Az ókortörténészeket ugyancsak meglepte, amikor a 90-es évek elején a grönlandi jégminták kémiai elemzése kimutatta, hogy a levegő ólomkoncentrációja olyan szintet ért el a 2. évszázadban, mint az első ipari forradalom idején. Ezt az eredményt azóta a svédországi tavakból, a britanniai és spanyolországi tőzegmohalápokból és a svájci Jura-hegység tengerszemeinek üledékéből származó minták vegyelemzése is alátámasztotta.
Még magasabb lehetett a levegő rézkoncentrációja: kb. 2100-2300 tonna/év a Római Birodalom csúcskorszakában (Kr. e. 1. század közepe és a Kr. u. 2. század közepe), amely magasabb, mint a 18-19. századi európai emisszió. Mindez azzal függ össze, hogy a bányák és fémfeldolgozó üzemek a császárkor első két évszázadában teljes kapacitással üzemeltek. Csak a hispaniai ólombányák termelése meghaladta a 20 000 tonnát évente; a dal- máciai, ciprusi és arábiai rézbányáké pedig a 15 000 tonna/év szinten mozgott.

A légkör szennyezettsége a holttesteken is mérhető. A Grotta Rossa-i múmia (amely eddig az egyetlen Rómában felfedezett balzsamozott holttest) fiatal kora ellenére, úgy tűnik, anthracosisban (bányásztüdő) hunyt el. Mindez megerősíteni látszik Seneca utalását a Város levegőjének szinte elviselhetetlen szennyezettségéről:
„Mihelyt kijutottam a város rossz levegőjéből, s a füstölgő konyhák szagából - ha ezek munkába állnak, ami dögletes bűzt csak elnyeltek, porral vegyítve kiokádják -, nyomban éreztem, hogy közérzetem javul”
(Epist. 104, 7; Kurcz Ágnes fordítása).

A Római Birodalom területén kiterjedt indusztriális tájak jöttek létre, különösen az olyan nagy bányakörzetekben, mint Vipasca (Aljustrel, Portugália), Las Médulas és Rio Tinto (Spanyolország), Alburnus Maior (Verespatak/Rosia Montana, Románia), Wadi Faynan (Jordánia) stb. Legfőképpen az ezüst- és ólombányászat volt rendkívül környezetszennyező, nemcsak az alkalmazott technológia miatt, hanem azért is, mert ezeknek környékén gyakorta mérgező higanyt és cinóbert is bányásztak.
A dél-spanyolországi Almadén higanybányáinak környékén (egy kb. 300 km2-es területen) található ma is a föld higannyal leginkább szennyezett területe. A jordániai Wadi Faynan környékén működő római kori rézbányák munkásainak csontvázai sokkal magasabb nehézfém-szennyezést mutatnak, mint amit a modern rézbányákban dolgozóknál mértek. Az ólom és a magas ólomtartalmú ezüst ráadásul az evéshez és főzéshez használt edényekben, az édesítőszerekben, a rendkívül népszerű halszószban (garum), a különféle tartósítószerekben is jelen volt.
A vízvezetékek nagy részét ólomból készítették, amiből - különösen a savas víz - kioldotta az ólom egy részét. Így nemcsak a bányászok és fémfeldolgozók, hanem a városi lakosság egy része is krónikus ólommérgezésben („plumbizmus” vagy „szaturnizmus”) szenvedhetett. Jerome Nriagu feltételezésének, miszerint a Nyugat-Római Birodalom bukását a lakosság nagy részének krónikus ólommérgezése okozta, természetesen nincs semmi alapja.