酶）发生交互作用。
TOCP会和这种酶结合，接着开始进行老化（aging）过程。这种与蛋白质的反应发生得相当快速，可能就在发病后1个小时内，但神经病变的中毒症状，必须等到10天或更久之后才会明显。在神经功能中，这种蛋白质（酶）扮演着很关键的角色，但在TOCP和神经细胞结合之后，神经细胞就开始死亡。
因此，长时间下来，负责腿和手臂的神经就会开始死亡，包括神经以及神经上的髓鞘（myelin sheath）都会开始退化。神经会逐步死亡，先从末梢开始，慢慢向脊椎神经推进。神经的这种退化过程表示，两腿和手臂的肌肉从此不会再受到刺激，最后中毒病患就会瘫痪。姜杰克中毒事件中，对死亡病患进行的验尸结果显示，他们两腿的神经出现发炎和退化现象。
罪名是密谋违反联邦法律。
在这次姜杰克中毒事件中，至少有35 000名受害者，有人宣称受害者应该高达50 000人。一般人并不同情这些受害者，也没有对他们提供帮助，也许这些受害者都被视作酒鬼或穷困潦倒的街头流浪汉。不过虽然大多数受害者都是穷人，也还有一些人其实都是普通老百姓，他们是用姜杰克从事合法用途，波士顿有位女性中毒者，她是在几天中一连喝了5瓶2盎司的姜杰克，目的只是为了治疗感冒。
对TOCP的反应，显然有极大的个别差异，有些受害者只喝一瓶被污染的姜杰克，就造成两腿瘫痪甚至死亡。大部分受害者两腿瘫痪症状会持续很长一段时间，有的甚至是终生瘫痪，必须靠拐杖走路，并且会有拖着脚行走的现象，这被称作“杰克腿”（jake leg），这些受害者走路的样子被称作“杰克走路”（the jake walk）。
虽然姜杰克中毒事件并未获得官方正式承认，却逐渐成为民间传奇，不断出现在歌曲和小说中，例如史坦贝克的小说《愤怒的葡萄》。从1930年到1934年之间，至少有11首蓝调歌曲谈到这次中毒事件：
昨晚上床时，觉得身壮如牛，
清晨两点，杰克腿从脊椎往下走。
我也得了杰克腿。
早上醒来，无法下床，
被大家称作杰克的这东西几乎要了我的命。
我也得了杰克腿。
——雷伊兄弟（Ray Brothers）《我也得了杰克腿》
（Got the Jake Leg Too）
这些歌曲大概是对受害者所有的记忆了，其中有些人还继续活了40多年，不但没有得到任何补偿，也未获得官方的承认。
从那时候起，其他的磷酸三邻甲苯酯中毒事件都被记录下来。1930年代初，欧洲发生使用芹菜脑（apiol，从欧洲芹菜籽提炼出来的酒精萃取物）和TOCP混合的事件，用来引发流产，结果导致几百名妇女瘫痪。另一事件发生在1959年的摩洛哥，和20年后发生的西班牙油灾难有很多相似之处。跟美国的情况一样，摩洛哥那一次也爆发了“瘫痪病”（paralysing disease），一般认为，这可能是病毒感染或中毒造成的结果。这种病的症状和姜杰克事件中出现的症状十分相似，都会造成抬高脚步的难看步伐，有些患者还会双手虚弱无力。这种流行病主要集中在摩洛哥的梅克尼斯市（Meknes），而且只影响到伊斯兰教人口，欧洲人和犹太人都没有人患病。受到这种疾病侵袭的大多是比较贫穷的伊斯兰教徒，而女性患者又多过男性，成人多过儿童。这些现象已经排除被视作传染病的可能性。
有些患者会将症状归咎于在当地商店和市场购买的食用油。有一家人对他们买回来的“黑油”起疑心，于是先喂狗吃这种油烹调的食物，如果它们没有出现不对劲的情况，他们才会吃。不过几天之后，这家人和他们的狗都出现肌肉疼痛和麻痹的典型症状。事后，大家更怀疑这种食用油，加上这些症状和磷酸三邻甲苯酯中毒症状十分相似，所以有人认为这种油可能遭到污染。对这种可疑的食用油进行分析，并和其他食用油进行比较之后发现，这种“黑油”是一种遭到污染的蔬菜油，约含有3%的甲苯基磷酸酯（cresyl phosphate）。
事实上，这种油是工业用油，它的特性是可以耐受涡轮喷射发动机的高温，就好像磷酸三邻甲苯酯一样，是专供发动机机油的添加物。由于发动机的设计作了改变，因此不再采用这种油，这时偏偏有人作出要命的决定，把它们当作食用油出售！至少有2 000人因为吃了这种污染油而出现中毒症状，但幸好没有人因而死亡。在这次事件中，受害者只出现轻微中毒症状，瘫痪症状也不是永久性的，后来全都痊愈。
西班牙毒油症
1981年5月1日，西班牙马德里市一个8岁小男孩过世，死因显然是循环?统受损的疾病。不久，这个家族又有6名家人生病，症状全都很相似。在此同时，也出现其他几起类似病例，马德里市及其四周爆发了一种奇怪的循环系统疾病，公共卫生局马上警觉到这个问题。一周内，每天有150个新病例出现，并且发生在西班牙各地，6月之前，马德里各医院已经有2 000件病例。这种情况很快演变成流行病，在两个月之内，各医院的病例人数已经超过10 000人，1982年12月，病人超过20 000名，共有351人死亡。这种病被广为报道，情况非常严重，世界卫生组织因此在1983年召开相关会议。
一开始，认为传染病是造成肺炎症状的原因，但病人在接受治疗后，病情并没有好转，疫情和发病地区不断扩大，显示另有病因。西班牙的塔布卡（Tabuenca）医师怀疑是中毒引发这波疫情，为了证实他的假设，于是对罹患这种怪病的一群病童进行研究。
他发现，这种病和推销员挨家挨户贩售的食用油有极大关系。病例的分布，和一位到处上门推销食用油的推销员销售路线，有直接关系。这是一次成功的流行病调查。
结果发现，这种毒油是混合了2%苯胺（aniline）的油菜籽油。但西班牙法律原本便规定所有进口油菜籽油都必须添加这种化学物，以防被当作食用油使用。而这次的毒油是从这些进口油再提炼出来，当作食用油卖给不知情的人食用；以前也曾这样做过，但并未出现不良症状。显然是其中一批油的提炼方法改变了，或是遭到污染。这种毒油被发现只来自某家制油厂。西班牙政府将这批可疑的食用油全部换成纯橄榄油，更换之后，新病例马上大为降低。但也由于政府的这项换油行动，使得搜集可疑食用油的分析工作，变得极为困难。检验结果显示，与这种怪病有关系的毒油，和加入苯胺后的油菜籽油十分相似。
毒油症的病理学
“毒油”的主要攻击目标显然是肺脏内壁细胞，它们会遭到破坏，造成循环系统出现问题，像肺积水。最初阶段会持续一两个月，并造成死亡。
第二阶段，血管中的类似细胞会遭到破坏，造成血管发炎，小血管（微血管）会被阻塞或变窄，大血管（动脉）也会变窄。这会造成某些器官的血液供应量减少，像肺和肝，以及神经系统和肌肉，导致这些器官和组织的功能失调。第二阶段可能持续到发病后的第四个月。毒油症还有另外一些特色，像某种白血球数目大量增加[嗜酸性白血球（eosinophilia）过多]，影响免疫系统，不过并不清楚这是初期还是后期症状。
最后阶段的症状包括体重减轻和肌肉消瘦，可能是血液供应和免疫反应（immune response）同时改变的结果。
有报告指出，这种疾病的潜伏期至少两个星期，有些病例更长，毒油的使用多寡和症状轻重有很明显的关系（剂量—反应关系）。初期症状会持续一两月，症状主要出现于循环系统，比如肺部积水，很多病患在初期阶段死于循环衰竭。第二个阶段（可能持续到发病后的第四个月）则出现肌肉疼痛和肝受损。最后阶段则是肌肉遭到破坏、体重减轻、皮肤受到影响。
新闻报道暗示，造成毒油症的化学物是一种有机磷杀虫剂，受害者是因为吃了被毒油污染的食物而中毒。但是，除了少数中毒者出现末梢神经性病变，可能真的是有机磷造成的（如三邻甲苯基磷酸酯，TOCP），除此之外，毒油症受害者出现的症状，跟有机磷造成的症状有很大差异。根据科学家目前掌握的证据，毒油症很可能是添加苯胺的油菜籽油再被提炼后引发的结果。虽然这种毒油和毒油症之间的关系尚未得到证实，但最近的资料已经可以推断，受害者使用的被污染食用油中的某一种物质和这种毒油症有很强烈关系。不过，目前还未了解到底是哪一种机制造成这种毒油症。
最近的研究结果显示，某些人比其他人更容易受到毒油伤害，可能牵涉到一种遗传基因因素。
造成毒油症的可能机制
目前已经知道，油菜籽油和苯胺混合在一起，苯胺和存在于油中的脂肪酸产生反应而形成醯基（anilide），这些都可以从受害者食用的油中检测出来。醯基化学物的含量与中毒症状，已被发现有很大关系，表示吃下被污染的食物油和出现症状有直接关系。不过，也有些人虽然吃了被污染的油，却没有出现中毒症状。最近又从受害者使用的毒油中检测出另一种物质，并被认为和某些家族中毒症状有更强烈的关系。这种物质是在苯胺混合物中发现，给老鼠食用后，会产生毒性。这种苯胺衍生物的存在，和症状的发生，被认为有很高的相关性（这里的胜算比是26，我们会在第十二章进一步讨论什么是胜算比）。
对中毒者进行的研究也发现，会出现中毒症状的中毒者本身可能缺乏氮－乙醯转移酶（N-acetyltransferase），而那些虽然中毒但不会出现症状的人，则显然不缺乏这种酶。这种酶会解除苯胺和类似化学物的毒性。科学家已经知道，人体的乙醯化能力会因为遗传基因而产生变化，大约一半的欧洲人都相当缺乏这种酶（请参阅第二章和第三章）。像这样的人，被称作慢乙醯化者，比较无法解除苯胺的毒性。这可以用来解释，为什么有些人食用了污染油，却没有出现中毒症状。
这次事件突显出，在研究跟食物污染有关系的问题时，经常会出现科学家无法掌控的其他因素。以这次的毒油事件来说，研究人员很难取得跟毒油症有关系的可靠样本，没有其他动物出现类似症状，也大大阻碍了研究的进行。
从以上这些中毒事件中，可以看出，食物如果遭到毒物污染，可能会有相当多的人受到伤害。万一食物污染物产生的毒性效应难以判定时，在最后确定之前，受害的人数将会更多。
烹调产生的食物污染
当食物以某种方式烹调时，可能就会被有毒化学物质污染。人们很早就知道，在木炭上烤肉时，肉会被多苯联环碳氢化合物（polycyclic aromatic hydrocarbons，简称PAH）污染。因为在烤肉时，肉汁会滴在烧红的木炭上，肉汁中的部分物质此刻就会被分解和改变。另外，热气也会改变肉本身的某些物质，过程中会产生具挥发性、名叫benzo（a）pyrene的PAH，它会和烟混合，将烤架上的肉包住。在炭烤出来的肉中，可以检测出这种物质，是一种已知的致癌物，也可以在香烟的烟雾中发现。虽然现在还不知道这种物质会不会让吃下的人致癌，但研究已经发现，烤肉中含有大量这种及其他类似物质，足以造成生化变化，可以在人类肝中出现（被检测出来的这种变化，会导致产生某种酶，请参阅第二章）。
肉在烹调过程中会形成另一群化学物异环胺（heterocyclic amine），目前这种化学物，被指认出来的至少有20种，其中两种化学物分别缩写成PhIP和MeIQX。这两种异环胺，已被证实会造成细菌的DNA发生突变（遗传基因码被改变或被破坏）。因此这些化合物具有基因毒性（genotoxic），很多致癌物都具有这种特性，但不是所有致癌物都是。这两种化合物也会在老鼠这类动物的各种组织中造成癌症，包括结肠和乳腺。异环胺是热量对瘦肉里的化合物产生效应而产生的，尤其是蛋白质里的氨基酸以及肌酸这种物质。
研究显示某种癌症，例如大肠癌、乳癌和胰脏癌，与食用煮得太熟、油炸或炭烤的肉类之间，有着某种关系。在研究胃癌病人之后也发现，吃全熟牛排的人，罹患癌症的几率是一般人的3倍！
危险薯条和瑞典隧道
2002年，人们再度关切烹调方式对富含淀粉和碳水化合物食物的影响，特别是烘焙和油炸。引起人们这些关切的，是源于1997年的一次事件，这次事件发?在一处令人匪夷所思的地点：瑞典南部一处兴建中的铁路隧道。由于地下水水位很高，隧道工程进行得并不顺利，工人在隧道内壁上使用一种便宜的密封剂，用来阻止地下水渗出。这种密封剂含有丙烯醯胺（acrylamide），是一种有毒物质，且是致癌物。丙烯醯胺污染了流入地下井的地下水，造成当地人口暴露于这种有毒物质。在当地吃草的牛出现瘫痪症状，附近河流的鲑鱼也遭到丙烯醯胺污染。更糟的是，很多隧道工人抱怨手指、腿和手臂麻痹，以及头痛和头昏眼花。这些全都是神经遭到破坏所造成的症状，尤其是两手和两脚的神经（这种现象也称作末梢神经性病变）。实验室的动物以及人类暴露于丙烯醯胺时，也会出现这些症状。丙烯醯胺暴露程度最高的工人，他们的神经系统显然已经遭到破坏。
这些工人被送到斯德哥尔摩大学进行研究，测量他们血中的丙烯醯胺浓度，结果令人大吃一惊。跟一般进行这样的研究调查时一样，这次调查也有一组对照组，由一群没有暴露于密封剂或任何其他丙烯醯胺来源的自愿者组成，他们和这批工人同时接受调查。结果对照组自愿者血中丙烯醯胺的浓度也很高，但在当时并不知道这些丙烯醯胺的来源。在经过初步怀疑后，对照组的这些资料被送到其他单位复检，最后确定丙烯醯胺的来源是食物，尤其是炸薯条和油炸马铃薯片。科学家还发现大量食物遭到丙烯醯胺污染，尤其是油炸食物。油炸温度越高、油炸时间越长，污染程度也越大，因此油炸过度的薯条中，丙烯醯胺含量最高（12800 ppb）。
在瑞典，这次研究对这些接受调查者每天丙烯醯胺的可能摄取含量作出估计，估计出来的含量比可能会对神经或生殖系统造成影响的剂量低了约1 000倍。但那些饮食中含有高度丙烯醯胺的人，多年来一再重复暴露于丙烯醯胺下，究竟会对他们造成什么影响，还需要再度评估。
目前还不知道因烹调而产生的食物污染物是否会造成某些癌症，尚有待更进一步的研究。目前已经确认的是，以某种方式来烹调食物，将会引发已知的致癌物进入食物中，像多苯联环碳氢化合物、异环胺和丙烯醯胺。只要避免这些烹调方式，就可以把致癌风险降到最低。
除了这些已经讨论的食物污染物，另外也有一些人造化学物会不慎进入食物链或饮水中，像杀虫剂、工业化学物，以及被当作动物饲料的物质，像抗生素和合成类固醇，有些化学物已经在第五章讨论过。除此之外，还有一些污染物是在食品包装或加工处理过程中产生。一个重要的例子是磷苯二甲酸盐，这种化学物本来是添加在塑料中，但也有部分用来包装食品或饮料。这些物质可能会从包装中渗出，因而进入食物中。由于它们被认为会影响生殖系统（内分泌失调），所以一旦出现在食物中，就会引起关切，这种物质在第五章已讨论过。
最后，食物中也可能含有刻意添加的化学物，希望能够改善食物的滋味。我们将会在第十二章加以介绍，这些化学物的安全性都会先被测试，直到确定它们真的很安全了，才会获准加进食物中。
