Timbal
ferokelatase, sehingga mencegah terbentuknya porfobilinogen dan mengikatnya besi ke protoporfirin IX, yang merupakan tahap terakhir pembentukan molekul heme. Akibatnya, pembentukan heme dalam tubuh menjadi tidak efektif dan menyebabkan anemia mikrositik. Gejala keracunan timbal di nataranya nefropati (kerusakan ginjal), mulas, dan kadang
disertai lemahnya jari, pergelangan tangan, dan kaki. Keracunan ini juga dapat menyebabkan sedikit kenaikan tekanan darah, yang dapat menyebabkan anemia terutama pada penderita berumur menengah atau tua. Beberapa penelitian (kebanyakan bermetode potong lintang) menemukan keterkaitan antara kontak dengan timbal dengan berkurangnya variabilitas denyut jantung. Pada wanita hamil, pemaparan
timbal yang tinggi dapat menyababkan keguguran. Pemaparan yang tinggi dan terus-menerus juga dapat mengurangi kesuburan pria.
Timbal juga dapat mengganggu proses pembentukan sinapsis di korteks otak besar maupun pembentukan senyawa neurokimia serta saluran ion dalam otak anak yang sedang tumbuh. Pemaparan timbal pada anak kecil telah dikaitkan dengan meningkatnya risiko gangguan tidur maupun kantuk di siang hari pada masa anak akhir. Kadar timbal tinggi dalam darah pada anak perempuan dikaitkan dengan
terlambatnya pubertas. Selain itu, ada hipotesis bahwa naik dan turunnya kadar timbal di udara akibat penggunaan tetra etil timbal pada abad ke-20 berkorelasi dengan naik turunnya tingkat kriminalitas, tetapi hipotesis ini masih belum diterima kebanyakan ilmuwan.
Paparan timbal adalah masalah global karena penambangan, pengolahan, dan penggunaan barang-barang berbahan timbal banyak terjadi di berbagai negara. Timbal dapat masuk tubuh manusia dengan dihirup, ditelan, atau diserap kulit. Hampir semua timbal yang dihirup akan diserap tubuh, sedangkan timbal yang ditelan biasanya diserap sebesar 20-70%, dan anak-anak menyerap lebih banyak dibanding dewasa.
Keracunan biasanya terjadi akibat makanan atau minuman yang terkontaminasi timbal. Selain itu, kadang timbal masuk karena tidak sengaja menelan tanah, debu, atau cat yang terkontaminasi. Air laut dapat mengandung timbal jika dicemari limbah industri. Tanah dapat terkontaminasi melalui akumulasi partikel limbah dari pipa, cat, maupun emisi bahan bakar yang ditambahi aditif timbal. Buah dan sayuran juga dapat terkontaminasi jika tumbuh di tanah berkadar timbal tinggi.
Penggunaan pipa timbal dapat berbahaya di daerah dengan air asam atau air lunak. Air sadah membentuk lapisan pelindung pada permukaan pipa, sedangkan air asam atau lunak dapat melarutkan dan menyerap timbal. Air yang berkarbondioksida dapat menyerap timbal menjadi timbal bikarbonat (Pb (HCO), air yang beroksigen juga dapat menyerap timbal menjadi timbal (II) hidroksida. Meminum air yang
terkontaminasi seperti ini dapat menyebabkan masalah kesehatan. Ini dapat dicegah jika air memiliki kesadahan tinggi, karena kalsium karbonat dan kalsium sulfat pada air sadah akan bereaksi dengan timbal membentuk timbal karbonat atau timbal sulfat yang melapisi permukaan pipa.
Cat timbal sering tertelan oleh anak-anak, misalnya ketika anak itu menjilat kusen atau bagian bangunan lain. Selain itu, ketika cat tersebut mulai terkelupas, partikelnya menjadi debu dan dapat menempel di mulut, makanan, atau minuman.
Timbal juga dapat masuk melalui hirupan, terutama pada perokok dan pekerja di sektor yang melibatkan timbal. Isotop radioaktif timbal-210 (bersama racun-racun lain) sering ada dalam rokok, yang berasal dari jenik pupuk fosfat yang digunakan untuk tembakau. Penyerapan melalui kulit biasanya terjadi pada pekerjaan yang melibatkan senyawa timbal organik. Senyawa timbal anorganik biasanya lebih sulit diserap melalui kulit.
