宇宙间的万事万物都是由化学元素组成，人体也不例外。这些化学元素不仅是组成人体的基本要素，而且对于人体生长、发育、疾病、衰老、死亡中起着十分重要的作用。人体内化学元素的含量可分为宏量元素和微量元素两类。宏量元素有氧、碳、氢、氮、钙、磷、钾、硫、钠、氯、镁和硅等，占人体总重量的99.95％。微量元素是人体内含量少于0.01％的化学元素。它们在人体内的含量为几个ppm到100ppm。人体必需的微量元素有铁、锌、铜、铬、锰、钴、氟、碘、钼、硒等。另外，还有一些从外环境通过各种途径（水、食物、空气等）进入人体的有毒微量元素，如汞、镉、铊、铍、铅等。人体必需的微量元素也是动物在生长和发育过程中所必需的。
在1847年，欧洲人发现铜与血红蛋白有密切地关系，可以相互结合，可说是对微量元素的生理作用最早的认识。1850—1854年发现地方性甲状腺肿与环境中的食物缺碘有关。1885年发现铁与细胞呼吸作用的关系。1930年以后，相继发现许多地区由于微量元素（铁、钴等）的缺少或过多而产生人体质衰弱、生长停滞和死亡率增高等。微量元素在生命过程中的作用，终于引起了人们广泛的注意。光谱分析法等的出现，使测试生物体内微量元素成为可能，大大推动了微量元素与健康关系的研究工作。
人体内的化学元素有两种来源：①自然来源。如岩石层中的化学元素及其化合物经过多年风化、淋溶和生物作用变为土壤，通过土壤、水、食物进入机体。生物体以新陈代谢的形式同所生存的环境进行不停的物质交换，从而获得机体所需要的各种化学元素。近年来证实生物体的化学组成同所生存地区的地质环境有密切的关系。微量元素过多或缺少而引起的疾病，往往具有明显的地区性。如缺碘地区多出现地方性甲状腺肿和地方性克汀病；含氟量过多地区常有地方性氟中毒（氟斑牙和氟骨症）；土壤含钴量过低的地区，牲畜多发生地区性干血痨症（消瘦、虚弱，最后死亡）等。②人为来源。如对含汞、镉、铅、砷等矿的开采、冶炼和利用，使这些元素进入人类环境，通过空气、水、土壤和食物进入人体。
微量元素在人体内的含量虽然极低，却具有巨大的生物学作用。其生理功能主要有：①微量元素能协助宏量元素的输送，如含铁血红蛋白有输氧功能。②微量元素是体内各种酶的组成成分和激活剂。已知体内千余种酶大都含有一个或多个微量金属原子，如锌能激活肠磷酸酶；肝、肾过氧化酶，又是合成胰岛素所必需的锰离子可激活精氨酸酶和胆碱酯酶等；钴是维生素B12的组成成分之一，等等。③可参与激素作用，调节重要生理功能。如碘是甲状腺激素的重要成分之一，环境缺碘则机体不能合成甲状腺激素，就会影响机体正常代谢和儿童的生长发育。④根据体外实验，一些微量元素可影响核酸代谢。核酸是遗传信息的载体，它含有浓度相当高的微量元素，如铬、钴、铜、锌、镍、钒等。这些元素对核酸的结构、功能和脱氧核糖核酸（DNA）的复制都有影响。
微量元素同其他元素一样，容易受到体内平衡机制的调节和控制。摄入量过低，会发生某种元素缺乏症；但摄入量过多，微量元素积聚在生物体内也会出现急、慢性中毒，甚至成为潜在的致癌物质。大量流行病学调查证实，环境中微量元素的含量，对肿瘤的发生和发展有重大影响。如土壤和水中缺锰，可能是芬兰和中国某些地区癌症发病率高的原因；美国某些环境缺硒，可能是造成肠癌高发区的原因。关于微量元素与畸胎的关系，动物实验显示，缺锌可使大鼠胚胎各个系统和器官产生畸形，DNA合成降低。