蓄意添加一些物质到食物中，并不是最近才有的做法。几世纪以来，盐最常被用作食物的防腐剂，以及用来当作调味料，也许还会用来遮盖品质不好的食物味道。在古罗马，葡萄浆被用来增加食物和酒的甜味，古希腊人也把它加入酒中，但最后发现它会引发一些不好的症状，像便秘、疲倦、腹绞痛、不孕和贫血等。
葡萄浆中有什么东西造成这些症状？我们先前也讨论过这些症状，但背景不同。葡萄浆这种甘味剂是在葡萄开始转变为醋之前，把葡萄汁或葡萄酒煮沸而成。在铅锅中进行这个煮沸过程是最理想的，大部分液体会蒸发掉，留下糖蜜似的溶液。古罗马作家老蒲林尼（公元23—79年）描述这种过程时说：“使用铅锅，是制出好葡萄浆不可或缺的。”葡萄汁或葡萄酒含有酒石酸和柠檬酸，当它变成醋时，葡萄酒里的酒精已经被细菌转化成醋酸。葡萄汁在铅锅中煮滚时，这些酸会和醋酸铅（lead acetate）产生的盐起作用，这种盐能够溶于水。醋酸铅很甜，它被称作“铅糖”，直到后来才发现它的致命成分。这种浓缩液，或是结晶，被用来增加食物和酒的甜味。它也用来保存葡萄酒，因为铅会抑制任何细菌或真菌的成长。一直到19世纪之前，葡萄牙生产的甜味深红葡萄酒要特别注入铅，就是这个原因。
使用这种葡萄浆的结果，是食用者健康出现问题，饮用加入这种葡萄浆的葡萄酒会造成妇女流产。基于这个原因，以前的妓女常用它来堕胎，同时铅也会造成贫血，可以让妓女的皮肤显得比较白皙。老蒲林尼很清楚加进葡萄浆的葡萄酒对健康的害处，所以他写道：“这样的酒喝多了，两手会僵硬麻木。”这指的是铅对神经造成的影响（请参考第五章）。比老蒲林尼更早的古希腊医师迪奥斯科里斯说得更精确：“经过这样处理的葡萄酒，对神经的伤害最大！”
在罗马帝国崩溃后，用“铅糖”作甜味剂的做法也随之消失，但在食物中添加铅盐的风气犹存。在古罗马之后，铅铬酸盐（lead chromate），或是“铬黄”，一直被拿来当作糖果和果冻的色素。在19世纪之前，有毒的金属盐还一直被拿来当作食用色素，例如谢勒绿（Scheele’s green）这种染料，就被用来将牛奶冻染成绿色，这种染料是亚砷酸铜（copper arsenite），含有铜，但更重要的是含有砷。
20世纪初，一种毒性很强的化学物被用来当食用色素：4二甲胺基偶氮苯（4-dimethylaminoazobenzene），这就是所谓的“奶油黄”（butter yellow），是一种含氮的黄色色素，在某些国家里，用来为奶油染色，当时有关当局还未要求对这种化学物进行严格检验。到了1947年，针对这种染料进行研究后发现，它是一种致癌化学物，在实验室动物的肝里面造成肿瘤，所以很快被下市。现今在食物中使用添加物的情况比以前更为普遍，但反而更安全。
被故意加进食物里、不含任何营养价值的物质，就被归类为食物添加物。这些添加物目的是要保存食物，或是改变食物的质地、成分、味道、颜色或酸碱性。食物添加物有好几种种类，详细的分法会在后面说明。
在欧洲，食品添加物会冠上以E开头的编码（表8），和美国使用的代码不同，这些代码都会出现在包装外面的卷标上。估计食品添加物的种类已经多达3 000多种，大部分纯粹只是为了美观，用作防腐剂或用来处理食物的，反而相当少。
表8：食物添加物种类
添加物名称E代号
防腐剂亚硝酸钠E250
抗氧化剂丁羟甲苯E321
乳化剂果胶E440a
着色剂焦糖E150
调味剂味精E621
消泡剂聚二甲基硅氧烷E900
稳定剂乙醯化单甘油枉酯E472a
我们所有人都会接触到这些添加物。我在家中厨房匆匆巡视一遍，结果发现：柳橙汁含有β胡萝卜素（beta carotene，着色剂）；可乐含有焦糖（着色剂）、阿斯巴甜（aspartame，甜味剂）、醋磺内酯（acesulfame，甘味剂）和苯甲酸钠（sodium benzoate，防腐剂）；奎宁水含有萨克林（saccharin）、阿斯巴甜和奎宁（quinine，调味料）；小汤包含有焦糖（着色剂）；一罐泡菜含有焦糖（着色剂）；蜜樱桃含有赤藓红（erythrosine，着色剂）、己二烯酸钾（potassium sorbate）和二氧化硫（sulphur dioxide），这都是防腐剂；蛋奶冻粉含胭脂树籽红（annatto，着色剂）；还有一包虾饼，虽然它大胆宣称“不添加人工防腐剂及色素”，但还是添加了麸胺酸钠（monosodium glutamate，味精）。
接着，我走进浴室，打开医药柜，意外发现里面有一种治疗伤风感冒的药含有“日落黄”（sunset yellow，色素）。不过含有最多添加物的，还是那些维生素药丸，它们含有以下多种添加物——
“色素”：二氧化钛、氧化铁；
“抗结块剂”：硬脂酸镁、二氧化硅；
“甜味剂”：阿斯巴甜、醋磺内酯钾；
“亮光剂”：亮光漆、棕榈?（carnauba wax）；
“安定剂”：羧甲基纤维素钠（sodium carboxymethyl cellulose）、乙醯化单甘油酯（acetylated monoglyceride）；
“人工泪液”：聚乙烯吡咯酮（polyvinyl pyrrolidone）；
当然还有“维生素”！
食品添加物种类
防腐剂：指加进食物中，以延长有效期限的物质。这种物质能够防止或减少细菌或真菌成长。防腐剂的例子有盐、亚硝酸盐、二氧化硫、丙酸和苯酸盐。
抗氧化剂：指加进油脂中的物质，以防止油脂遭到氧化破坏而发出油臭味。它们也会被加进水果与蔬菜中。抗氧化剂的例子有丁羟甲苯（butylated hydroxytoluene）、维生素C（ascorbate，抗坏血酸盐）和生育醇（α-Tocopherol）。
乳化剂、稳定剂和黏稠剂：这些物质可以增加食物产品的浓稠度、稳定性和同构型。这些物质的例子有单丙三醇（monoglyceride）和二丙三醇（diglyceride）、石花菜，以及多种蔬菜胶。
色素：可以使食物和饮料看起来更吸引人。有些是人工色素，例如酒石酸盐和赤藓红；有些则是天然色素，像胡萝卜素和胭脂树籽红。
香料和调味料：这是使用量最多的添加物，用来创造或改善食物味道，被用得最多的调味料则是味精。有些香料是天然的，例如植物萃取物和树脂，有些则是合成的，例如酯和酮。
人工甘味剂（代糖）：用来增加食物或饮料的甜味，但不会增加热量。人工甘味剂的例子有糖精、阿斯巴甜和醋磺内酯钾（acesulfame K）。
营养剂：只有美国将营养剂当作食物添加剂。这一类的食物添加物包括维生素、矿物质，以及一些不可或缺的氨基酸。
其他各种添加物：例如酸度调节剂，主要用来调节果汁的pH值；抗结块剂（硬脂酸镁和二氧化硅），主要加进糖或盐中，让它们可以自由流动；消泡剂，用来阻止液体形成泡沫；面粉处理剂，用来改善烘焙性质；亮光剂，像亮光漆和棕榈蜡；以及膨胀剂。
过去30年来，一直在大量增加食物添加物的使用，尤其是西方国家的饮食，现在有很多加工食品，这表示我们全都暴露于多种食品添加物之中。这些添加物全都有必要吗？它们对我们的身体有什么影响？
有些添加物明显拥有重要功能，例如防腐剂有助于防止食物腐坏，让加工食品可以保存更久，还可以减少食物被细菌感染。在肉里加入亚硝酸钠，可以防止肉毒杆菌生长，防止产生毒性极强的肉毒杆菌毒素（请参阅第十章）。防腐剂也会减少食品的化学变化，可以延长食物上架的有效期限。其他的添加物也可以发挥一些有益的功能，例如人工甘味剂可以让糖尿病患者或体重过胖的人减少糖的摄取。
不过对消费者而言，食物里的色素类添加剂并没有明显好处，只是对制造厂商来说，比较重要而已。为了增加食品的吸引力、提高食品安定性，似乎就是厂商使用色素或其他添加剂的主要原因。在以前，消费者通常比较喜欢颜色漂亮的食品，但最近，很多消费者开始质疑食物是否需要添加其他不必要的物质，并且要求厂商推出“不含任何添加物”或是只添加天然添加物的食品。但事实上，有些天然产品的毒性其实不亚于人工产品。因此，每一种“天然”食物添加物的安全性，也必须加以评估。一罐蛋奶冻粉也许宣称不含“人工着色剂”，但事实上含有胭脂树籽红天然色素，虽然这是天然产物，但还是被认为可能对健康造成不好的影响。
食物添加物有害吗？
大量使用食物添加物，已经开始受到毒物学家质疑，尤其是这些物质的长期效应目前都还不知道。随着食物添加物的使用大量增加，已经有资料显示，有些人无法承受某些添加物，并有几种身体症状与心理问题跟使用某种添加物有关系，包括多动症儿童的问题。为了响应大众消费者的压力，食品制造商已经开始提供“有机”食物，指不添加任何添加物的食品，例如只含有“天然”色素；“有机”食物也指在成长或收获阶段都未使用杀虫剂的食物。
关于食物添加物对人体会有什么不良影响，目前还没有足够的可靠的科学资料，但一般大众对这些问题却很关切，同时，跟食物添加物有关系的报道也相当多，尤其是关于过敏反应的问题。不过，对食物添加物无法接受的人，10 000人当中大约只有3个人，或者只占总人口的0.026%。现有资料大都提及病人出现一些症状，像皮肤出疹（荨麻疹）。不过，有些研究倒是证实，某些症状和报道中提到的食品添加物确实有关系：酒石酸盐和苯甲酸是最常被提到的祸首，尤其是被认为跟造成多动症儿童有关系。另外也会有交叉反应的情况发生：因为被某种添加物变得敏感而对另一种添加物出现症状。这种情况会出现在添加物和天然产生的食物成分之间，例如在某些食物中自然产生的水杨酸盐和酒石酸盐之间。
酒石酸盐
酒石酸盐是很出名的食用色素，目前还在使用中，不过由于来自消费者的压力，很多种食品已经不再使用它。在欧洲，酒石酸盐的代号是E102，在美国食品药物管理局的FD＆C染料表中是黄色5号，它是含氮染料，呈鲜艳的黄／橘色。它的颜色和天然橘子汁很相似，这也就是清凉饮料厂商大量采用的主因。它的用途很广，可用来加在面包和医药里，它也是最常用来研究食物不适应现象的色素，同时因为它有时候也会被加入药品中，所以被用来研究药物反应问题。它所造成的不良反应，大部分都发生在儿童身上，据统计，10 000个儿童当中，大约有1个会对酒石酸盐过敏。据范格医师（Benjamin Feingold）和他的研究团队研究，对酒石酸盐的不良反应，最常出现在也对阿司匹林和水杨酸过敏的人身上，这项发现已得到其他研究的证实。这些研究结果表明，对阿司匹林过敏的人当中，约10%—40%的病人也会对酒石酸盐产生不良反应，这些不良反应包括气喘、荨麻疹、鼻炎和多动症。对酒石酸盐最强烈的反应是过敏性休克，这种情况会发生在本来就对酒石酸盐过敏的人身上。在英国，使用酒石酸盐的情况已经大为减少，在美国，酒石酸盐则已经不准使用，因为它已被认定为一种会引起过敏的物质。
酒石酸盐过敏反应
目前还不知道是什么机制引发酒石酸盐过敏，但有些研究人员提出一种可能的原因是，这是酒石酸盐被消化系统里的一种细菌分解后，产生的几种生成物所造成。研究显示，被喂下酒石酸盐的动物，尿液就含有这些生成物，而这样的尿液会诱导有机体发生突变。这表示，细菌暴露于这种尿液时，它们的基因物质将会出现突变。也就是说，其中的某种（或多种）化学活性物质会和DNA产生反应，这种活性物质也会和蛋白质交互作用，因此（虽然这只是假设）产生突变的蛋白质，这种突变的蛋白质会被身体误认为是外来物。这种外来蛋白质（抗原）的存在，会刺激免疫系统产生抗体，直接对抗这些抗原。这可能会导致免疫系统的过敏反应，像气喘、流鼻水和皮肤发痒。
但是，在饮食中也存在很多可能是抗原的外来蛋白质，并被吸收进入消化道。大多数人的免疫系统都可以容忍外来物，主要是通过一种管理系统，阻止对食物成分和添加物产生不良反应。不过，有些个体似乎天生就容易发生过敏症状，无法容忍这些外来物，因此就会对食物成分产生不良反应。有可能是酒石酸盐的某种分裂生成物和体内的一种蛋白质交互作用就足以造成某些敏感体质的人产生过敏反应。
儿童多动症症状很难诊断，也很难跟平常的坐立不安加以区别，后者可能是其他因素引起，像饥饿、无聊或对大人的不恰当管教产生反弹。对于多动症是否由食品添加物所引起?目前还有争议，但已经有研究显示，在改变饮食内容后，一些多动症儿童的行为马上获得改善，比如把饮食换成“范格式饮食”（Feingold diet），这种饮食完全没有人工色素和调味料，但其他研究则看不出有任何改善。对15名多动症儿童进行的一项双盲交叉研究（double-blind crossover study）发现，在食用不含添加物的“范格式饮食”后，这些儿童的多动现象确实获得一些改善，但有人认为，在饮食习惯发生重大改变后，本来就会造成行为改变。另一项双盲交叉研究则是对实验室和教室的对象进行客观的观察，结果发现，在改吃“范格式饮食”后，并没有出现任何改变。对22名多动症儿童进行的另一次试验，母亲对她们子女行为的改变，都给予很高的评价，但如果是请其他的人进行评估，则不是如此。另一次研究是根据最严格的科学标准来进行，并且找来一些最客观、跟研究对象毫无关系的人士进行观察，结果发现，饮食的改变，对行为完全不发生作用。
荨麻疹是摄取酒石酸盐后最常出现的反应，在很多研究中都出现这种不良反应。在这种反应中，组织胺这种物质会被释放进入血中，使皮肤出现如鞭打般的红色疹块，并且会痒。另有多种食物色素和其他食品添加剂也会造成荨麻疹，同时在赤藓红和落日黄这样的色素之间，可能会出现交互作用。有些病人在改吃完全不含着色素的饮食之后，荨麻疹获得改善，但如果再让这些人摄取0.15毫克的酒石酸盐，摄取后3小时内，13个病人中，有3个再度出现荨麻疹。
气喘也可能是对酒石酸盐过敏的症状之一。有一项研究显示，11%的气喘患者都会对含有色素的橘子饮料过敏。
总而言之，虽然有很多看来似乎相互矛盾的信息，但现有的证据显示，酒石酸盐显然会造成多种不良症状，包括过敏反应（这牵涉到免疫系统）和多动症。不过，这些反应的发生率很低，而且食品添加物引发儿童多动症的说法，可能是过度研判了。还有，有些研究为了在研究对象身上引发不良症状，而在他们身上使用了不合理的大量添加物！
其他食物色素
虽然酒石酸盐是最常引发不良反应的食物色素，但还有其他色素也会造成心理或身体出现不良症状，如天然色素洋红（cochineal）、丽春花4R（E124）以及赤藓红（E127）。赤藓红和洋红都被认为会造成儿童的多动症，气喘患者以及对阿司匹林（水杨酸盐）过敏的人应该避免摄取丽春花4R。