Keracunan timbal biasanya ditangani dengan dimerkaprol dan asam dimerkaptosuksinat (DMSA). Pada kasus yang lebih parah, kadang diperlukan natrium kalsium edetat (natrium kalsium EDTA). EDTA lebih terikat pada timbal dibanding kalsium, sehingga dalam tubuh obat ini akan melepaskan kalsiumnya untuk diganti dengan timbal, membentuk senyawa kelat dengan timbal yang akan keluar melalui urin.
Penambangan, pengolahan, dan pembuangan timbal menyebabkan kontaminasi dalam tanah dan air. Emisi timbal ke atmosfer mencapai puncaknya selama Revolusi Industri dan selama penggunaan aditif timbal di bahan bakar. Timbal dilepaskan dari sumber alam (misal akibat aktvitas vulkanik), maupun dari kegiatan manusia, misalnya industri, pembakaran, daur ulang, dan kegiatan manusia yang
mengganggu timbal yang sebelumnya tertimbun. Tanah dan endapan di daerah industri dan perkotaan banyak mengandung kadar timbal tinggi. Emisi akibat pembakaran batubara sering terjadi. Masalah-masalah ini sering lebih parah di negara berkembang akibat kurangnya peraturan, infrastruktur pengolahan sampah, dan banyaknya praktik penggunaan timbal yang telah ditinggalkan di negara maju.
Timbal dapat terakumulasi di tanah, terutama tanah dengan kadar organik tinggi, dan bertahan hingga ratusan atau ribuan tahun. Timbal dapat bersaing dengan logam-logam lain dalam tubuh dan permukaan tanaman sehingga mengganggu proses fotosintesis, bahkan pada konsentrasi tinggi dapat membahayakan pertumbuhan dan hidup tumbuhan itu. Kontaminasi timbal dapat mengikuti rantai makanan,
sehingga kontaminasi pada tanah dan tumbuhan akan menyebabkan juga kontaminasi pada hewan atau mikroorganisme yang memakannya. Pada hewan, timbal meracuni banyak organ, merusak sistem saraf, ginjal, reproduksi, pembuatan sel darah, dan peredaran darah. Ikan dapat menyerap timbal melalui air dan endapan yang terdapat di habitatnya, sehingga unsur ini dapat terakumulasi melalui
rantai makanan dan membahayakan hewan-hewan laut lainnya. Penggunaan timbal dalam peluru dan peralatan memancing juga memperparah kontaminasi unsur ini di lingkungan. Selain industri, dua hal ini adalah penyebab utama kontaminasi timbal. Pada 2017, Amerika Serikat sempat melarang penggunaan timbal pada peluru dan peralatan memancing (tetapi dibatalkan dalam 1 bulan setelah pergantian pemerintahan); Uni Eropa mempertimbangkan memberlakukan larangan serupa.
Metode analisis untuk menentukan keberadaan timbal di lingkungan di antaranya metode spektrofotometri, fluoresensi sinar-X, spektroskopi atomik, dan elektrokimia. Metode elektrokimia dapat dilakukan dengan elektroda selektif ion menggunakan ionofor S,S'-Metilenebis (N,N-diisobutilditiokarbamat).
Sejak 1980, negara-negara maju mulai mengurangi penggunaan timbal untuk industri. Amerika Serikat mengeluarkan peraturan-peraturan untuk mengurangi atau menghilangkan penggunaan timbal pada produk selain baterai, termasuk bensin, cat, solder, dan sistem pipa air. Alat penangkap partikel dipasang pada pembangkit listrik tenaga batubara untuk mencegah emisi timbal. Pada 1992, Kongres Amerika Serikat memerintahkan Environmental Protection Agency mengurangi
kadar timbal darah pada anak-anak Amerika Serikat. Uni Eropa mengeluarkan Direktif RoHS yang membatasi penggunaan timbal.
Di Amerika Serikat, peraturan yang berlaku pada 2012 membatasi konsentasi timbal di tempat kerja menjadi maksimal 50 g/m selama 8 jam kerja, dan kadar timbal darah dibatasi maksimal 5 g per 100 g. Timbal dalam kadar berbahaya masih ditemukan pada tembikar, vinil, dan kuningan tertentu. Banyak negara maju telah melarang penjualan cat timbal putih (lihat Konvensi Cat Timbal
Putih 1921), tetapi masih dipakai untuk pigmen kuning yang berbahan timbal kromat. Membersihkan cat timbal pada bangunan lama dapat melepaskan debu timbal yang mudah terhirup. Beberapa negara mewajibkan penghilangan timbal di bangunan-bangunan yang ditinggali anak-anak.