在血红素合成过程中，铅能抑制σ-ALA脱氢酶和铁络合酶。由于σ-ALA脱氢酶的活性受到抑制，其前体物质σ-ALA在体内大量积聚，其在小便中的的排出量也增加；由于铁络合酶受到抑制，其前体物质原卟啉增高，同时游离原卟啉和锌卟啉生成增加，小便中粪卟啉排出量也增加。因此，铅负荷增加时
1、血液中σ-ALAD活力降低
血铅水平与ALAD活性呈密切的负相关。血铅水平越高或ALAD的测定方法越精确，两者之间的相关性越好。该酶的活力尚受到酒精、锌和一氧化碳的干扰，但铅仍是最强有力的影响因素。由于铅和ALAD之间的肯定关系和ALAD测定方法的标准化，ALAD的活力常被用作为反映铅中毒或铅暴露的重要实验室示标。
铅与ALAD的关系在血铅水平不高时也存在，Chisolm等的研究认为，血铅水平在0.241umol/L时即开始对酶活力有影响，在血铅水平在0.724umol/L时，酶活力即已经下降50%。因而，ALAD反映铅暴露的状况不但是准确的，而且是灵敏的。但在血铅水平在1.448umol/L时，酶活力几乎100%抑制。因此，σ-ALAD活力测定不能区分中度和重度的铅中毒。
σ-ALAD活力可通过光谱法进行测定。测定时应注意：（1）测定应在标本收集后24小时内进行。（2）铅是通过结合酶的巯基使其失活的，锌也有类似功能。因此，外源性铅或锌对血标本的污染会严重影响测定结果，收集血标本用的试管应以去离子化处理。（3）标本应用肝素作为抗凝剂，如用EDTA作为抗凝剂，EDTA能与已经与酶结合的铅鳌合，从酶中夺取铅而使酶复活，从而使酶活力在较高铅负荷状态时也不降低，出现假阴性。
最近的研究表明，σ-ALAD在人群的分布具有遗传多态性，存在3种不同的表现型。σ-ALAD的遗传表现型与个体对铅毒性作用的易感性和恢复力有关。
2、尿液中σ-ALA升高
由于σ-ALAD活力的抑制，其前体σ-ALA在血液中堆积，经小便排出也增加。尿液中σ-ALA在经醋酸酸化处理的标本中稳定性良好，一般测定尿液中σ-ALA浓度来间接反应铅负荷状态。尿液中σ-ALA浓度升高见于血铅水平在1.930umol/L以上时。因此，该项测定对低水平铅暴露和早期诊断意义不大。但与其他指标联合应用，仍为一项常用指标。
3、红细胞游离原卟啉和锌卟啉升高
正常情况下，原卟啉和铁在铁络合酶的作用下，在红细胞内结合生成血红素。在铅负荷增高的情况下，铁络合酶受到抑制，原卟啉（EP）在红细胞内堆积。在红细胞中，90%的原卟啉会以锌原卟啉（ZPP）形式存在。ZPP在特定波长的光照射下会发射荧光，用血液荧光测定法即可测得ZPP的含量；用化学抽提法测定时，抽提过程中将锌从卟啉环中分解下来，因此测得的是总的原卟啉即EP，也称为游离原卟啉。尽管两种方法在原理上有所不同，测定的化学物质也不一样，但EP、ZPP和FEP三者在数值上非常接近，三者的临床意义也都相同，可以不加严格区分。
4、尿中粪卟啉出现阳性
半定量法测定较简便，适合与基层应用。本测定敏感性较差，且可出现假阳性。半定量法一般为阴性。有些内科疾病如血卟啉病、恶性贫血、溶血性贫血、肝硬化；药物中毒如酒精、巴比妥中毒；职业中毒如汞、砷等中毒也可出现阳性，但不如铅中毒明显。
5、有关酶学指标
在血铅＞1.45μmol/L时，超氧化物歧化酶（SOD）活性减低，但SOD并非特异指标，只能用于环境评价，不适用于个体诊断。有人认为，红细胞精氨酸酶和嘧啶—5'—核苷酸酶与血铅、ZPP有显著相关，但也有人认为不够理想。