目前使用中的其他色素有落日黄（E110）以及焦糖，落日黄是另一种合成的含氮染料，焦糖是用糖制造的，使用量很大。焦糖色素曾经引起人们关切，因为它们会对实验室动物产生一些效应，例如减少老鼠的白血球数目。这可能是因为焦糖摄取剂量太高所引发的反应，而食物中的维生素B6摄取量又正好同时减少，更增强这些反应。天然色素包括胭脂树籽红和β胡萝卜素，但目前有研究显示60%的慢性荨麻症病人都对胭脂树籽红产生过敏反应。
苯甲酸和苯甲酸盐
这组天然化学物在很多水果中都可发现，主要被用来作为防腐剂，这也是它们在水果中的主要功能。苯甲酸本身就可以使用，不过比较常用的是苯甲酸钠（苯甲酸盐的一种）、苯甲酸甲酯或苯乙酸酯（ethyl or methyl para-hydroxybenzoate），也被称作羟基苯甲酸酯（paraben）。它们有时候会引发不良反应，像过敏性反应以及荨麻疹，4%的气喘患者接触到苯甲酸盐时，会出现无法呼吸和发出嘶嘶的气喘声。羟基苯甲酸酯经常被用作化妆品的防腐剂。
抗氧化剂
食物中也添加很多抗氧化剂，包括维生素C和维生素E。其中有两种会偶尔造成问题的抗氧化剂是丁羟甲苯（butylated hydroxytoluene，简称BHT）和丁羟甲醚（butylated hydroxyanisole，简称BHA），它们被认为会引起一些不良症状，像湿疹、皮肤疹、流鼻水、气喘、头痛、胸痛、皮肤发红、红眼睛。但有报道指出，这些抗氧化剂可能有助于防止癌症发生，可能是因为它们能够除去像活性氧以及从脂肪酸产生的副生成物等等，以及一些有害的自由基。
糖精
长久以来，糖精一直都是很成功的甜味剂，并被广泛使用。它是1879年美国约翰霍普金斯大学一名研究生康士坦丁?法尔伯（Constantin Fahlberg）无意中发现的。法尔伯是伊拉?伦森教授（Ira Remsen）的学生，奉教授之命利用甲苯合成一些衍生物。他制造出一种衍生物，接着午餐时，他发现面包吃起来很甜，这才注意到，从进入实验室工作后，他还没洗手，这种甜味是他刚刚制造出来的化学物引起的。他把它命名为糖精（saccharin），并且马上办理退学手续，自行申请专利，虽然大学当局和伊拉?伦森教授对此表示反对和不悦，但他最后还是在1885年成功申请到专利。
1894年，糖精首次在德国进行生产，接着1901年在美国开始制造，1906年，根据美国食品与药物法案，糖精获准当作甜味剂，20世纪初期，它的名气越来越响亮。添加糖精的目的是要让人们可以享受甜甜的食物和饮料，但又不会因为吃糖而增加体重，相当多的糖尿病病人都还在继续使用。虽然当时并没有规定要进行安全性检验，但最后当局还是要求提出它的安全性证据，因此有一些自愿者服用相当大量的糖精（一连6个月每天6克），都没有出现明显的不良症状。尽管如此，后来还是把糖精的建议摄取量限制在每天0.3克。第二次世界大战期间，全球已经有数百万人使用糖精，而且一直持续到1970年代，都还很受欢迎。它被用来制成其他甜味剂，添加到一些加工食品和低卡饮料中。到1959年，由于已经有了50年安全使用的记录，美国食品药物管理局于是认定它符合“一般食品安全规范”（Generally Recognized As Safe，简称GRAS）。跟一般的食物添加物一样，在动物实验中都发现糖精的毒性很低。
接下来的几年中，美国和加拿大进行更进一步的动物实验，每天给老鼠摄取大量糖精，另外还运用流行病学技术，对一般人口进行研究。虽然大部分动物实验都继续显示糖精没有毒性，但有些雄鼠的膀胱出现肿瘤。不过这些实验使用的糖精分量都相当大，相当于1个普通男性1天喝下约100罐低卡饮料，这么大的分量，即使是盐，都会产生毒性！
但这些研究还是促使加拿大和美国当局在1977年禁止使用这种甜味剂。在美国，它是根据“食品、药物与化妆品法案狄兰尼条款”（Delaney Clause of the Food，Drug，and Cosmetic Act）被禁止使用，这项条款禁止使用曾经在动物实验中产生癌症的任何食品添加物。但一般大众普遍反对这项禁令，因为糖精是唯一获准使用的一般用途人工甜味剂，糖尿病病人、有肥胖问题的人，以及希望减少糖摄取量的人都会使用。由于大众反对声浪很高，美国于是暂停实施这项禁令，让先前的实验再做更进一步检验。虽然这些实验再度证实先前的实验结果是正确的，但也指出，糖精对人类其实没有安全上的顾虑。1991年，食品药物管理局终于撤销对糖精的禁令，糖精可以继续贩售使用，但在包装上要标明糖精在实验动物身上会引发癌症。一直到2000年，美国政府才把糖精从可能致癌化学物清单中除名，也去除糖精产品上的警告字样。笼罩在糖精身上的乌云终于完全消除。
糖精就是一个很好的例子，可以用来说明：不当的实验、对这些实验结果的解释缺乏弹性和过度保守，以及未能考虑其他相关证据，结果就造成某些食物添加物被没有必要地禁用。有关食品添加物安全评估的更多细节及糖精案例的进一步讨论，请参阅第十二章和下面的案例说明。
味精和“中国餐馆症候群”
味精（麸氨酸钠，简称MSG，美国食品药物管理局的代号为E621）是最常被加入食物中的一种调味料，中国和日本人在烹饪时常会使用，在中国与日本食物中很常见。它不是合成的添加物，在很多天然食品中都可以发现，尤其是海草和意大利巴马干乳酪（parmesan cheese）的含量最高，西红柿、蘑菇和酱油里也有。E621是麸酸的钠盐，是天然产生的氨基酸，氨基酸在人体中有很重要的功能，特别是对脑部。麸酸可以单独存在，也可以是蛋白质的一部分，当后者被分解和在肠子里被消化后，就会释出麸酸。但是麸酸的释出相当慢，而且虽然多余的麸酸盐可以被新陈代谢予以排除，但体内还是可能会大量累积。饮食中如果含有太多的自由麸酸，或是食物中加进大量味精，都有可能产生毒性，造成令人不适的症状。
科学家针对味精可能产生的反应，进行各种研究，却出现相当混乱的研究结果。最近进行的一项很精确的双盲交叉实验中，实验对象并不知道他们摄取的是什么物质，研究者获得的结论是，味精并不会造成任何不良反应，但有些个体在接触到味精时，会产生无法接受的反应，尤其是食物中加进大量味精时更是如此。如果是气喘患者和过敏者，在接触过多味精时，可能会引发气喘、流鼻水和打喷嚏等症状。如果是对味精特别敏感的人，则会出现长期头痛、口渴、心悸、颈痛和头昏眼花。有人认为，对味精特别无法接受的原因之一可能是缺乏维生素B6，因为维生素B6可以把麸氨酸排出体外。
这再度证明巴拉塞尔士原则的正确性：“所有物质都有毒……正确的剂量可以使毒药变成灵药。”即使是可以在人体中发现的天然物质，像麸氨酸，而且也身负重要功能，但如果摄取量超过需要或正常量，也会引起不良反应。
谷氨酸盐和氨基酸
人体含有很多氨基酸，其中有一些是可以合成的（这些都是不重要的氨基酸），其他的则一定要从饮食中吸收（这些都是必要的氨基酸）。氨基酸是蛋白质的组成物，它们会结合在一起，形成身体需要的蛋白质和酶，这些都是生物催化剂。谷氨酸盐可以在体内合成，也可以从食物中吸收，因为食物中含有自由氨基酸，或者也可以在蛋白质消化后产生。
谷氨酸盐被用来在新陈代谢过程中和其他氨基酸交互作用，形成新的蛋白质。谷氨酸盐被排除的途径之一，就是经过和维生素B6的交互反应，缺乏这种维生素的人，在摄取过量味精后，可能会产生更强的不良反应。谷氨酸盐也在脑中扮演重要角色，它们在脑中是刺激性的神经传导物质，会增加神经细胞的活动。脑中神经细胞之间的交互反应，大部分都由它们传达，例如跟记忆有关的神经细胞。
食物添加物和污染物的安全评估
从本章一开始的历史案例里可以看出，食品添加物一定要先小心地加以测试，确定不会造成不良或不必要的症状后，才可以让人类接触它们。这样的测试通常是对实验室动物进行活体实验，但从试管实验中得到的信息，也应该列入考虑。
这种测试通常是让实验室动物暴露在不同分量的某种物质之下，然后观察这些动物一生的变化，给它们暴露的剂量通常是人类最高摄取量的好几倍。不过，这样的测试并不是一直有效，因为实验室动物可能不会出现跟人类一样的行为反应或免疫反应，化学物的性质也可能各不相同。还有，虽然人类摄取的食品添加物数量很少，但对这些添加物的摄取是持续一辈子的，这种长期性暴露经常是偶发性，而不是连续不间断，这和实验室动物暴露的情况并不一样。
等到已搜集足够的信息，由很多合乎资格的科学与医疗人员组成的美国食品药物管理局、英国毒物委员会（Committee on Toxicity，简称COT）和其他委员会，就会判定这种物质被当作食品添加物是否安全，以及它被添加进入食物的安全分量应该定为多少。这种判定过程到底如何进行，将会在下一章讨论。前文已经提过，在美国食品与药物管理法规里有一项修正条款“狄兰尼条款”指出：
例：如果每天的摄取量太高
曾经有一段时间，美国一些啤酒厂把氯化钴（金属钴的一种盐） 加进他们的啤酒里，当作泡沫稳定剂。这种金属盐本来可以用来治疗贫血病人，剂量是每天300毫克，并没有出现任何问题。但是，一些啤酒客每天要喝上10公升啤酒，结果造成心肌症，心肌逐渐退化，最后被证实祸首就是钴。
单独摄取钴时，并不会对心脏产生不良反应，甚至即使单次摄取的分量是啤酒钴含量的很多倍，也不会出问题，但对于每天喝大量啤酒的人，钴产生的毒性会增加很多。最后才发现，那些中毒者本身都有营养不良的问题，而且欠缺某种氨基酸，这是造成钴毒性大为增加的因素之一。另外，喝酒过量也是一种因素。钴会产生毒性，这是事先所没有料到的，所以在进行食品安全评估时，并没有把它考虑进去。这显示在食品安全评估时，很难周全地考虑到所有因素。
“如果某种添加物被动物或人类摄取后，或是在对食物安全性进行的实验中，被发现会在动物或人类身上引发癌症，这样的添加物就不可以视作是安全的。”
这样的规定，使得由专家和科学家组成的委员会在进行食品添加物安全评估时缺乏弹性，因此引发不少争议，但在其他国家，评估法规就比较有弹性，专家在作出判定时也更有考虑的空间。
污染物的安全性也必须加以评估。我们前面已经讨论过，食物中很多物质都自然产生的，或是因为人类活动造成的污染结果，像贝类可能会被重金属污染，鱼类也可能被戴奥辛这类物质污染。这些污染物在我们食物中的含量必须不断加以监测，如果其含量超过“每日容许摄取量”，这种食品的销售就要受到限制。根据从文献中取得的资料，包括对动物所作的实验以及试管实验，还有特别针对某种食品污染物的反应进行的研究结果，就可以制定出这种“每日容许摄取量”。
我们已经知道，化学物能够对人类和其他动物构成危险。光是在美国，目前使用中的化学物至少就有65 000种，每年还会增加几百种。过去，这些化学物当中有几种应该谨慎使用，但在使用时却没有适当的注意，如DDT，瑞秋?卡森在她所写的《寂静的春天》中很生动地描写了这种情形。一般大众现在对所有化学物都抱着相当怀疑的态度，并且经常夸大对这些化学物可能造成伤害的恐惧。在有些事件中，化学物造成很可怕的影响，例如沙利窦迈和工业化学物异氰酸甲酯。但另外有一些意外事件，例如塞维索的戴奥辛暴露事件，它所造成的影响远比预期轻（至少到目前为止是如此）：中毒者除了皮肤出现氯痤疮之外，并未发现有另外的不良效应，如癌症、畸形胎或其他不良症状，而且幸运的是，氯痤疮会随着毒性的解除而减少。我们在本书讨论过很多造成严重事件的化学物，大部分都是因为我们在使用这些化学物时不够谨慎，对于它们可能造成的影响缺乏认识，甚至有时候是故意误用。
科学家，特别是毒物学家，如何评估化学物的风险，以及我们应该如何解读他们的评估？有时候我们可以根据过去的经验和知识来评估某一特定活动的危险性。如果是单一中毒事件的危险性，可以从这种毒物已知的致命剂量，以及中毒者已经吃下、喝下或吸收多少分量，而估计出来。
在大部分国家，化学物的风险必须根据它们对人类和环境可能造成的伤害来进行评估。药物（包括人类和动物用药）、食品添加物和污染物、工业化学物、杀虫剂、家用化学物以及化妆品，全都必须评估。这些化学物的使用全都受到法律规定的限制，并要求公开所有相关信息。
风险是一种数学概念，它的定义是“暴露于某种化学物中之后，会产生多少不良后果”。相反的，安全性的定义则是“当我们遵照正确用法及数量来使用某种化学物时，将不会产生任何不良后果”。风险可以用下面的数学公式来显示：
风险＝毒性 × 暴露度
毒性是指物质造成不良后果的能力，例如戴奥辛和蓖麻毒素都是已知毒性很强的毒物；暴露度则是指这种物质在空气、水里、食物或药物中的含量。
风险评估是一种科学程序，根据这个程序可以决定风险的程度和性质。如果不暴露于某种化学物，那就完全没有风险，例如装在密封容器里的氰化钾具有危险性，但没有风险。因此，只要暴露程度降到最低，那么风险也可以跟着减少到最低程度。如果某种化学物不具毒性，例如我们经常使用的盐或食用色素，要造成伤害的分量必须高得不合实际，甚至即使有暴露程度存在，风险还是小到几乎完全不存在。因此，必须先知道化学物（不管是不是有毒）的暴露程度和性质，才能进行风险评估。
暴露评估
在某些情况下，可以精确知道人体内某种化学物的暴露程度，例如医师给病人服用的药物剂量。但是，以工业化学物来说，尤其是环境中的化学物，就很难做到这一点，有时候甚至不可能知道。发达国家里，那些管理严格的化学工业，会注意员工的健康状况，定期对工人抽血和采尿检查。
工厂里的空气可以监测，工人则可以随身携带检测仪器，测出他们暴露于多少挥发性化学物中。这并不是所有企业能够做到的。在这种情况下，环境中可能就会有化学物暴露的危险，所以就必须经常检测环境中的化学物暴露度，而这种检测过程经常充满不确定性。如果是经由饮水和食物暴露于化学物，就必须根据每天的饮水摄取量、饮食习惯，以及化学物在饮水或食物中的已知浓度，来评估它们的暴露程度。
毒性
有时候，从人体取得的信息中，就可以发现某种化学物的毒性，但这种情况很罕见，而且即使有这样的信息存在，通常都过于简单或是不精确。因此，有关化学物的毒性信息，通常要从对实验室动物或试管实验进行的研究中取得，也就是针对身体单独的细胞、器官或组织进行实验，而不是对动物或人类的整个身体进行实验。
