重金屬元素在化學(xué)中一般定義為相對密度等于或大于5.0的金屬，包括Fe、Mn、Cu、Zn、Cd、Hg、Ni、Co等45種元素。As是一種類金屬，但由于其很多性質(zhì)和環(huán)境行為都與重金屬元素類似，所以也將它歸入重金屬元素。一般來說，引起土壤重金屬污染的元素主要包括Zn、Cu、Cr、Cd、Pb、Ni、Hg、As等8種元素。

土壤重金屬污染的危害不僅僅取決于重金屬在土壤中的總量，還取決于其存在形態(tài)和各形態(tài)所占的比例，其中重金屬元素以水溶態(tài)、交換態(tài)的活性毒性最大，殘存態(tài)的活性毒性最小。離子交換態(tài)的重金屬在土壤環(huán)境中活性大毒性強，易被植物吸收，也易被植物吸附、淋失或發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)為其他形態(tài)。如Cr6+在土壤中很穩(wěn)定，其毒害程度要比易被土壤吸附的Cr3+大100倍，甲基汞要比Hg的其它形態(tài)毒性要強。

由于重金屬元素本身所具有的特點和土壤環(huán)境的多介質(zhì)、多界面、多組分以及非均一性等特點，決定了土壤重金屬污染具有以下特點：隱蔽性和滯后性，不可逆性和長期性，區(qū)域性和嚴(yán)重性，治理難且周期長。

由于重金屬能進(jìn)入所有生態(tài)系統(tǒng)中，釋放到大氣圈、陸地圈、生物圈和水圈，對植物、動物和人類產(chǎn)生嚴(yán)重問題，特別是重金屬能在土壤和有機體中富集，在食物鏈中產(chǎn)生不可預(yù)見的結(jié)果。

對植物的危害

土壤中的重金屬會對植物產(chǎn)生一定的毒害作用，引起株高、主根長度、葉面積等一系列生理特征的改變。主要是因為吸收到植物體內(nèi)的重金屬能誘導(dǎo)其體內(nèi)產(chǎn)生某些對酶和代謝具有毒害作用和不利影響的物質(zhì)，如H2O2、C2H2等類物質(zhì)。重金屬的脅迫有時會引起大量營養(yǎng)的缺乏和酶有效性的降低，較高濃度的重金屬含量有抑制植物體對Ca、Mg等礦物質(zhì)元素的吸收和轉(zhuǎn)運的能力。經(jīng)過Cd處理的小麥幼苗葉和根的生長明顯受到抑制，其莖和葉中富集的Cd量增加，F(xiàn)e、Mg、Ca和K等營養(yǎng)元素的含量下降。

對土壤動物的危害

隨著各種重金屬元素在土壤中的富集，對土壤動物的生存繁衍帶來了嚴(yán)重威脅。土壤重金屬含量對蚯蚓、線蟲等無脊椎動物數(shù)目、豐富度、生物數(shù)量和群體構(gòu)成等有直接影響。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)沙質(zhì)平原土壤蚯蚓數(shù)量明顯高于受重金屬污染的疏浚底泥土壤的蚯蚓數(shù)。

對土壤酶的危害

土壤酶是一種生物催化劑，是反映土壤肥力的一個敏感性生物指標(biāo)，更能直接反映土壤生物化學(xué)過程的強度和方向。由于土壤酶活性易受土壤物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和生物活性的影響，環(huán)境污染對土壤酶活性影響較大，可在一定程度上靈敏地反映出土壤的環(huán)境狀況。

對人體健康的危害

土壤尤其是表層土壤中的重金屬極易進(jìn)入人體，直接對人體健康造成威脅，當(dāng)人體攝入或吸入過量的Cd，會引起身體各器官一系列的病變，可引發(fā)以骨礦密度降低和骨折發(fā)生機率增加為特征的骨效應(yīng)。

Pb能導(dǎo)致包括人類在內(nèi)的各種生物的生殖功能下降、機體免疫力降低，當(dāng)人體內(nèi)血鉛質(zhì)量比達(dá)到600μg/g～800μg/g時會表現(xiàn)為頭暈、頭疼、記憶力減退和腹疼等一系列癥狀。

長期食用含Cr的食物，人體會出現(xiàn)不同程度的皮膚和呼吸道系統(tǒng)病變，并且出現(xiàn)潰瘍和炎癥。長期吸入Ni可以引起鼻癌、肺癌，并且可以引起接觸性皮炎、肺炎等病癥。

當(dāng)金屬Hg進(jìn)入人體后，可與體內(nèi)酶或蛋白質(zhì)中許多帶負(fù)電的基團如巰基等結(jié)合，使能量生成、蛋白質(zhì)和核酸合成受到影響，從而影響細(xì)胞正常的功能和生長。

研究得出，癌的產(chǎn)生和發(fā)展與土壤環(huán)境中Sn元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān)，居住在Sn元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)高的地區(qū)的人群癌癥死亡率較高?？梢?，土壤重金屬污染對人體產(chǎn)生極大的危害。