土壤重金屬是指由于人類活動(dòng)將金屬加入到土壤中,致使土壤中重金屬明顯高于原生含量、并造成生態(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化的現(xiàn)象.重金屬是指比重等于或大于5.0的金屬,如Fe、Mn、Zn、Cd、Hg、Ni、Co等；As是一種準(zhǔn)金屬,但由于其化學(xué)性質(zhì)和環(huán)境行為與重金屬多有相似之處,故在討論重金屬時(shí)往往包括砷,有的則直接將其包括在重金屬范圍內(nèi).由于土壤中鐵和錳含量較高,因而一般認(rèn)為它們不是土壤污染元素,但在強(qiáng)還原條件下,鐵和錳所引起的毒害亦引起足夠的重視.
　　土壤一旦遭受重金屬污染就很難恢復(fù),因而應(yīng)特別關(guān)注Cd、Hg、Cr、Pb、Ni、Zn、Cu等對(duì)土壤的污染,這些元素在過量情況下有較大的生物毒性,并可通過食物鏈對(duì)人體健康帶來威脅.
　　1、重金屬的土壤化學(xué)行為
　　進(jìn)入土壤中的重金屬的歸宿將由一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)和物理與生物過程所控制.雖然不同重金屬之間某些化學(xué)行為有相似之處,但它們并不存在完全的一致性.當(dāng)它們加入土壤后,最初的可動(dòng)性將在很大程度上依賴添加重金屬的形態(tài),也就是說這將依賴于金屬的來源.在消化泥污中,與有機(jī)質(zhì)相締合的金屬占有相當(dāng)大的比例,僅有一小部分以硫化物、磷酸鹽和氧化物而存在.熔煉廠的顆粒排放物含有金屬氧化物；燃燒石油時(shí),鉛以溴代氯化物形式排出,但在大氣和土壤中容易轉(zhuǎn)化為硫酸鉛和含氧硫酸鉛.由于形態(tài)的不同,進(jìn)入土壤中的金屬離子的形態(tài)和量也很不相同,并直接影響重金屬在土體的遷移、轉(zhuǎn)化及植物效應(yīng).
　　在不同土壤條件下,包括土壤的重金屬類型、土地利用方式（水田、旱地、果園、林地、草場(chǎng)等）,土壤的物理化學(xué)性狀（土壤的酸堿度、氧化還原條件、吸附作用、絡(luò)合作用等）的影響,都能引起土壤中重金屬元素存在形態(tài)的差異,從而影響重金屬的轉(zhuǎn)化和作物對(duì)重金屬的吸收.
　　1）土壤氧化-還原條件與重金屬的遷移轉(zhuǎn)化：土壤是一個(gè)氧化-還原體系,土壤水分狀況,土壤中有機(jī)質(zhì)和硫的含量都處于動(dòng)態(tài)變化之中.土壤中的氧化還原體系是一個(gè)由眾多無機(jī)的和有機(jī)的單質(zhì)氧化-還原體系組成的復(fù)雜體系.在無機(jī)體系中,重要的有氧體系、鐵體系、硫體系和氫體系等.由起主導(dǎo)作用的決定電位體系控制.其中O2－H2O體系和硫體系在土壤氧化還原反應(yīng)中作用明顯,對(duì)重金屬元素價(jià)態(tài)變化起重要作用.
　　（1）O2－H2O體系：土壤中的氧主要來源于大氣.降水和灌溉水也可帶進(jìn)以部分溶解氧.在水稻田中,稻根分泌的氧以及某些藻類光合作用放出的氧氣也是來源之一.
　?。?）H2體系：在旱地土壤中氫氣是很少的,但在淹水狀態(tài)下的強(qiáng)烈還原狀態(tài)的土層中,往往有H2的積累.
　　O2-H2O體系和H2體系是組成土壤氧化－還原體系的兩個(gè)極端體系,土壤中其它的氧化－還原體系則介于兩者之間.因此,這兩個(gè)體系就構(gòu)成了土壤氧化-還原電位的上限和下限.
　　（3）硫體系：土壤中的硫以無機(jī)和有機(jī)兩種形態(tài)存在,其含量一般在0.05%.在氧化條件下以硫酸鹽的形式存在；在還原條件下以硫化氫或金屬硫化物形式存在.
　　金屬元素按其性質(zhì)一般可以大致分為難溶性（氧化固定）元素和還原難溶性（還原固定）元素,例如,鐵、錳等屬于前者；鎘、銅、鋅、鉻則屬于后者.氧化-還原作用不僅會(huì)使重金屬元素還發(fā)生價(jià)態(tài)變化,而且還會(huì)使重金屬元素的形態(tài)發(fā)生變化.例如,在氧化還原電位低時(shí)（+100mv左右）砷酸鐵可還原成亞鐵形態(tài),電位進(jìn)一步降低,以致使砷還原為亞砷酸鹽,增強(qiáng)砷的移動(dòng)性.相反,土壤中鐵、鋁組分的增加,又可能使水溶性砷轉(zhuǎn)化為不溶態(tài)砷.