毒性的确认
用来评估人类暴露于某种化学物时可能产生的危险性的技术，称为“流行病学”，方法是对人口进行观察，搜集这些人口中发生疾病的资料，然后把这些资料和人口的共同因素联结起来。
首先使用这种技术的是19世纪的一位英国医师约翰?史诺（John Snow）。他研究的是伦敦爆发霍乱的情况，这次霍乱造成很多人死亡，但并不知道霍乱为什么会发生。史诺觉得这一定和这些死者的生活环境有关系：贫穷、住处拥挤以及环境卫生很差。他的观察结果促使他怀疑这种疾病和饮水有关，可能是供水系统遭到污水污染。1848年，伦敦某个地区大规模爆发霍乱，他在地图上标出所有病例的位置，结果发现这些病例都集中在某一个特定的供水系统范围内，这个供水系统就是布洛街供水厂。他也注意到，同一地区内一家啤酒厂的工人以及一家感化院的院民，他们发生霍乱的人数少得令人称奇，因为这两处都有自己的饮水系统，而啤酒厂的很多工人平常都只喝啤酒不喝水。等到他把当地所有水泵全部移除之后，感染霍乱的人数马上锐减，显示饮水确实是霍乱的来源。后来又发现这地区的饮水遭到地下污水污染，更进一步证实他的推论。
因此，流行病学可以显示出疾病与人口因素的关系，但无法追查出疾病的确切原因。史诺并没有发现霍乱大流行的原因，直到30年后，才被德国医师罗伯?柯霍（Robert Koch）找出造成霍乱的元凶，柯霍医师经由实验证实，霍乱是细菌引起的。他制定了一套评估标准，就是所谓的“柯霍假设”（Koch’s postulates），详细定出必要的实验程序。只要稍加更改他的假设，就可以适用于因为化学物而造成的疾病情况。
想要确定某种化学物在人口中是否造成某种特定疾病，这绝不是容易的工作。只是证明病人生活的环境中有某种化学物存在，这样是不够的，暴露方式和暴露程度也必须同时证实。使用人类资料和流行病学研究方法的困难之一是，很多人类疾病的造成原因不单单只有一个。
如果不能证明每个病人都暴露于相同的化学物，就不能把致病原因归咎于这个化学物。这虽然很困难，但柯霍假设的第二项原则
柯霍假设
虽然这些假设原则本来是用来研究细菌感染的问题以及造成霍乱的原因，但这些假设其实也适用于研究化学物造成疾病的原因。所以我在这里把这些假设原则稍加更改，以适合这个目的。
1.相同的致病病源物（化学物）必须存在每个病例之中。受到影响的每个病人必须都暴露于这种化学物。
2.这样的化学物（或是某个已知的分解生成物）必须能在病人身上检测出来，并且存在于每个中毒者身上。
3.被检测出来的纯化学物，必须也能够在另一个健康人身上造成相同的疾病（基于伦理原因，这通常必须用实验室的动物来进行）。
4.如果造成效应的是一种新陈代谢裂解生成物，那么，同样的生成物也必须出现在其他中毒者体内。
当然，即使其中部分标准只是要求证实人类暴露于某种环境化学物，但这样的判断标准仍然很难令所有人都感到满意。
甚至更难，因为致病的化学物（或是重要的生成物）可能已经不再存在于病人体内，甚至即使还留在病人体内，向几百个病人搜集检体进行分析，绝不是简单的工作。
除了药物，没有经过安全性评估的化学物，不管在道德上或法律上，也都不能交给人类使用，因此为了要证实第三项和第四项假设，通常需要进行动物实验。某化学物会对动物产生什么样的毒性，这样的信息可能早已存在。
在研究中评估人类暴露于某种化学物的风险时，通常都不能满足上述所有的标准，但有人提出另外的标准或指导方针，布拉福?希尔（Bradford Hill）在他于1966年发表的文章《环境与疾病：关联性或致病原因？》（The environment and disease：association or causation？）中就制定了以下的评估标准：
1.前后一致和公正的发现：不同的调查人员对不同人口所作的研究，都发现同一种症状。
2.关联性强度：在这种疾病中发现某种化学物的次数，与在没有疾病的情况下发现这种化学物的次数。
3.时间连贯性：对这个化学物的暴露应该发生在疾病爆发之前，这种物质的暴露和疾病出现的次数之间，应该有某种关系。
4.剂量—反应关系：对这个化学物的暴露程度，以及疾病发生的次数或严重程度，这两者之间的剂量关系，一定要能够确定。
5.明确性：这种化学物一定从其他化学物之中分离出来，并要证明它会在疾病的发生上造成改变。
6.一致性：得到的证据，应该符合已知的事实。
7.生物学赞同性：得出的关联性，应该符合生物学知识。
8.类似情况：这样的情况可以和别的情况比较吗？
9.实验证据：除掉这种化学物后，疾病或症状是否获得改善？
使用这种指导方针，并以工业化学物氯乙烯作例子（请参阅第七章），我们就可以看出如何去考虑这些证据（证据力），并作出致病的结论：
1.不同国家的调查人员都发现，他们的病人全都暴露于氯乙烯，并罹患相同的肝癌。
2.血管瘤这种特别的癌症，在一般人口中的发生率相当低，但在工业界开始使用氯乙烯后，这种癌症的发生率马上增加。
3.化学物暴露的时间，和几年后在这些暴露者身上出现肝癌，有某种关系存在。
4.暴露的程度和肝肿瘤的发生之间有某种关系。
5.血管瘤只出现在氯乙烯暴露的工厂工人身上。
6.氯乙烯已经被确认会对肝造成影响。
7.化学物已经被确认会造成癌症。
8.会影响到肝的其他化学物也会造成癌症（如黄曲毒素）。
9.对工人提供保护后，工人的氯乙烯暴露程度随之减少，工人生病的情况大为降低。氯乙烯被发现也会在实验室动物身上引发相同影响，现在这种情况发生的机制已经公式化。
从证据来看，氯乙烯似乎确实会产生某种不好的效应，它的使用应该受到管理，应该保护工人不暴露于氯乙烯，这是必然的结果。
其他也显示出暴露于某种化学物和症状有强烈关系的疾病，就是沙利窦迈造成的婴儿营养不良，以及跟石棉有关系的癌症（间皮细胞瘤）（请参阅第三章和第七章）。所有这些例子的疾病或不良效应，都是相当罕见的疾病，这都有助于发现和诊断出病因。
流行病学研究可以用几种不同的方式进行：“回顾法”，把已经暴露于某种化学物中的人口当作研究对象；或是“预期法”，从某些人口一开始暴露时，就对他们展开研究。回顾研究也被称作“病例对照研究”（case-control studies），将已经暴露于化学物的那一群人的发病率和对照组的那一群人作比较。大部分意外暴露事件的研究，都是采取回顾研究法。预期研究法也被称作“世代研究”（cohort studies），暴露的那一组人会被长期追踪，他们发病的次数会被拿来跟对照组作比较，对药物可能产生不良效应的研究，通常属于这一类。另外还有“代表性研究法”，就是评估某种疾病在已经暴露的那一群人当中的流行程度，以及“生态研究法”，比较某种疾病在可能有某种化学物潜在暴露的某一特定地区的发生率，以及没有化学物暴露的另一地区的发生率。
这些研究的设计相当重要，对照组和暴露组的人选都要是同一性别，年纪和生活形态也应该尽量相似。建立与解释流行病学研究的人，一定要了解会造成偏差和任何干扰因子的来源，例如被研究人口中有哪些成员抽烟或喝酒，尤其是在评估癌症或肝病的发生原因时。
在预期性研究中，例如在评估药物的不良效应时，不会给对照组（他们可能罹患跟这种药物有关系的疾病）这种药物，而是给他们“假药”，称为安慰剂。最理想的情况是使用双盲法，自愿者和病人都不知道他们服用的是不是真药，甚至连研究人员也不知道。安慰剂是一种没有作用的物质，或是不会产生跟接受调查中的药物相同效应的物质，但服用这些安慰剂的病人或自愿者可能会说，他们在服用后出现不良反应，或者他们也会宣称，这种安慰剂会产生他们想要的效用，减轻他们的病情，这就是所谓的“安慰剂效应”（the placebo effect），这显示有些效应只是因为我们预期它会发生而发生，而不是因为真正的原因而发生。从流行病学研究中取得的资料，可以用来研判是不是有某种化学物暴露的风险，这可以量化成胜算比（odds ratio）、相对风险（relative risk）和绝对额外风险（absolute excess risk）。
流行病学调查的结果可以拿来分析，看出某种疾病在暴露组中发生的几率是否真的比较大（也就是说，可以从统计数据上看出来）。不过，如果是采取回溯研究，由于这种研究法比较缺乏管控，也欠缺对某种化学物暴露的信息，所以只能单纯显示出某种疾病在被假设暴露于某种化学物的这一群人当中的发生率比较高，这并不能当作因果关联的证据。布拉福?希尔的指导方针和柯霍假设都必须同时采用。如此一来，生物学和科学的赞同性就可以同时显示，也许在统计数据上可以看出某种表面关系，但并不会出现因果关系，也就是说，它们可能只是巧合，而不具有因果关系。
流行病学研究的困难（尤其是回溯研究），在于化学物暴露的资料相当少。因此，虽然可能有证据显示某种化学物曾经存在于环境中，但经常无法证明罹患某种疾病的患者曾经暴露于该种化学物中。如果这些证据够强（例如符合布拉福?希尔提出的多项标准），像氯乙烯的情况，那就可以合理地确定这种化学物就是造成疾病的元凶。在调查某个特定地区某种疾病的发生率，并且企图把这个数据和此一地区的某种可能暴露来源挂钩时，这种因果关系的问题尤其明显。例如，曾经有研究显示，某处核电厂和核处理设施附近村庄的儿童罹患血癌病的比例稍高。虽然这在统计上有其意义，但毕竟这个村庄里的血癌病例只有少数几个人。造成血癌的原因很多，所以要证明它的真正病因，相当困难。虽然也许可以达到一些标准，但其关联性不够强，而且找不到这些孩子遭到暴露明确且看来合理的途径。因此，只有统计数据还不够，也不能用来确定指认这种疾病的元凶。某一特定地区人口中发生血癌，原因可能很多；核辐射是造成血癌的原因之一，但并不能就说，这是此一地区发生血癌的原因。另外还有其他天然的辐射来源，像氡气（radon gas）可以从地下岩层向上渗透进入住家。这处核电厂附近地区的血癌病例较多，可能只是巧合，而不具因果关系。
由化学物引起的很多疾病，可能还有其他致病原因。癌症不是一种单一疾病，而是有很多种，而且一般来说，化学物只会造成单独一种癌症，而不是好几种。即使如此，在整个人口中，通常还有背景发生率存在，想要表现出发病率增加，在统计上来说，有时候相当困难。其他像畸形胎儿或肝病，也有很多成因。
回溯研究法还有另一个困难，从受到暴露到发生疾病（特别是癌症）之间的潜伏期可能相当长，所以很难在因果之间建立起相互关系。跟受到高控管的动物实验不一样，人类环境与工业化学物的暴露，经常是长期性的，而且可能断断续续，而非随机发生。这使得要找出真正的暴露者更为困难。意外暴露于化学物，不管是短暂还是长期性的，通常只能采取回溯分析，因此测量暴露值的机会，通常早已消失不见。
设计不科学或是执行得很差劲的流行病学研究，所取得的资料可能不可靠，这些资料可能会错误地要一般大众安心，或是对化学
风险的计算
胜算比：这是暴露组和对照组人口罹患疾病的风险比例。
计算公式：A×B / C×D＝胜算比
A是暴露组人口中的病例数，
B是未受到暴露的对照组人口中没有罹患这种疾病的人数，
C是暴露组人口中没有罹患这种疾病的人数，
D是未受到暴露的对照组人口中罹患这种疾病的人数。
假设对照组100 000人中有5个病例，暴露组100 000人中有10个病例，计算出来的胜算比是10 ×99 995 / 99 990 ×5＝2
相对风险：这是暴露组和未暴露组罹病人数的比例。
计算公式：A / B
A是整个暴露组人口中罹患这种疾病的人数，
B是整个未受到暴露的对照组人口中罹患这种疾病的人数。
根据上面的例子，计算出来的相对风险是10 / 5＝2
绝对额外风险：这是把暴露组人口中罹患这种疾病的人数，减去未受到暴露的对照组人口中罹患这种疾病的人数。
计算公式：A - D
根据上面的例子，绝对额外风险就是：10－5＝5 per 100 000
也就是说，每100 000人的绝对额外风险是5。
物作出不必要的警告。但是，一般大众如果怀疑他们受到某种化学物的毒害（如美国爱情运河社区事件），他们便会要求进行这样的研究。他们并不明白，即使在人口调查中发现某种疾病的发生率比预期的高，甚至即使这些病人当中确实有一些是真的暴露于某种化学物，还是无法证明这种化学物就是致病元凶！
当然，即使没有认定确实的病因，还是应该继续采取后续行动。在19世纪，史诺医师虽然无法确定伦敦霍乱大流行的真正病因，但他和其他人通力合作，改善霍乱流行最严重地区的供水品质，结果让这个地区内感染霍乱的人数因此大为减少。
但是，当因果关系相当薄弱时，可能会花了大钱还得不到改善（请参阅第五章爱情运河社区案例）。虽然流行病学研究相当有用，但在大部分的风险评估里，它只被当作动物研究的一个额外参考，因为流行病学研究没有充分的暴露资料，而且缺乏合适的对照人口。
最后，跟人口研究（或是以同样方式进行的野生动物调查）有关系的另一个问题就是，人口经由水、食物或空气而暴露到的化学物并不是只有一种，而是很多种混合在一起。这种混合物可能各地区各自不同，因此，接受某种化学物暴露调查的同一个人，却可能出现很多种症状。这大大增加了情况的复杂性，更是目前各方感到关切，且觉得有研究兴趣的课题。雌激素化合物就是跟这个有关系的一个特定研究领域，也就是所谓的“性别变换物”（gender bender）。科学家一直在怀疑，每一种化学物单独存在，可能没有足够力量造成任何效应，但如果几种化学物结合起来，便有力量引发重大效应。虽然这种情况可以在实验室中制造出来，但目前为止，只有少数证据可以证明环境中的化学物可以对人类造成这样的影响。但药物却可以如此，某一种药物可以影响到另一种。环境或工业化学物的暴露，也可能影响某种药物的毒性。
用动物评估化学物毒性
道德上和法律上对人类化学物暴露的诸多规定，以及在使用既有人类暴露资料时，一定会碰到一些限制和不确定因素。因此，科学家们会以动物实验来确认大部分化学物的危险性，以及判定它们的毒性。这使很多毒物学家（专门研究及评估化学物风险的科学家）处于两难处境：一般大众认为所有的药物应该都是安全的，所以坚持要求了解可能暴露的化学物会产生哪些不良效应，但同时却有很多人要求不要用动物做实验。
