重金屬指比重大於4或5的金屬，約有45種，通常的重金屬汙染，主要是指汞、鉛、鎘、鉻以及砷等生物毒性顯著的重金屬的環境汙染，還包括具有一定毒性的重金屬如鋅、銅、鈷、鎳、錫、釩等。重金屬汙染物難以治理，它們在水體中積累到一定的限度就會對水體一水生植物一水生動物系統產生嚴重危害，並可能通過食物鏈影響到人類的自身健康。在礦冶、機械製造、化工、電子、儀表等工業中的許多生產過程中都產生重金屬廢水，這些廢水嚴重影響著兒童和成人的身體健康乃至生命，如人體若攝取了過多的鉬元素會導致痛風樣綜合症，關節痛及畸形，腎臟受損，並有生長髮育遲緩，動脈硬化，結蒂組織變性等病症。當前，兒童鉛中毒，重金屬致胎
兒畸形，砷中毒等事件也屢有發生，使重金屬汙染成為關係到人類健康和生命的重大環境問題。
含有重金屬廢水主要來源於機械加工、礦山開採、鋼鐵及有色金屬冶煉、電鍍廢水、電子廠廢水(尤其是PCB板廠的蝕刻廢水)和電池生產廢水等。重金屬具有毒性，含有重金屬的廢水必須加以處理之後才能夠排放。重金屬廢水的處理工藝也具有特殊性。通常採用化學或物理化學方法進行處理，如中和、化學沉澱、電解、反滲透、活性炭吸附、氧化還原和離子交換等。酸、鹼廢水和廢液的來源及性質含酸廢水和廢液主要來自於工廠的材料酸洗車間。含酸廢水中含有硫酸、鹽酸、硝酸、氫氟酸，還含有大量的金屬離子和部分添加劑。含鹼廢水和廢液相對較少，主要來自酸洗之前的鹼洗、中和等工序。在通風吸收洗滌塔、洗衣房和零件清洗機等環節也會產生一部分鹼性廢水。酸性廢水和鹼性廢水中和之後的廢水一般都呈酸性。含鉛廢水的來源和性質含鉛廢水主要來源於與鉛蓄電池相關的生產、維修、回收環節，這部分廢水往往還含有大量的硫酸和機油等。此外，電鍍車間、電泳塗漆等過程的排水也含有少量鉛的成分。礦山冶煉重金屬廢水鋼鐵和有色金屬的採礦和冶煉需耗用大量的水。有色金屬採選或冶煉排水中含重金屬離子的成分比較複雜，大部分有色金屬和礦石中有伴生元素存在。這些汙染成分排放到環境中去只能改變形態或被轉移、稀釋、積累，卻不能降解，因而危害較大。有色金屬的廢水中單位體積中的重金屬含量不是很高，但廢水量大，向環境排放的絕對量大。其他行業雖不是重金屬廢水的主要來源，但是也有排放 重金屬廢水的可能。如化工行業在生產合成無機鹽類時會排放含重金屬的廢水，其排放廢水量雖然不大，但排放的濃度高，品種多，處理過程複雜。使用催化劑的化工工藝也會有重金屬甚至稀有金屬的廢水排放。重金屬汙染物往往是以不同的化學形態、並伴隨著一些非金屬物質一起隨廢水排放的，會對環境和人體產生嚴重的危害。
鉻有三價和六價之分。一般認為，三價鉻的毒性僅為六價鉻的1%，甚至三價鉻是生物所必須的微量元素。六價鉻對皮膚有刺激和過敏作用，對呼吸系統和內臟產生損害。
鎘是一種有毒物質，能夠在人體器官和骨骼中積累，導致人體慢性中毒。