6、全血点彩、网织、碱粒红细胞
在急性铅中毒时阳性率较高，慢性轻度铅中毒，阳性率较低，由于操作麻烦，在现行的职业性慢性铅中毒诊断国家标准中已将该项指标去掉。神经肌电检查与神经行为学检查近年来报道很多，此类指标在流调过程中对判断铅神经毒性方面很有意义，但对个体诊断尚缺乏特异性。
EP、ZPP和FEP测定的临床意义
无论是儿童还是成人身上，EP与血铅水平存在着良好的相关性。在儿童血铅水平在0.724~0.965umol/L时，EP的变化即出现。在成人，引起EP变化的血铅阈值为1.207~1.448umol/L。
血铅对红细胞卟啉代谢的毒性效应
<10 红细胞ALA-D抑制 儿童、成人
20-25 红细胞游离原卟啉 儿童
20-30 红细胞游离原卟啉 成人、女性
25-35 红细胞游离原卟啉 成人、男性
30-40 红细胞ATP酶抑制 全体
40 尿ALA、粪卟啉排出 儿童、成人
40 贫血 儿童
40-50 周围神经炎亚临床 成人
50 轻度血红蛋白减少 成人
50-60 轻微脑功能异常 儿童
60-70 轻微脑功能异常 成人
60-70 脑病 儿童
>80 脑病
在铅暴露后，铅对血红素合成的影响只发生在新形成的红细胞内，而对已经形成的成熟红细胞没有影响。因此，EP的升高常在血铅升高之后数周才出现。而在铅暴露停止，血铅水平回落后，EP水平要等到低血红素的红细胞自然死亡，并为正常血红素的红细胞替代时才完全回复。红细胞的转换率为0.8%，自然寿命为120天，因此，较长时间的铅暴露后即使暴露停止，EP要等到120天左右方才回复到原有水平。
由于EP与铅毒性之间的良好剂量一效应关系，以及EP测定快速、简便、经济的优点。自70年代中期起，EP一值作为筛查铅毒性作用的最主要示标，获得很高的临床评价。根据1985年的美国CDC儿童铅中毒指南，EP超过0.622umol/L提示可能的铅毒性作用。然而，由于人群中血铅水平逐渐降低的总体趋势，EP筛查铅中毒的实用意义也受到挑战。McElvaine等研究发现，EP对血铅水平在0.483~1.207umol/L时的低水平铅暴露并不敏感，而这一血铅水平已明确对儿童健康有害。这显然不能满足儿童铅中毒筛查的需要，因此，在最近的CDC报告中提出，EP不再作为儿童铅中毒筛查的主要手段。
但是，EP对铅中毒的诊断意义不仅仅限于铅中毒的筛查。Markowitz等研究发现，EP测定对驱铅试验的结果有预测价值。EP<0.622umol/L者，96%驱铅试验为阴性。在治疗过程中EP水平持续下降常提示治疗有效。
红细胞内游离原卟啉（FEP）测定已应用多年，已经证明在铅中毒或缺铁性贫血时，红细胞内增加的原卟啉不是游离的，主要是以ZPP形式存在。不过用乙酸乙酯和冰醋酸混合液破坏血中的红细胞，可使ZPP转变为EP，再以稀盐酸萃取EP，然后进行荧光强度测定。因此用萃取法测定时称EP较妥。
1991—1993年全国协作组调研结果报道，EP几何均值为0.5μmol/L，95%容许上限为1.09μmol/L。EP对光敏感。因此在标本送检过程中应注意避光，并应尽快进行测定。EP增高除了见于铅中毒外，还见于缺铁性贫血、感染和某些先天性卟啉代谢异常性疾病。ZPP测定的意义EP相似，由于ZPP测定快速、稳定、简便、经济，目前已成为现场筛检铅中毒的首选指标。