目前在很多国家中，都已经限制在生化研究中使用动物。在这方面，英国法律是全世界最严格的：所有想要利用动物进行实验的科学家，都必须持有个人执照，整个过程和实验必须事先获得内政部督察员的许可，并要取得实验许可。所有科学家被要求必须遵守三R——减少（reduction）：设法减少使用动物做实验的次数，每次进行实验之前，要先确定是不是有必要使用动物；改良（refinement）：设计出更好的实验方法，不但可以减少使用动物，也能够减少动物在实验中受苦；取代（replacement）：使用替代品，只要可以，就尽量使用试管实验。
以某些化学物来说，尤其是药物，可以减少动物实验的次数，因为一些类似的化学物可能以前就做过动物实验，或是同样的化学物以前就曾被用在另一项用途上。好的实验设计，或是使用更精密的方法来减少错误，都可以减少使用动物来进行实验的必要性。使用其他代替品的情况也越来越普遍，像使用单独的动物器官、组织、细胞或细胞的一部分，以及人类的组织等。一些新药的新陈代谢生成物，现在至少有一部分可用分离出来的细胞进行研究，因为人类酶可以在这些细胞里培养出来。某种药物对特定受体的反应，也可以进行试管研究，在制药业里，已经越来越多这样的试管研究。
这些例子都有明确目标和结论，但在评估毒性时则困难得多，至少以目前的信息来说，已知的受体都很少涉及毒性效应，而在细胞内和身体内，化学物要攻击的潜在目标则有很多。
大多数安全评估的第一阶段都是急性中毒检测，在这阶段里，多只实验室动物（通常都是老鼠）分别给予单剂的化学物，但剂量各不相同，并把在它们身上观察到的任何中毒或不良反应记录下来。之后，这些动物全都会以人道方式用麻醉剂将它们杀死，再进行解剖，所有器官和组织全都取下处理，再由病理学家用显微镜检验。目的是要看出动物对这种化学物的不同剂量是否有不同反应。所以，实验目的并不在于要毒死这些动物。（恶名昭彰的LD50实验中，一半的实验动物都接受致命剂量的化学物，像这样的实验，必须要接受法律规范，目前在大多数国家里都已不再采用。）
根据接受实验的化学物种类，以及它们的使用方式，用单一剂量来测验毒性，可能就已经够了。不过，其他的化学物，像药物，可能就需要进行更广泛的实验，例如在更长的时间内，一再重复给予相同剂量，并对一种以上的动物进行实验。重复给予剂量的方式，一般是把化学物注射到动物血中。每隔一段时间再抽血检验，并参考多种变量，这可以显示出，这种化学物是否会对动物产生任何不良反应。
血中的化学物含量也必须加以测量（了解化学物的暴露度）。对于药物，一般必须进行更专业的研究，像评估它对生殖过程、胚胎和新生动物的影响，并要据此研判这种药物最后会不会造成癌症。如果动物身上出现任何不良效应，则这样的效应应该和它的剂量及血中的化学物浓度有关。
风险评估需要哪些信息，得依化学物性质而定。某种可能会被释放到环境中的化学物，除了必须对植物进行实验之外，还必须在多种动物身上进行实验，如蚯蚓、蜜蜂。药物则应该在哺乳动物身上进行实验，通常先是老鼠，然后是狗，取得安全性与剂量的资料后，还需要把这样的剂量给予几位人类自愿者试用，这就是第一阶段临床实验。一定要先取得这种药物的毒性相关资料，以及知道它是否造成任何突变，然后才能把这种药给自愿者服用（请参阅第三章）。对人类自愿者进行的研究，将可以显示出这种药是否有效，以及是否会产生任何不好的副作用（第二阶段）。如果事先已经知道这种药对动物有什么效应，在自愿者服用后，必须对他们进行更严密的监控。现在都尽量提早在人类自愿者身上进行实验，减少使用动物的次数。
第二阶段临床实验结束后，就要把药给很多位病人试用（第三阶段），如果被认为有效，且没有出现重大的不良反应，管理单位就会发给许可，例如美国食品药物管理局，或是英国的医疗及保健产品管理署（Medicines and Healthcare Products Regulatory Agency，简称MHPRA），这种药就可以上市出售。过了这个阶段后，这种药仍然会继续受到监控，开业医师和各科医师在发现病人出现任何不良反应时，马上要向有关单位报告（第四阶段）；有时候，要一直到这阶段才会出现不良反应。30年来，至少有2.6%的药物因为上市后发现有不良副作用，特别是对肝有不良效应，而被勒令回收。这是因为上市后，服用这些药的人数（通常有好几百万人），远远超过先前临床实验的自愿者人数。
药物对人类影响的评估，相当直截了当，而且，我们已经讨论过，在这方面，流行病学研究算是相当有效，例如给予病人一定剂量的药物后，进行预期性、世代研究。不过，在评估其他化学物的各种反应时，则较困难，因为在大部分情况下，都还要先估计它们的暴露程度，而且很可能估计不出来。在管理良好、负责的化学公司里，通常会定期采集公司员工的血液和尿液进行检测，或是检测公司的空气样本。
使用试管实验评估化学物的危险
有什么研究可以不必使用动物？那就是试管实验了。这种研究通常取自动物分离出来的细胞，例如老鼠或人体细胞。这种初代细胞（primary cell）主要取自意外死亡的遗体捐赠者，或是取自器官移植手术时的某种器官。这些细胞无法长期保存，即使极速冷藏也不行；在实验室培养时，也会发生变化。在培养时，它们无法正常分裂，不会存活太久。它们可以使用的时间只有一两天，但从人类或动物体内切除下来的癌肿瘤“细胞株”（cell line），可以在培养液中成长，可以永久保存下来，还会一直分裂下去。于是它们被广泛使用，可以随时从供货商买到，可以极度冷藏。细菌是试管实验中用来评估化学物毒性的另一种细胞，主要用来评估化学物造成DNA突变的能力。
初代细胞主要来自肝，因为最容易从肝取得，而且从肝取得的初代细胞绝大部分都相同，不像从其他器官取得的细胞混合多种不同的细胞。初代肝细胞最可以代表整个动物的器官，不过，这些细胞也只能显示出化学物对肝的影响（如果有的话）。它们不一定能够预测对其他器官或组织的影响。另外，从各种研究中已经可以看出，即使这些分离细胞在实验中对化学物会产生反应，并不一定代表动物或人体中的细胞也会产生相同反应。分离出来的细胞通常不太敏感，有时候需要使用高分量的化学物才能引起反应，这种分量可能是使活体产生反应的好几倍；被分离出来的人类肝细胞暴露在乙酸氨基酚时，造成它出现中毒症状的剂量，至少是中毒者出现肝受损症状剂量的10倍。跟试管中的细胞不一样，动物体内中，一个细胞四周还有很多细胞，可能还是不同种类的细胞，而且还接触到血液，血中含有荷尔蒙和其余能够影响细胞的物质，这也许是造成不同反应的原因。如果试管中初代细胞的反应和动物体内器官的反应不一样，细胞株的反应则会更不相同。细胞株是从肿瘤中分离出来的，不是正常组织，但它们却可以显示出某种化学物是否对所有细胞都具有毒性，细胞株对于想要从好几种等待上市的药物中检验出最没有毒性的，相当有用，细胞株也可以用来研究抗癌药的效力。
用细菌进行实验，例如著名的阿米巴变形虫实验，以及对哺乳动物细胞进行的实验，都用来显示某种化学物是否能够破坏DNA造成突变。在细菌实验中，必须加进从哺乳动物（通常是老鼠）肝里取出的萃取物，用来提供酶，把化学物转化成可能会和DNA产生反应的生成物。
案例：实验方法上的特别警示
某家制药公司正在试用某种新药。第一阶段，是对分离出来的肝细胞进行试管实验，结果发现，这种药并不会对这些肝细胞产生毒性。接下来把这种新药用在实验室动物身上，却发现它会破坏肾上腺（很靠近肾脏），于是从肾上腺取出细胞取代肝细胞进行试管实验，果然如大家所预测的，这些肾上腺细胞会被这种新药破坏，肾上腺细胞无法解除新药的毒性，但如果肝细胞的解毒能力也被封锁，它们同样会受到这种新药的影响。如果只是使用单一细胞测试化学物毒性反应，这个例子中所说的中毒事件，很可能就会发生在人类身上。
可能会接触到我们皮肤的化学物，则需要和皮肤细胞进行实验。人类皮肤细胞很容易取得，而且可以在试管中使用，目前试管实验已经用来取代以前的活体动物实验，有时候，也会用人类自愿者来进行实验。这样的实验可以看出，某种化学物是否可能直接伤害皮肤。
虽然试管实验能够解决化学物安全评估上的一些难处，但仍无法完全取代动物实验。很多化学物之所以有毒，是因为它们会影响到整个器官或系统，而不单单只是细胞个体。跟大多数哺乳动物一样，人体是相当复杂的系统，对化学物的反应有很多种不同的方式，绝非一两种单一细胞所能表现出来的。体内细胞都有某种相似之处（例如全都有细胞核），但脑部细胞和肌肉细胞还是有很大差异，否则我们就无法思考了。不同种类的细胞各有不同的专门功用，这也使得它们成为化学物以某种特定方式攻击的目标，特别是它们的代谢能力各不相同，有些细胞可能就无法像肝细胞那样解除化学物带来的毒性，这会在下面案例的故事中说明。如果化学物的安全性只能经由试管实验方式来进行评估，那么，这个世界将会变得极其危险！
小虫揭发大秘密
有一种学名叫做Caenorhabditis elegans的线虫，常常被生物学家和生化学家拿来作研究。他们并不是想要了解这种小虫，而是因为这种线虫是很简单的生物，每只大约只有900个细胞，而且细胞完整的基因码已经被破解，它的一些生化特质和人类并没有什么不同。因为已经知道线虫的基因如何控制它的细胞和行为，因此，科学家就可以研究化学物对个别细胞的影响，并可推论这些影响和生化变化的关联。科学家也可以改变线虫的基因码，使它的某种新陈代谢过程消失或改变。这种简单的线虫，可能改变我们对化学物危险性与安全性的评估方式！
由于系统性不足，从试管实验中取得的信息，通常只会是整体中的一小部分。动物是由不同种类的细胞聚集，形成很多不同器官和组织，构成一个整体，这些都会受到血液中的荷尔蒙和其他物质的影响。有些毒性是因为这个整体遭到干扰而产生，其余的毒性，则可能是血流和心跳频率改变而造成的结果，这些效应都无法在试管中复制出来。
不过，试管实验的重要性在于警告毒物学家注意这些化学物可能对整只动物产生的毒性反应，或者也可看出这种化学物的潜在毒性有多大，在和已经研发完成的某些药物比较之后，也可以判断某种还在实验中的药物是否值得再继续研发。基于这些原因，评估化学物安全性时，将会有越来越多的科学家使用试管实验。但试管实验还是不能取代对整只动物进行的化学物效应实验，我们在本章后面还会看到，进行风险评估时，这样的实验是必要的！
利用不同种类动物评估化学物的危险性
除了哺乳类动物和它们的细胞之外，其他非哺乳类动物有时候也会被用来评估化学物的毒性，例如水蚤、鱼和线虫。它们会被用来评估环境中某种化学物所造成的危险性，它们可以提供有用的信息，让我们研判这些化学物是不是也会对哺乳动物造成中毒效应。主管单位也会要求利用这些动物进行实验。
安全评估与安全评估带来的好处
如果在1930年代可以取得相关毒性资料，像TOCP这种化学物可能就不会被当作牙买加生姜萃取物的溶剂，还供人饮用（请参阅第十章），二乙二醇也不会被用来加进磺胺这种药中（请看下面说明）。
知识匮乏的危险
1937年，第一种磺胺类药剂磺胺（sulphanilamide）上市，用来治疗细菌感染。把磺胺溶进二乙二醇再加上调味剂和色素，被视为是灵丹仙药。制作这种药剂的制药公司，只知道二乙二醇是很好的溶剂，却对它的毒性一无所知。媒体报道有人在服用这种处方药后死亡，共造成76人死亡，至少100人病倒，但幸好及时找出原因。磺胺并没有被禁，因为它对治疗致命感染很有效。值得注意的是，这种药物对人类的致命剂量从大约30克到280克，相差将近10倍，说明人类个别体质的差异很大。
化学物尚未上市也尚未被核准当成药物、工业及家庭用品之前，必须先在动物身上进行实验，这除了是法律规定之外，这样的安全性评估实验往往会产生很多助益。
图15：化学物的剂量与剂量所造成反应的关系。曲线B显示出不会造成效应的剂量（用箭头表示），以及会造成最大效应（百分之百反应）之间的关系。
急诊室医师在治疗因为某种药物或化学物中毒的病人时，如果已经拥有这些药物或化学物的相关资料，知道它们是在什么剂量下造成中毒，医师就可以对中毒病人作更有效的治疗。波帕灾难事件发生时（请参阅第七章），因为对造成意外的异氰酸甲酯的毒性缺乏认识，导致对中毒民众作了不适当的治疗。动物在出现中毒症状时的血液检体资料，对医疗人员的帮助特别大；中毒者送到医院时往往已经昏迷，究竟服用了多少剂量药物或吸进多少有毒化学物，经常都不知道，这时可以抽血检验血中的化学物浓度，再和先前动物实验中的相关资料作比较，就可以知道中毒者的中毒情况有多严重。之前人类或动物对药物与化学物的暴露信息，也可以被拿来应用。在评估化学物对动物产生的毒性实验中获得的信息，有时候也可以用来作为开发解毒剂或是改良解毒剂的根据，用来对付有毒化学物，像乙醯对氨酚、氰化物、路易士毒气、甲醇以及乙二醇等等。
剂量与反应（症状）之间的关系，以及这种关系的门槛，在判定化学物暴露的风险时相当重要。法律规定，药物、食品添加物以及食品污染物，都必须进行安全性和风险评估，以便据以制定暴露上限值，建立剂量与反应（症状）之间的关系，用图表来表示就是所谓的“剂量—反应”曲线（图15），显示出化学物在什么剂量下不会造成反应，在多高的剂量时会产生最大的反应，这是用视觉方式来呈现巴拉塞尔士原则：在某些剂量下，所有化学物都有毒；在某种剂量下，化学物不会出现任何效应。
“剂量—反应”曲线
某种化学物的暴露程度与有害反应之间的关系，在了解毒物如何发挥效应，以及评估它们是否会构成风险时，扮演非常重要的角色。给予一群个体（人或是实验室动物）不同剂量的某种物质，从典型的曲线图中可以看出那些人（或动物）表现出的某种特别反应（例如在喝完酒后出现酒精反应），或是某个特定个体表现出来的反应程度（例如因为喝酒使反应时间延后）。在知道这种曲线的形状后，我们就可以预测某种化学物在不同剂量下会产生如何的反应，例如从图15的曲线图里，我们可以看出50%的个体在摄取大约3.8克某种化学物时，就会出现反应，而在1克或更低剂量时，不会出现任何不良效应。图中箭头指出的点，叫做“无明显有害效应剂量”（NOAEL）。这个无明显有害效应剂量就是门槛，用来评估化学物的风险。