对微量元素的毒害和营养作用的研究，主要集中在下述几个方面：摄入量过多或过少对人体健康会造成什么影响；在人体内的分布及其靶器官；在体内的含量（高限、低限和常见量）；各元素的相互作用；营养对微量元素作用的影响以及微量元素作用剂量从动物外推到人的过程中所存在的问题等。
1.硅（Si）
对在生物界中，认识硅的历史和重要性并不长久。1972年，发现硅是鸡和大鼠生长和发育必不可缺的元素。而后，硅对人体健康与疾病的关系也引起了人们的重视，继而被认为是人类所必需的微量元素之一。
硅的分布主要集中于骨骼、肺、淋巴结、胰腺、肾上腺、指甲和头发。在主动脉、气管、肌腱、骨骼和皮肤的结缔组织中含量最高。小动脉、角膜、巩膜也有相当高的含量。每百克的组织可含数百微克。脑组织中含量极低，可能由于血脑屏障阻止硅进入脑内。硅还可通过胎盘进入胎儿体内。硅是胶原、弹力纤维和细胞外无定形连接物质的组成成分。硅也存在于亚细胞结构中的各种酶结构中。近几十年证明，硅与维持机体的正常生长和骨骼的形成有关。硅是成骨细胞的主要成分之一，参与骨的钙化过程。骨质疏松、指甲脆弱、肺部疾患、生长缓慢者，组织内硅的含量与正常者相比可减少到50%。
硅与冠心病有密切地关系。现已引起人们的重视。硅能增强血管的弹力纤维，特别是内膜弹力层，可构成一道屏障以阻碍脂质入侵。因此，硅抗动脉粥样硬化的作用可能就是由于硅能起到保持弹力纤维和间质完整性而防止粥样硬化斑块的形成。
随着年龄的增长，各种组织中的硅含量逐渐减少。随着动脉壁的硬化，组织内硅的含量也减少。因而，硅含量的减少程度可作为老化的参考指标，用以提醒老年人加强保健延缓衰老。硅的抗衰老作用可能与它与粘多糖的变化有关。
硅与肿瘤的关系没有什么定论。但有一点可以肯定，即便有引起癌症的作用，也不是食物中硅的作用，而是硅粉尘的作用所致。
2.镍（Ni）
镍是人体正常生活必不可缺的微量元素，它可以激活肽酶，有增强胰岛素降低血糖的作用；有刺激生血功能的作用。各种贫血及肝硬化病人血镍均比正常人低。镍参与人体某些酶的代谢和组成，对维持人体生理功能起着一定的生物作用：（1）镍可增强胰岛素分泌，起到降低血糖作用。
（2）镍有刺激造血功能作用，可用于治疗各种贫血及肝硬化。
（3）镍作为神经镇静剂治疗头痛、神经痛和失眠。
（4）镍对肺心病、哮喘病及心肺功能不全患者有缓解作用。
缺血心肌释放的镍，可使冠状动脉进一步痉挛，使冠状动脉供血不足，加重心肌损伤，镍直接作用于心肌，引起冠心病。
3.钼（Mo）
钼是一切固氮高植物所必需的营养物质，也是维持动脉壁弹性的必需物质之一，它参与一些酶的代谢。钼对心肌有保护作用，国外有学者发现心律不齐及原因不明的心绞痛病人血清钼降低。钼是抑癌物质，钼可以减少机体对致癌物质的吸收，并加速其分解排泄。
居住在地理环境低钼区的人群，其心脏和主动脉内钼含量显著低于不缺钼地区的人群。经分析发现心肌梗死者心肌的含钼量显著降低，心肌中含钼越少的部位损害越重。缺钼的人群中，食管癌发病率较高。缺钼可以造成心肌坏死，心绞痛发作；缺钼能降低机体免疫功能，引发肿瘤疾病。
4.硒（Se）