鎘用途很廣，鎘鹽、鎘蒸燈、顏料、煙霧彈、合金、電鍍、焊藥、標準電池等，都要用到鎘。鎘是一種毒性很大的重金屬，其化合物也大都屬毒性物質。日本富縣的神通川流域出現的“痛痛病”就是鎘環境汙染造成的人類健康公害事件之一。由於礦山廢水汙染了農田，鎘通過食物鏈進入了人體，慢慢積累在腎臟和骨骼中並引發了中毒。患了“痛痛病”的人，主要症狀為骨質疏鬆。曾有一個患者，打了一個噴嚏，全身數處發生骨折，後來發展為骨質軟化和萎縮。患者疼痛加劇，自下肢開始，再到膝、腰、背等各個關節，最後疼痛遍及全身，“痛痛病”因而得名。預防鎘的危害，主要是不要食用汙染地區的農產品，這些工作需要政府部門嚴格的控制和管理。
鉛及其化合物對人體的很多系統都有毒性鉛可以作為農藥及汽油、油漆、傢俱、瓷器等的添加劑。燃煤也會釋放出大量的鉛。鉛的危害主要是會引起兒童智力發育障礙。兒童處於發育階段，機體對鉛毒的易感性較高。另外，高濃度的鉛塵大多距地面一米以下，這個高度恰好與兒童的呼吸帶高度一致。因此，兒童通過呼吸進入體內的鉛遠遠超過成人，加上某些兒童有吮吸手指的不潔行為，學習用具如鉛筆、蠟筆、塗改筆及油漆桌椅中的鉛，都可“趁機而入”。此外，鉛在極低濃度下即可經胎盤轉移，損害胎兒及出生後嬰兒的智能及生長髮育。良好的衛生習慣是預防鉛危害最簡單的方法。另外如果有鉛的接觸，可以到醫院檢查血鉛指標，以便及早預防和治療。
鎳進入人體後主要存在於脊髓、腦和內臟中，以肺為主。
銅本身毒性很小，一般在冶煉銅時發生的銅中毒，主要是由於與銅同時存在的砷和鉛等引起的。鋅是人體必需的微量元素之一，但過量的鋅會對人體產生不良影響。
銀對人體的影響主要是皮膚上的銀質沉著病，也可能對人體其他器官產生傷害。死劑量為0.15~0.25g，可致人體瞬間死亡。氟化物中以氟化氫的毒性最大，主要表現在骨骼受損。
砷及含砷化合物都是有毒的，在人體內積累為致畸、致癌物質。
汞是一種重要的化工產品，可以在採礦和相關的化工生產中流入環境而造成汙染。另外燃煤、化妝品、日光燈、溫度計等都可能含有一定數量的汞。如果大量吸入和接觸，汞會對人的神經系統和肝臟、腎臟等器官產生嚴重的損壞。汞汙染造成中毒最典型的就是“水俁病”。1956年，日本水俁灣附近發現了一種奇怪的病。這種病症最初出現在貓身上，被稱為“貓舞蹈症”。病貓步態不穩，抽搐、麻痺，甚至跳海死去，被稱為“自殺貓”。隨後不久，此地也發現了患這種病症的人。患者由於腦中樞神經和末梢神經被侵害，輕者口齒不清、步履蹣跚、面部痴呆、手足麻痺、感覺障礙、視覺喪失、震顫、手足變形，重者神經失常，或酣睡，或興奮，身體彎弓高叫，直至死亡。後來研究證明，汞來自灣邊的一個化工廠的汙水排放。由於化學甲基化和生物甲基化作用，汞可以在環境中變為甲基汞，甲基汞具有很高的毒性，容易在食物鏈中富集和放大，造成極大的危害。有些具有美白祛斑功效的化妝品含有很高含量的汞，購買使用時要謹慎選擇。汞易揮發，如果遇到汞溢出或洩漏事件時，在沒有防護的情況下，不要輕易去處理，應迅速離開至安全地方。
重金屬汙染物在大氣、水、沉積物、土壤、植物等體系中均有分佈，在不同體系中的存在形式不同。重金屬在土壤中的存在形式、土壤重金屬汙染主要是由於使用汙泥和汙水灌溉造成的，汙水中工業廢水佔60%～80%，且成分複雜，都不同程度含有生物難以降解的重金屬。