就某种毒性效应来说，特别是癌症，某些科学家认为并没有门槛存在，它的“剂量—反应”图，应该如同图15中的A曲线。由于某些化学物会和细胞中的DNA分子产生反应，理论上只要一个化学物分子就足以造成某种效应。科学家之所以会有这种想法，可能是看到把个别细胞暴露于辐射的实验结果。但还是有一些管理机构，例如美国，根据这项假设来对化学物进行风险评估。
如果曲线A是正确的，则表示任何剂量都会造成效应，也就是没有所谓的安全剂量。这是正确的吗？并不是每个人都相信这种假设，即使是毒性很强的毒物，还是会有一些障碍可能减少这些化学物被吸收进入体内，即使理论上一个化学物分子就足以造成某种效应，但单单一个分子进入体内，抵达它要攻击的目标，并且造成足够的伤害，这样的机会几近于零！
举个例子对此加以说明：假设吃下遭到某种致癌物污染的食物，它含有1毫克致癌物，但只有1%（0.01毫克）被吸收进入体内，而又只有1%（0.000 1毫克）被代谢成有毒（致癌）物质，在这些有毒物质中，更只有1%（0.000 001毫克）抵达攻击目标，例如DNA。在这整个过程中，致癌物所造成的伤害，其中有99%会被人体修复，只有抵达目标的0.000 000 01毫克致癌物具有破坏力。这表示在原有的1毫克剂量中，最后只有亿分之一抵达目标造成伤害，而它对DNA造成的伤害不会达到造成癌症的程度。
这虽然只是个例子，但显示出即使是有毒化?物，仍然有一个产生有毒效应的门槛。但问题是在技术上不可能找出在很低剂量时造成的效应，剂量效应Ａ曲线最底部的真实形状是不知道的。不过，实验资料是确实存在的，并且支持这样的理念：和DNA交互作用的致癌物确实有门槛存在。虽然技术上有困难，但仍然有必要将效应出现的那一点，推论作为曲线的零点位置。但由于癌症风险有时候就是根据这种曲线图来判定（这也是最引起争议的判定模式），所以这样的判定并不被认为很正确。
了解“剂量—反应”关系可以让毒物学家建立起一个门槛，找到不会造成不良反应的剂量，这对于风险的正确评估相当重要。从“剂量—反应”关系取得的信息，可以被用来决定某种药物的疗效指数（therapeutic index）及它的安全边际。指数越高，出现毒性效应的剂量和治疗效应之间的差别也就越大，这也被用来作为风险评估过程的一部分。
门槛是指根据“剂量—反应”曲线来决定毒性效应开始变得明显的那个剂量，并在风险评估过程中使用。利用这个门槛值，再加上安全因素，就可以决定食品添加物每日可接受的摄取量（ADI）、某种食物污染物的每日可忍受摄取量（TDI），或是工业化学物的临界值（TLV）。临界值是美国的用法，英国称之为最高暴露值（简称MEL）。以药物来说，一定要先取得动物在什么样的剂量下才不会产生不良反应的信息，才能让人类自愿者接受该种药物的临床实验，而临床实验则可以让科学家直接看出某种药物在什么剂量下不会在人类身上产生不良反应。就某些药物来说，在病人身上造成某
风险评估使用的术语
疗效指数（Therapeutic index）：在把某种药物给动物服用后，造成50%受试动物产生毒性的剂量（半数中毒剂量，简称TD50），以及会对50%受试动物产生治疗效果的剂量（半数治疗剂量，简称ED50），这两者之间的比例就叫做疗效指数。指数越大，药物的安全性越高（也就是说，不是ED50数字很小，就是TD50数字很大）。
安全边际（Margin of safety）：给予某种药物之后，1%受试动物毒性效应剂量，和99%受试动物疗效剂量之间的比例。数字越大，药物越安全。比疗效指数更有差异性。
每日可接受摄取量（ADI）：在一个人的一辈子当中，在不会出现可被察觉出来的健康风险之下，每天可以摄取该种食品添加物的剂量。计算公式如下：ADI＝无明显有害效应剂量（NOAEL）/ 安全系数（安全系数通常是100，某些情况下可能高达1 000）。
每日可忍受摄取量（TDI）：在一个人的一辈子当中，在不会出现可被察觉出来的健康风险之下，每天可以摄取该种食品添加物的剂量。计算公式与ADI相同。
临界值（TLV，美国使用），最高暴露值（MEL，英国使用）：大部分工作人员每天可以暴露在空气中的该种化学物中，而不会产生不良效应的最高浓度。计算公式与ADI相同。
些反应，其实是这种药物发挥疗效的一部分，所以像这类药物的实际使用剂量，一定要控制在可以发挥疗效，却又不造成毒性的范围内。药物必须进行比大部分化学物更广泛的安全评估。
这些数值是人们在接触食物、饮水和工作场所时，所估计出不会产生明显风险的化学物暴露值。
接着我们来看一些例子。第一个例子说明对于化学物贫乏的科学知识及保守不知变通的处理方式，可能造成的问题。
糖精的故事
糖精迂回曲折的故事，是化学物进行风险评估时可能产生问题的最佳说明，也可以用来说明风险评估过程应该是一种合乎理性、科学性的过程，同时兼顾很多安全因素。我们已经在第十一章浅谈过糖精的故事，关于这个故事，我们从1970年代谈起，当时使用糖精的人数越来越多，加上一篇报告指出某种甜味剂是致癌物，于是促成对糖精进行更进一步研究。
在1970年代初期，至少对糖精进行了12项动物研究，食品药物管理局并在1974年作出结论：“未发现足以对糖精安全性产生疑问的证据。”接着，有一项研究让老鼠持续两代暴露于糖精，结果发现膀胱肿瘤，但只出现在给予高剂量糖精的一些雄鼠体内；另一项研究也发现类似肿瘤，但只发生在一只给予高剂量的老鼠体内。因为这些发现，食品药物管理局提议禁用这种甜味剂。民众反对声四起，美国国会作出反应，暂缓执行这项禁令，让科学家有时间再进行更多研究。这些研究最终得出一些很不错的资料，可以用来进行风险评估。
糖精的风险评估
食品添加物或污染物的风险评估需要大量信息，通常来自上面介绍过的毒性或安全性评估研究，来自被视为“最佳”的研究，最符合公认科学标准的一项或多项研究。具体而言，必须达到以下这些明确的标准：
1.一定要使用足够数量的动物来进行实验，产生的研究结果才具有科学意义。
2.必须分次给予不同剂量，才能显示出化学物剂量与动物产生反应之间的关系。
3.这些动物必须获得良好照顾，且都很健康。
4.必须正确进行生化和病理分析。
虽然研究结果可能出现几种不同效应，但从这些研究取得的资料，应该可以建立起一个剂量门槛。根据这个资料，接着就可以估算出无明显有害效应剂量，并用来决定这种化学物的每日可接受摄取量。
1983年终于取得对糖精的安全评估资料，并希望能够让食品药物管理局根据这项资料而取消对糖精的禁令。这项安全评估确定了糖精剂量与雄鼠出现膀胱肿瘤（反应）之间的关系。虽然发现糖精能够在老鼠体内造成肿瘤，但以下几点是在风险评估时必须考虑的几项要点：
1.糖精不会被新陈代谢，也不会和DNA产生反应。虽然它在试管实验时会造成突变，但这种情况只会在剂量相当高的情况下发生。结论是糖精不是基因型致癌物，但必须制定糖精的剂量门槛。
2.研究发现，日常饮食中若含有3%糖精，就会出现膀胱肿瘤，因为如此的高剂量会对动物造成肉体伤害。
3.只有雄鼠会出现肿瘤；雌鼠和其他动物则不会出现这种反应。只有从一出生就给予糖精的老鼠才会发生膀胱肿瘤，成年后才接受糖精的老鼠则不会。
4.研究也发现，在导致膀胱肿瘤发生的情况下，膀胱里会有矿物质沉淀（小结石）现象，这就是造成老鼠膀胱癌的原因。
5.另外针对人类糖精暴露量进行的多项广泛研究显示，使用糖精和人类膀胱癌没有关系。
基于以上这些理由，联合国粮食及农业组织（FAO）和世界卫生组织（WHO）专家组成的食物添加物联合委员会（JECFA）认为，老鼠出现膀胱肿瘤和人类没有关系。于是这个联合委员会和欧盟食品科学委员会作出结论，认定糖精没有危险，并且准许使用。美国食品药物管理局也在1991年撤销对糖精的禁令。
根据以上研究，在饮食中含有3%或更多的糖精时，动物就会开始出现不良反应，所以糖精的无明显有害效应剂量制定为饮食的1%，相当于每千克体重500毫克糖精，也即一个人一天要喝上大约200罐低卡饮料！每日可接受摄取量则是用无明显有害效应剂量除以安全系数，安全系数是100。
ADI＝NOAEL／安全系数
以糖精来说：
ADI＝500毫克每千克体重／100
或是
每千克体重5毫克
安全系数为何是100？第一，这个系数主要考虑到安全评估实验是用动物完成的，但人类可能比动物敏感，所以这样的安全评估结果，跟用人类完成的评估结果是不一样的，这个系数因此被定为10。第二，安全系数还考虑到人类敏感度彼此各不相同，有人对某种化学物的敏感度远超过其他人，这个系数也被定为10。所以，整个安全系数就是100（10×10）。从对人类和动物进行的回溯研究中取得的资料，就必须根据这些系数（每一种系数可以再细分）进行确认和精算。有时候所获得的研究资料不够可靠时，可能就必须使用较大的安全系数，例如使用高达1 000的安全系数。
根据从老鼠身上得到的剂量—反应资料来推断，饮食中如果含有0.01%糖精，相当于一天喝两罐可乐，导致一辈子膀胱肿瘤的风险为2.5×10－10！这并没有考虑到以下几个事实：
1.膀胱肿瘤只出现在被经过特殊处置的雄鼠身上。
2.给这些老鼠摄取的糖精分量高得吓人。
3.没有人类出现这种效应的证据。因此，即使是如此保守的估计，同样仍会犯下不够谨慎的大错。
以上所举的糖精例子，可以看出食品添加物的风险评估如何进行，以及管理单位如何保守，虽然采取很高的安全系数，却还是犯了考虑不够周全的错误。在这个评估过程中，已经有人类使用糖精的资料可以使用。但现在，其他新的食品添加物必须等到已经在动物身上证明确实够安全，才可以获准使用。
如果这种新的食品添加物在安全评估过程中，会使给予适度剂量的成熟动物身上出现肿瘤，尤其是这种情况出现在不只一种动物身上，且造成肿瘤的机制与人类相似，则这种新的食品添加物便不会被列入风险评估，无法取得食品添加物的许可执照。如果某种食品添加物在动物身上造成的不良反应跟人类不同，而且被认为有剂量门槛存在，可以根据已有的资料定出它的无明显有害效应剂量，就可以根据上面介绍的方式，定出每日可接受摄取量。如果无法定出无明显有害效应剂量，就要使用一个很大的安全系数，这种食品添加物的风险就必须和它所能提供的好处同时加以考虑。
食物污染物风险评估
我们在第五章已经看到，戴奥辛（或是TCDD）是从工业制造过程中产生的化学污染物，会出现在环境中，也会有很少量出现在一些食物中。像美国食品药物管理局或英国的食物标准局（Food Standards Agency，简称FSA）这些食品管理单位，如何决定这种化学物的每日可忍受摄取量？
在科学文献中，对于戴奥辛会在各种不同的动物身上造成哪种毒性效应，有相当多的讨论和记载，政府相关单位也对这些文献详加研讨过。其中一些最合乎科学标准的论文被选出来，再交由专家委员会进行讨论。如果这些论文中包含有对不同剂量所造成的效应的研究报告，就可以据此估计出无明显有害效应剂量。如果这些资料不够详尽，而且没有指出剂量门槛，就必须使用会造成毒性效应的最低剂量来制定剂量下限，这就是所谓的“最低明显有害效应剂量”。戴奥辛这种化学物会造成多种不同的效应，因此，管理单位和专家委员会就会采用最敏感的参数，以戴奥辛来说就是对生殖系统造成的效应。由于没有“无明显有害效应剂量”，管理单位便会对戴奥辛定出“每日可忍受摄取量”，计算公式和糖精一样：用安全系数来除（通常就是100）；如果采用的是“最低明显有害效应剂量”，那就要再使用额外的系数。
续如果还有更进一步的科学论文发表，指出还有比先前认为的更低剂量会造成毒性效应，或者出现其他毒性效应，这些数据可能就会被采用，如果必要的话，它的每日可忍受摄取量就会被更改（戴奥辛就曾出现这种情形）。原则上，在制定一种工业化学物的临界值时，也是采取相似的做法。
因为使用了安全系数，所以制定的标准是很谨慎的，尤其是使用1 000或更高的安全系数。动物会出现不良反应，通常是因为不断暴露于某种化学物的缘故，而不是只暴露一次，这和只是因为吃了被化学物污染的食物而造成的偶尔暴露，并不相同。
如果某种毒性效应有门槛存在（或是假设有这样的门槛），就可以采取这种做法，但如果癌症是最后的结果，有些管理单位就会假设没有门槛存在。如果某种化学物没有门槛，则表示，这种化学物在任何剂量下都可能有毒。这种做法的理论基础，就是假设只要单独一个分子就足够造成毒性反应，因为理论上它只要能够抵达一个细胞中的DNA，就能够造成突变而导致癌症。
很多科学家对这种做法越来越觉得不满，因为很明显的，化学物能够造成癌症的机制有很多种。即使那些化学物会破坏DNA，并造成突变，但这些伤害都是可以修补的，细胞会通过细胞凋亡机制把DNA受损的细胞除掉，大部分DNA都是多余的，而受损细胞一定要经过分裂后，才能变成肿瘤，改变后的细胞（也就是癌细胞）也会被免疫系统除掉。此外，化学物想要造成癌症，一定要先进入人体的细胞内，但人体有很多障碍可以阻止化学物进入，细胞膜会形成一道防线，血液能够除去化学物，并会把化学物排泄到尿液中；人体还有一些机制，可以把化学物排出细胞外，新陈代谢则可以解除化学物的毒性。化学物想要进入人体，并且造成毒性效应，就好像是几名士兵企图攻进防卫森严的堡垒：他们必须通过地雷区、翻越高墙、越过壕沟、跨越更多高墙，才能进到神经中枢，而在这样的进攻过程中，他们会不断遭到敌人攻击，最后只有少数几个能够成功，甚至有可能全军覆没。所以，事实上，如果是很少量的化学物，根本不太可能造成足够的伤害，并导致癌症发生，甚至即使人体本身没有上面提到的修复与排除机制，也是如此。所以，从普通常识来判断，确实有门槛存在。
然而某种化学物的“每日可忍受摄取量”或是临界值是如何制定的，管理单位又是如何认定没有剂量门槛？这需要动物（老鼠或其他动物）一辈子都暴露在大量（可能是高得不合理的分量）化学物里。剂量一定要很高，肿瘤的发生率才会比那些未接受化学物暴露的对照组动物高出很多，例如高达5%—10%。这可能需要每千克体重100毫克的剂量，而食物污染物或食物中的工业化学物含量，可能只会造成人类一天暴露的剂量只有几微克。若用没有门槛的这种谨慎假设来推断，剂量—反应曲线的起始点就是零，从这条曲线来推断，理论上，在这么低暴露量的癌症发生率是可以判定出来的。相对的，使用某种癌症发生率来计算，就说百万分之一吧（这可能被认为刚好可以接受），就可以判定出会造成这种癌症发生率的暴露值是多少。
