黄色や緑色とは明らかに異なる、錆びた釘のような茶褐色や、墨汁を薄めたような黒ずんだ痰が出た場合、生体内では物理的な有害物質の蓄積、あるいは時間差を伴う血管損傷が起きています。特に40歳以上で喫煙歴のある方にとって、茶色や黒い痰は看過できない肺機能崩壊のシグナルです。
茶色の痰が出るメカニズムは大きく分けて2系統存在します。第1は「陳旧性（ちんきゅうせい）出血」です。気管支や肺胞で生じた微小出血が、即座に排出されずに気道内に一定時間滞留すると、赤血球中のヘモグロビンが酸化され、ヘモジデリンという茶褐色の色素に化学変化を起こします。これが気道粘液に混ざり合って排出されるため、まるで鉄さびのような色を呈するのです。この「錆色痰（鉄さび様喀痰）」は、肺炎球菌性肺炎の極めて古典的かつ特徴的な徴候として呼吸器病理学で知られています。
第2の要因は、タバコの煙に含まれる微小粒子（タール）の沈着です。長年の喫煙習慣によって気道上皮の線毛運動が麻痺すると、タールを体外へ押し出す自浄作用が低下します。肺胞マクロファージと呼ばれる貪食細胞がタール微粒子を貪食し、それらが壊死して痰に混入することで、茶褐色から黒色の汚れた痰となって排出されます。
日本国内の40歳以上の約8.6％（推計530万人以上）が罹患しているとされる慢性閉塞性肺疾患（COPD）の初期には、まさにこの慢性的な茶色い痰と朝方の咳が頻発します。多くの喫煙者は「長年のタバコのせいだから仕方がない」「タバコを吸っていれば誰でも出る痰だ」と自己完結し、医療機関の受診を放棄しがちです。
しかし、COPDによって一度破壊された肺胞（気腫性変化）は、最新の医療技術をもってしても元の健康な状態に再生することはありません。放置すれば肺機能は坂道を転がるように低下し、将来的には24時間酸素ボンベを手放せない在宅酸素療法（HOT）を余儀なくされます。「朝の洗面所で茶色い痰を吐き出す日常」は、決して当たり前の生理現象ではなく、肺組織が不可逆的な破壊へ向かっている厳重な警告なのです。