硒是一种强抗氧化剂，是人体必需微量元素之一，其作用与维生素E相似，但效力更大。硒可用于调节体内氧化还原反应的速度，影响某些重要酶的代谢及活性，调节维生素A、C、E、K在体内的吸收及消耗。硒又是体内谷胱甘肽过氧化物酶的重要组分，对细胞膜的结构有保护作用，对机体的免疫力有促进作用。
缺硒可引起白肌病，在人类环境中的硒及人体的硒负荷水平与克山病的发病具有一定的相关性。给病区人群补充一定量的硒可降低克山病的发病率。另外硒在动物实验中已证实具有多种抗致癌物质的作用。但过量的硒可引起硒中毒，出现脱发、脱甲等。
人体摄入的硒几乎都来自食物，如海产品、动物肾、肉类、大米、谷物等含硒量较多，水果、蔬菜等含硒量较少。元素硒在体内无生物学作用，无机硒和有机硒被吸收后可转变为有生物活性的物质。摄入过量的硒可导致中毒，硒的中毒剂量：食物为5ppm，饮用水为0.5ppm。大多数地区膳食中硒的含量是足够而安全的。目前世界上大多数国家还未规定膳食中硒的供给量，我国有专家建议每人每日30～200μg。
5.锡（Sn）
经过大量的研究证明，锡是人体必需的微量元素之一，能促进蛋白质和核酸代谢，有利于生长发育，据科学研究锡与寿命有关。
缺锡使人体发育缓慢，特别是儿童，缺锡影响生长发育，严重者发生侏儒症。
6.锶（Sr）
锶在人体内能促进骨骼发育生长，维持人体正常生理功能，防治心血管疾病，与人的寿命有关。锶在人体内的代谢，与钙极为相似，可促进骨骼钙的代谢，是人体骨骼及牙齿的正常组成成分。经研究发现，锶与钙、镁、硅、锂一样，可降低心血管病的死亡率，其机制是锶在肠道内与钠竞争，从而减少钠的吸收，并增加钠的排泄。近年来调查发现冠心病、肺心病病人头发内锶含量明显低于健康人。长寿老人聚居地的土壤和水中锶明显高于对照组地区。这些都表明锶与维持人体正常生理功能有密切关系。缺锶会引起龋齿，骨质疏松。
7.锗（Ge）
锗元素的发现和有机锗的合成研制成功几十年来，世界各国学者研究证明，有机锗无毒性，具有诱发自身干扰素、增加NK细胞活性、活化巨噬细胞、促进抗体产生及抗肿瘤、抗衰老生物作用。国家卫生部已正式确认有机锗为食品，中国微量元素学会名誉理事长于若木同志，在论述锗对人体健康的作用中指出：锗是制氧机，有机锗是抗癌剂，是“血液消毒剂”，可以清除机体中的废物，如脂质过氧化物等。衰老的原因之一，就是体内废物积累，影响了血液的运行和输氧功能。清除了废物，恢复了正常生理功能，自然就思维敏捷，行动灵活了。我们把有机锗的功能归纳为以下三个方面：①促进生理功能正常化。对高血压病人有明显的降压作用，且不会使血压低于正常值；可促进人体各种生理或生化功能恢复正常。②治疗肿瘤和促进产生抗癌因子。③提高人体免疫机能，防治多种疾病。对心脏病发作、不育症、预防孕妇流产、治疗烧伤面，对肝炎、肝硬化和老年骨质疏松症及各种疑难疾病均有令人满意的神奇效果。
有机锗还有抗肿瘤的功能。日本佐佐木研究所佐藤医学博士等人在大鼠腹水型肝癌及膀胱癌研究中，首先证实了有机锗的抗癌作用。日本应用有机锗治疗5万多例肿瘤患者取得明显疗效，包括肺癌、肝癌、生殖系癌和白血病。美国和瑞典等国家对有机锗也进行了广泛的临床实验，证实了有机锗对恶性肿瘤疗效非常显著。
日本报道有几千万人服用锗食品，报道锗中毒文章33篇，共63例次。而李贺成报道《国外锗中毒的真相》一文中的中毒病例，是由于服用了二氧化锗而不是有机锗。
8.铬（Cr）