不过，这仍只是估计，因为并不知道曲线最底部（最低剂量）的形状，而且几乎可以确定一定会有剂量门槛。几乎不可能判定出在很低剂量时的癌症发生率，因为这需要很大量的动物，还要采取比目前更精确的肿瘤检测方法。因此有意义的推断是必要的，主要基于“剂量—反应”曲线从零开始的假设。这是很小心的做法，并没有考虑到现实的因素：虽然肯定有一个门槛存在，但基于相同的原因，这种门槛是不可能发现的。
表示肿瘤事实上是发生在比曲线零点位置更低的剂量时，这种推论也许表示，癌症的发生率可能是百万分之一，也就是说，在一辈子当中，每天暴露于某种剂量的某种化学物的一百万人当中，会有一个人因为长期化学物暴露而出现肿瘤。这样的风险或机会就是百万分之一，但这只是保守估计，是根据过度高估的发生率而来，真正的癌症发生可能比这个低好几倍。
用很高剂量对啮齿目动物进行研究的化学物当中，其中一半都被证实确实是致癌物质，包括天然化学物在内。在我们所吃的植物中自然产生的化学物，其中的一半都被证实会在这些啮齿目动物身上造成癌症。这是因为对这些动物使用了很高剂量，所以会造成跟低剂量时不一样的反应。这样的实验很粗糙且不精确，而接受实验的动物还是长时期不间断暴露在这些化学物中，并不是偶尔或间断暴露。管理单位这种极度谨慎的作风以及企图把化学物暴露值减少到不可能的低剂量的做法，是浪费时间和金钱，应该把这些宝贵资源用在别处。
至于工业化学物，情况可能大大不同，因为人类有可能暴露在很高浓度的这些化学物中（过去已经发生过多起这类事件）。利用动物研究来进行风险评估，比较可能得出更接近现实的风险评估?被广泛使用的工业化学物氯乙烯，就曾经在人类和啮齿目动物身上造成罕见的肝肿瘤（请参阅第七章）。将现有的几套动物实验资料，利用三种不同的方法进行分析，得出的致癌风险评估，跟从氯乙烯暴露者取得的流行病学分析资料得出的风险评估相似。但是其中有些分析方法是采用动物研究的资料，和已知的肝癌风险相较之下，风险还是比实际情况高估了。
但是，在让动物暴露于高剂量的已知致癌物质时，并不是所有动物都会发生肿瘤，因为动物个别体质不一样。人类彼此体质的差异更大，因此虽然有些人的体质可能比较敏感，但人类整体的癌症发生率更低。
人们如何看待风险？
人一辈子都会暴露在很多不同的危险情况下，这些都有不同的风险，例如每一次开车都有发生车祸并因此受伤或死亡的风险（这可以计算出来），其他交通工具也同样会有不同但可预知的风险，吸烟、滑雪、跳伞，也都有死亡、受伤或生病的已知风险。
我们可以自己选择是否要从事这些活动，并冒这些风险，即使并非一直都明白这些风险究竟有多大。并不是每个开车或搭车旅行的人，这辈子都会碰上车祸而受伤。如果质问人们为什么要吸烟，可能有人会回答说，有人一天抽两包烟同样可以活到八九十岁。他们知道自己本来可以选择避免伤害，但最后还是选择冒险，因为人们总会认为这类事情不会发生在自己身上。
只要不从事有任何风险存在的活动，我们当然可以减少生命的风险，但即使整天躺在床上不活动，也还是会有风险，例如因为长时间躺着不动，可能就会罹患血栓性栓塞症。生活本来就是充满风险，大部分人都已经学会接受这项事实。其中，使用化学物就是每个人天天要面对的风险。如果头痛或是觉得有哪里不舒服时，我们可能会服用阿司匹林，如此一来就是冒着很小却众所皆知的风险，因为阿司匹林可能会对我们造成伤害，有时候阿司匹林还会造成胃出血。我们可以减少这样的风险，只吃必要的剂量，并且伴着食物一起吞服，但如果我们不愿冒这种风险，那就完全不要吃这种药。生活及生活中的活动，不可能完全没有风险：没有绝对安全的药，也没有绝对安全的旅行方式，我们必须决定是否值得冒这些风险。
生活中不可能有绝对的安全，想要证明某种化学物、某种食品添加物、甜味剂或药物绝对安全，这是不可能的，我们只能证明它们都会产生某种效应。也许因为发达国家的生活环境比较安全，人们的寿命也比以前更长，所以人们开始更担心每天面对的小风险。如果生活状况是必须不停地对抗贫穷、威胁性命的感染与疾病，以及卫生情况很糟的环境，处于这种生活中的人们就不会去担心服用增进健康的药物的同时会有多少风险。
一般大众认知的风险，并不一定跟专家和政府认定的风险相等；每个人认知的风险，彼此也都不一样。有些人爬山时从不使用绳子，或是从事看来极其危险的高空跳伞，然而，这一批人可能会对其他风险大惊小怪，尤其是在面对他们无法控制的风险时。有些人也许不理会，或故意轻视吸烟可能致癌的风险，但却会担心天然辐射物质氡气会渗入他们家里，其实这种担心是不必要的。像这种不相称的焦虑，通常比较可能发生在不同种类的风险中，例如坐飞机旅行和吸烟。
可以理解的是，对个人没有明显利益的风险，比较不会被人们接受。例如垃圾场的焚化炉虽然可以提供热气或电力供社区使用，并且能够帮我们处理掉垃圾，但焚化炉产生的废气中可能含有像戴奥辛这样微量的污染物，则是很多人无法接受的。
当科学家和官方对某种风险的评估和一般大众的评估贴近时，这种风险的管控和接受度就容易得多。不过，当一般大众对风险的认知，大大超过现实时，政治人士就必须（其实是没有必要）设法降低这样的风险，结果可能是花了一大笔钱，却还是没有替老百姓带来真正的利益（例如我们在第五章提到的爱情运河社区事件）。
教育程度以及对某种风险的科学背景的了解程度，都会明显影响到对某种风险的认知。媒体在解释和介绍相关信息时，扮演了很重要角色，但他们有时候会过度夸大风险，同时也夸大毒性。
什么样的风险是可接受的？例如被估算出来百万分之一的致癌风险，可能就可以被接受。但这在美国就会有人批评，允许使用致癌风险为百万分之一的某种化学物，等于宣判250人死刑（总人口大约是250 000 000人）！我们前面已经提到，这是以一种保守模式进行的数学估计，如果以更实际的模式来估算，答案将会大大不同。
用低剂量在动物或人类身上精确地检测出毒性效应，估计出来的数据将会更为准确，但目前还未研发出这样的检测技术。氯丹（chlordane）这种化学物可以在饮水中发现，在评估它的安全性时，最保守的估计（采用一次性估算法，而非多次的门槛剂量估算法）显示，在0.03微克／公升低剂量时，就有造成因癌症死亡的可能性，但另一种比较不保守、却也可能更接近事实的研究却显示，可能造成因癌症死亡的剂量是50微克／公升，比前者高了1 000多倍。风险评估不是很精确的科学，大部分的科学也不如一般人所想的那般精确。
如此不精确的估计，有什么意义，它可以被接受吗？这种内置安全系数、保守的估算法，以及化学物毒性的实验方式，都表示了实际风险其实比公布出来的数据低很多。
化学物带来的好处也应该一并考虑。戴奥辛和PCBs对食物的化学物污染就是在评估毒性危险性时，应该把风险和益处一并考虑的最佳例子。戴奥辛和PCBs都是脂溶性物质，因此可于脂肪或油脂含量很高的食物中发现。《科学》（Science）杂志上刊出的报告指出，在养殖鲑鱼中也发现很高含量的戴奥辛、PCBs和其他化学物（其戴奥辛含量比野生鲑鱼高出10倍）。虽然这样的含量仍然比政府规定的低很多，但这项报告传达的讯息在于，它警告人们应该不要再经常食用养殖鲑鱼，因为具有危险性，最好一个月只吃一次。这种结论是根据一项保守的估算，并且采用癌症与暴露值之间的线性关联性，如此预估出来的风险就会被扩大到最大程度。这种对资料的解释方式，受到一些毒物学家的批评。吃鱼实际上对人类健康有很大好处，全球知名的戴奥辛权威芬兰科学家托米斯托（J.T.Tuomisto）和他的同事已经证实兼顾“风险—好处”评估的重要性。他们对于总人口387 000 000的欧洲地区统计出，减少食用养殖鲑鱼，可以防止40人因为癌症而死亡；如果完全不吃养殖鲑鱼，将会导致5 200人死亡，因为吃鱼已经被证实对健康有很大好处，例如可以预防心血管疾病。一般大众就是需要这样的信息，才能作出明智的判断。另一个类似的例子是，在母乳中检测出的戴奥辛含量比政府规定的上限还高，但在评估这种现象的风险时，还必须考虑到喂母乳对新生儿的好处，因为这种好处远胜过风险。
对某些人来说，风险的接受度，得看另一面有何好处而定：如果接受某种风险时，对他们自己有好处，他们就会愿意接受更高的风险，但如果接受这种风险时，只对他们工作的组织，或是对政府或社会有好处，那么这种风险的接受意愿就会很低。当人们认为某种风险是无法接受的，通常（但不是永远如此）就会选择避开风险。例如有些人会去购买“有机”食品，因为他们认为这种食品比较健康，而且暴露于化学物的风险低。但是事实上，有机食物并不会改变他们对化学物的暴露程度，因为绝大部分化学物（至少占了99%）都是天然产生的，包括一些会致癌的化学物。他们选择有机食品后，反而有可能使他们自己暴露于更多有毒化学物，因为有机食品中的微生物以及有害的细菌都会产生有毒化学物！
有少数人无法接受饮水加氯消毒所带来的小小风险，因为这种消毒方式会产生微量的化学物，例如可能会致癌的三氯甲烷，因此他们会改而购买瓶装水来饮用。但是饮水加氯消毒对大众健康有莫大帮助，因为这可以减少饮用水被细菌感染的风险，这个好处远远超过加氯后可能致癌的风险。
不幸的是，在这个越来越喜欢提出诉讼的社会里，风险越来越不被接受，即使有很明显的利益存在。例如被用来治疗关节炎的药物欧普伦，曾经对少数病人的肝造成严重伤害，导致一些病人死亡；事实上，只要改变这种药的使用方式，就可以避免发生这些问题，而且它在治疗关节炎方面极其有效，甚至比后来用来取代它的另外其他大部分药物都更安全，这种药后来还是被禁止使用。患有慢性关节炎的病人，对如此有效的药遭到禁用，感到很不高兴。另一个是用来治疗帕金森氏症的药物Tolcapone的例子，该药因为严重伤害25 000名病人的肝，而被市场上撤回；因为有这些风险，所以能够从这种药物获得神奇疗效的病人福祉，也只好被剥夺？
也许解决这种问题的方法在于应该让人们拥有更大的选择权，让病人或消费者自行选择，当然，必须要先以浅显易懂的方式，将正确信息告诉他们，虽然这些信息有时候太过复杂，难以了解。在大部分情况下，病人如果不喜欢某种药物的副作用，他们可以选择停止服用这种药。不过，很奇怪的是，人们在吸烟、喝酒、开车时，一点都不会想到这些活动可能造成的风险，远远大过我们所暴露的大部分化学物：每1 000 000人口中，约有200 000名吸烟者和100名汽车驾驶人，会因吸烟或驾驶车辆而死亡，这些统计数字全来自可靠的记录。
对于这些化学物，以及在使用时可能产生的风险，我们该怎么办？我们可以停止研发新的药物或使用化学物，但这会带来严重的经济后果，也会严重影响人类健康，阻碍生活进步，使生活变得更不愉快、更不健康。大多数人会认为这是退步，但人类社会必须作出选择，也必须先把相关信息告知人们，才能让他们知道该怎么作决定。我倒是相信，我们必须继续使用化学物，但应该更谨慎，并且要在获得对这些化学物充分的科学知识后，再来使用它们。我们当然不应该变成爱丽丝?奥托巴尼口中所称的“毒物恐惧症”者。
人们使用的人造化学物越来越多，它们对我们生活造成的风险，替我们制造了很多不确定性。尽管如此，大多数癌症的发生次数不但没有增加，反而减少。不断在增加的健康问题或是疾病——肺癌、肝硬化、糖尿病以及肥胖，大部分都是因为不良生活形态引起的，例如吸烟、喝酒、暴饮暴食、营养不均衡、缺乏运动。我们应该可以比人类历史上任何时期的人更长寿也更健康，但如果经常接触到的这些化学物，真的如某些人向我们说的那般危险，这种美好的情况就不可能发生。
总之，这是一种毒物迷思：化学物可以产生有用和有益的效应，但在不同的情况下，同样的化学物却会变得有害。有些化学物可以治病，改善我们的情绪，或是让我们的食物吃起来更美味；另外有些化学物则可以被用来制造出有价值的产品，例如颜色鲜艳的油漆、计算机或汽车零件、多种塑料制品以及防火布料。化学物可以在很多方面丰富我们的生活，但与此同时，如果它们被误用，或是不够谨慎小心地使用，它们就会变得很危险。当服下过高剂量的药，或是暴露在太高浓度的化学物里（如工业意外），悲惨的后果将随之而来，就如巴拉塞尔士在好几个世纪前说的：“所有物质都是毒物，没有一种不是毒物。只要剂量正确，就可以把毒物变成仙丹。”
atocopherol维生素E
acceptable daily intake （ADI）每日可接受摄取量：在一个人的一生当中，在不会出现可被察觉出来的健康风险之下，每天可以摄取该种食品添加物的剂量。这是根据目前已知添加物毒性所做的估计。
acetylator phenotype代谢表现型：人类的一种基因特性，可以决定一个人代谢某种药物的快慢。
acetylcholine乙醯胆碱：从神经末端释放出来的化学物，也是一种神经传导物质。
acetylcholinesterase乙醯胆碱酯：分解乙醯胆碱的酶。
acute （toxicity）急毒性：某种化学物单独一剂产生的中毒效应。这种反应通常很快速。
adrenaline （epinephrine）肾上腺素：人体在受到如恐惧这样的刺激时，所释放出来的一种荷尔蒙。
alcohol dehydrogenase酒精脱氢酶：分解酒精的酶。
aldehyde dehydrogenase乙醛脱氧酶：分解乙醛的酶。
alkaloids生物碱：天然化学物，含有氮，通常出现在植物，例如尼古丁和吗啡中。
amino acids氨基酸：天然化学物，是蛋白质的组成物质。有些可从食物中取得，其余的则会在我们体内制造出来。
anaemia贫血：红血球太低的疾病。
anaphylactic reaction/shock过敏性反应／休克：很严重的免疫反应，可能会致命。
antibodies抗体：免疫系统产生的蛋白质，会把入侵人体的物质视作外来物，将它们除掉。
anticholinergic抗胆碱药物：抑制神经的药物或化学物，使用乙醯胆碱作为神经传导物，或是阻断它发挥效应。
antidote解毒剂：能够阻止某种毒物发挥毒性，并把毒物移除，或是阻止毒物作用的物质。
antigen抗原：被人体免疫系统视为外来物的物质，如蛋白质。
antiinflammatory消炎药：减少发炎状况的药。
antioxidants抗氧化剂：移除像氧这种活性化学物的物质，也会抑制这些活性化学物破坏细胞的能力。
antipyretic退烧药：发烧时可以降低体温的药。
antivenins （antivenom）抗蛇毒血清：用来对抗毒蛇产生毒液的解毒剂。
apoptosis细胞凋亡：细胞计划性死亡，用来除掉已经被破坏的单一细胞。
arrythmia（s）心律不齐：心跳频率不正常。
arsenic砷：在岩石和水中天然发现的化学元素，有各种形态，例如亚砒酸盐或砷酸盐。arsenic通常被用来代表三氧化二砷（arsenic trioxide）。
arsenic trioxide三氧化二砷：一种砷化合物，最常被用来下毒。
asbestos石棉：在地下发现的一种纤维矿物质，有很多种形态，其中有些会致癌。
ascorbate维生素C
atom原子：化学元素的最小单位。一群原子会组成分子。
azo dye偶氮染料：一群合成化学物，含有氮群，并且有颜色。
benzene苯：被当作工业溶剂使用的有机化学物。会在汽油中产生。
beta carotene （carotene）β胡萝卜素：跟维生素有关系的一种物质，可在胡萝卜中发现。
bioaccumulation生物累积：化学物累积在有机物里的过程，这是因为这种化学物具有持久性和脂溶性的特点。
biodegradable可以被生物分解的化学物：可以被有机体分解或在环境中自然分解的化学物。
biomagnification生物放大作用：化学物在食物链更上层物种中逐渐增加的过程。
British Pharmacopoeia大英药典：供药剂师使用的详尽药物参考书。
cadmium镉：自然产生的有毒金属和化学元素，会以多种形态存在于岩石中。使用在工业上，也被用在电池中。
capillaries微血管：很细小的血管。
carboxyhaemoglobin碳氧血红蛋白：一氧化碳和血中的血红蛋白结合后的产物。
carcinogen致癌物质：会造成癌症的化学物。
cell细胞：动物和植物的基本单位。
chloracne氯痤疮：戴奥辛这种氯化碳氢化合物造成的严重痤疮。
chlorine氯：化学元素，高活性、刺激性气体。
chloroform三氯甲烷：挥发性氯化物溶剂，可能是其他氯化合物分解后产生。这是最早的麻醉剂之一。
chronic （toxicity）慢性（中毒）：长时间一再暴露于某一种化学物造成中毒症状。这通常是一种迟发性效应。
crossreactivity交叉反应：对某种化学物敏感，可能会导致对另一种化学物敏感。
cyanide氰化物：一种有毒的化学群（chemical grouping，简称CN）。氰化物可能以离子形态存在，像是氰化钾或氰化钠（KCN, NaCN），或跟另一种分子结合，可在植物中发现。
DDE：dichlorodiphenyldichloroethylene（二氯二苯二氯乙烯）的常用缩写，是DDT的衍生物。
DDT：dichlorodiphenyltrichloroethane（三氯二苯双氯乙烷）的常用缩写，是一种有机氯杀虫剂?
detoxication解毒：酶在人体内分解化学物（生物转化）。解毒指的是把某种有毒化学物排出体外。
digitalis毛地黄：这是从毛地黄这种植物提炼出来的强心剂，含有地高辛（digoxin），可以使心脏跳得更有力。
dioxins戴奥辛：一群含有氯原子的相关化学物。dioxin（戴奥辛）这个词通常是指TCDD（2,3,7,8tetrachlorodibenzodioxin，2,3,7,8多氯二联苯戴奥辛），这是最毒的一种戴奥辛。
DNA脱氧核糖核酸：这是一种双螺旋分子，染色体的组成基础，是遗传机制不可或缺的一部分。
DNA adductsDNA键结物：附着于DNA片断的化学物
dopamine多巴胺：在脑中发现的神经传导物质。
doubleblind （placebocontrolled） trial双盲（安慰剂对照组）实验：这是为了了解某种化学物（某种新药）的效应，而进行的一种实验，不管是病人还是研究人员，都不知道病人服用的是药还是安慰剂。
ecstasy （E）迷幻药（摇头丸）：Methylene dioxymetamphetamine（亚甲双氧甲基安非他命，缩写成MDMA）。这是安非他命的衍生物。
emetic催吐剂：可以引发呕吐的药，用来治疗中毒。
endocrine disruptor内分泌干扰素：会造成内分泌（荷尔蒙）功能改变的（天然或合成）化学物，会在动物或它的后代造成不良反应。
enzymes酶：包含蛋白质分子的生物催化剂。
epidemiology流行病学：研究人口疾病的科学，例如研究化学物造成的疾病。
esters酯：闻起来有水果味道的化学物，可能被用来当作食物的调味料。
ethylene glycol乙二醇：防冻剂的主要成分。酒精的一种。
ethynyloestradiol乙基雌二醇：合成雌激素，用来制成避孕丸。
fatty acids脂肪酸：在脂肪中发现的一种天然有机酸。
free radicals自由基：化学反应的生成物，通常反应很强，如果是在体内形成，会造成伤
fungicide杀真菌剂：会杀死真菌的化学物质（合成或天然）。这是杀虫剂的一种。
genotoxic基因毒性：对遗传系统有毒的化学物，会破坏DNA或染色体。
glutathione谷氨酸盐：重要的天然物质，特别是在肝中发现，具有保护性。这是一种抗氧化剂。
gut消化道：胃、小肠和大肠。
halflife半衰期：化学物在体内或环境中的浓度衰减一半所需要的时间。
hallucinogenic（ic）迷幻药：会引起幻觉的化学物，例如LSD。
hazard危险性：危险性指的是化学物造成不良反应的天生能力。
herbicide除草剂：会破坏植物的化学物（天然或合成的都有）。这是杀虫剂的一种。
histology组织学：在显微镜下检验器官或身体组织的切片，看有没有遭到破坏或出现不正常状况。
immune response免疫反应：体内免疫系统对外来有机体或化学物挑战所作出的反应。
induce/induction（of enzymes）引发（酶）：动物暴露于某种化学物后，造成某种酶数量增加，因此增加新陈代谢的能力。
insecticide杀昆虫剂：会杀死昆虫的化学物（天然或合成的都有）。这是杀虫剂的一种。
intravenous injection静脉注射：把药物注射进入静脉。
in vitro试管实验：使用生物体分离出来的一部分来进行实验，像细胞或细胞的一部分。
ion离子：正极或负极原子或分子。
isomers同分异构物：某种化学物的多种形态，成分完全一样，但空间的排列不同。
jaundice黄疸：胆汁累积在血液和组织中，使病人脸色看起来发黄。这是由于肝功能衰竭的缘故。
lead铅：有毒金属，化学元素之一，有多种形态，自然存在于岩石中。
liver cirrhosis肝硬化：会持续恶化的肝疾病。
mercury汞：有毒液态金属，化学元素之一，自然存在于岩石中，呈金属状，有多种形态。
metal ions金属离子：正极形态金属，例如铁（Fe2+）。
molecule分子：由一群原子组成，保持原物质的一切化学性质，是化学物的最小单位。
monoglycerides 和diglycerides单甘油酯和双甘油酯：脂肪的种类。
mucosa（e）黏膜：柔软的内部组织，例如嘴巴内的黏膜。
mutation突变：DNA或染色体发生变化，可被遗传至后代。
mycotoxin霉菌毒素：真菌产生的毒素。
necrosis坏疽：一个区域的组织坏死，可能是化学物暴露造成。坏疽会造成器官功能丧失。
neurotoxin神经毒素：对神经有毒的物质。
nitrite亚硝酸盐：一种无机化学物群（可在盐中发现，例如亚硝酸盐钠），用来保存食物，自然存在于水中。剂量高时，会产生毒性。
no observed adverse effect level （NOAEL）无明显有害效应剂量：会产生有毒效应的门槛。根据剂量与反应关系曲线来判定。
oestrogen雌激素：雌性荷尔蒙。
oncogenes致癌基因：会造成癌症的基因。
organochlorine compound有机氯化合物：含有氯原子的有机化学物。它很稳定，而且不能被生物分解。
oxidative stress氧化压力：体内产生活性氧衍生物和其他氧化化学物，这对细胞和组织有害处。
oxidized氧化：把氧加进某个分子中，会损失氢或造成其他形态的化学变化。
oxyhaemoglobin氧合血红蛋白：含有氧的血红蛋白，会把氧传到身体各部位。
pancreatitis胰脏炎：胰脏发炎，有致命危险。
paraquat巴拉刈：除草剂。在英国，以Weedol的商标名称上市，供家庭使用，另以Grammoxone商标名称上市，供农业使用。
parathion巴拉松：一种有机磷杀虫剂。
PBBs和PCBs聚溴联苯（polybrominated biphenyls）和多氯聚溴联苯（polychlorinated biphenyls）：有多种工业用途的化学物，可制成防火剂和电子绝缘体。如果被释放到环境中，它们的持久性很强。
peripheral neuropathy末梢神经病变：手臂或腿部末梢神经遭到破坏，导致手指和脚趾发生病变。
pH酸碱值：代表酸性或碱性的程度。pH 1表示很酸，pH 14表示碱性很强。
phthalates邻苯二甲酸：塑化剂，是一种用于加进塑料中，让塑料变得更有弹性的化学物。
physicochemical characteristics物理化学特性：化学物的特性，例如它们的形态（气体或液体）、溶解度、酸度。
placebo安慰剂：在药物实验中使用不具任何效果的物质。
polyneuritis多神经炎：神经遭到刺激和发炎，导致手脚产生刺痛感。
postmortem验尸：死后解剖，检查死因。
potentiation潜在毒性：化学物慢慢增加毒性或其他不良效应的现象。
ppb十亿分之一（请看附录之计量单位）。
ppm百万分之一（请看附录之计量单位）。
?promoter促进物：这种物质不会引发致癌物质的发生，但在致癌物的发展过程中却是不可或缺。
prophylactic（ally） 预防药（预防性地）：用药物治疗，以便预防疾病或病痛的发生。
prostaglandins前列腺素：人体体内细胞遭到破坏时会产生这种物质，这是一种调停者，它会告诉身体有地方遭到破坏。人体出现疼痛或发炎状况时，它就会产生。
protein蛋白质：人体的主要构成成分之一。蛋白质是很大的分子。
pulmonary oedema肺水肿：液体积聚在肺中。
receptors受体：体内的结构（通常是蛋白质），有时候在细胞内，会和化学物（药物）结合，并引发某种反应。
risk风险：某种化学物造成某种不良效应的可能性。就化学物来说，它的风险的定义就是危险性×暴露值。
RNA跟DNA很相似的一种复杂的化学结构（分子），负责把信息从DNA传送给蛋白质。
rodenticide灭鼠剂：以老鼠这种啮齿目动物为消灭目标的杀虫剂。
salmonella沙门氏菌：会造成食物中毒的一群细菌。
slow acetylators缓慢代谢者：对某种化学物代谢较慢者。
solvent溶剂：能够溶解固体物质的任何液体，例如水、酒精、汽油、石油溶剂油和苯。
sulphur硫磺：在生物体系中十分重要的一种化学元素。
sulphydryl group硫氢基：含有硫磺的化学物群，存在于很多重要的生化分子中。这群化学物会被氧化，因此会受到破坏。
teratogens致畸胎物质：会造成畸形胎的物质，如果给怀孕的动物服用，就会产下畸形胎。
testosterone睾丸素：男性荷尔蒙。
thiols硫醇：含有硫磺的化学物群，在蛋白质和组织结构中相当重要。它们是有毒化学物攻击的目标。
tolerable daily intake（TDI）每日容许摄取量：在一个人的一生中，在不会出现可被察觉出来的健康风险之下，每天可以摄取该种食品添加物的剂量。与每日可接受摄取量（ADI）的计算方式相同。
tolerance耐药性：一再暴露于某种化学物下，会造成这种化学物的效应减少。
triglycerides三酸甘油酯：一种脂肪。
triorthocresyl phosphate（TOCP）三邻甲苯基磷酸酯：毒性很强的有机磷，用来当作溶剂。
urticaria荨麻疹：因为免疫反应造成的皮肤疹。
vinyl chloride氯乙烯：塑料的基本材料。也称作氯乙烯单体（vinyl chloride monomer）。
重量
ng纳克（nanogram）十亿分之一克（0.000 000 001g或1×10-9g）
μg微克（microgram）一百万分之一克（0.000 001g或1×10-6g）
mg毫克（milligram）一千分之一克（0.001g或1×10-3g）
g克（gram）一千分之一千克（0.001kg或1×10-3kg）（28克相当于1盎司）
kg千克（kilogram）一千克（1 000g或1×103g）（1千克相当于2.2磅）
容量
ml毫升（millilitre）一千分之一公升（0.001l或1×10-3l）
1公升（litre）一千毫升（或1 000立方厘米）（1 000ml或1×103ml）（1公升相当于1.75品脱或1.056夸脱）
浓度
浓度可以用重量／容量来表示，或是以ppm或ppb表示。
mg/1毫克／千克1毫克溶于1公升水或其他溶剂。
μg/ml微克／千克1微克溶于1公升水或其他溶剂。
ppm百万分之一1毫克／千克（1毫克／1 000 000毫克）、1毫克／公升或1微克／毫升都等于1个ppm。
ppb十亿分之一1微克／千克（1毫克／1 000 000 000毫克）、1纳克／克或1微克／公升都等于1个ppb。
w/v重量／容量比20克/100毫升＝20%w/v
w/w重量／重量比20克/100克＝20%w/w
长度
micron微米百万分之一米（0.000 001m或1×10-6m）
查字典图书网
