重金屬指比重大于5的金屬(一般指密度大于4.55g/ cm3的金屬)，其原子量大于55。重金屬約有54種，一般都是屬于過渡元素，如銅、鉛、鋅、鐵、鈷、鎳、錳、鎘、汞、鎢、鉬、金、銀等。盡管錳、銅、鋅等重金屬是生命活動(dòng)所需要的微量元素，但是大部分重金屬(如汞、鉛、鎘等)并非生命活動(dòng)所必需，而且所有重金屬超過一定濃度都對(duì)人體有害。

有色金屬是指除鐵、鉻、錳和釩以外的金屬。有色金屬又分輕金屬、重金屬、貴金屬和稀有金屬四大類。重金屬是指銅、鉛、鋅、鎳、鈷、錫、銻、汞、鎘和鉍等金屬，它們的共同點(diǎn)是密度均在6g/cm3左右。重金屬元素及其共伴生元素在元素周期表中的位置見下圖。

圖中，黑線框內(nèi)畫底線的元素為重金屬元素，其余均為它們的共伴生元素?？梢?，與重金屬共伴生的金屬主要是貴金屬和稀散金屬。

銅是人類最早發(fā)現(xiàn)和使用的重金屬，距今8000年前，人類就已經(jīng)使用銅。

鉛也是人類史前重金屬，煉鉛術(shù)和煉銅術(shù)大致始于同一歷史時(shí)期。至公元前1600-1400年，鉛已成為常見重金屬。我國約在公元前2000年已用鉛造幣，稱為鉛刀。

錫也是古老重金屬，最初是在熔煉自然銅和錫礦石或處理錫銅礦石的混合物偶然獲得錫銅合金(錫青銅)，構(gòu)成了人類古代文明的青銅器時(shí)代。

鋅在古代被人類制成黃銅作裝飾品應(yīng)用，我國是最早掌握煉鋅技術(shù)的國家。

貴金屬中金和銀是被人類發(fā)現(xiàn)和使用最早的，早在新石器時(shí)代人類就已識(shí)別黃金。中國在商代中期(公元前13-14世紀(jì))已掌握制造金器的技能。約在公元前3000年，人類掌握了煉銀技術(shù)。

伴隨重金屬發(fā)展歷史，人類接觸和使用重金屬的種類、數(shù)量和機(jī)會(huì)也急劇增加。人類接觸重金屬的機(jī)會(huì)分為職業(yè)接觸和非職業(yè)接觸。職業(yè)接觸主要指重金屬的開采、冶煉、加工和使用等生產(chǎn)過程中，其作業(yè)人員因職業(yè)活動(dòng)而接觸重金屬。非職業(yè)接觸主要指因環(huán)境污染、日常生活、飲食習(xí)慣等原因接觸重金屬。

一般來說，密度在5.5g/cm3以上的金屬被稱為重金屬。常見的重金屬元素有銅、鉛、鋅、鐵、鈷、鎳、錳、鎘、汞、金、銀等約45種。其中有少部分是生命活動(dòng)所必需的元素，如鐵、錳、鋅、銅等，雖然其含量微小，卻在機(jī)體的新陳代謝中起著至關(guān)重要的作用。

有些重金屬是酶的組成部分，例如過氧化酶中有鐵元素，碳酸酐酶中有鋅元素等;有些重金屬還參與體內(nèi)物質(zhì)的輸送，例如鐵是血紅蛋白的組成成分，并且參與了氧的運(yùn)送;還有些重金屬元素與遺傳有著密切的關(guān)系，例如鉻、鋅、銅、錳等，他們存在于核酸中。這些生命活動(dòng)所必需的重金屬一旦缺少，就會(huì)使人體的生理功能受到損害。

重金屬也是一把雙刃劍。雖是人體必需，可如果使用過量就會(huì)體現(xiàn)出毒性。而且除了必須元素以外，其他大部分重金屬不但不被機(jī)體所需要，還會(huì)嚴(yán)重危害動(dòng)植物的正常生命活動(dòng)。

重金屬的作用和毒性不但與其含量和種類有關(guān)，更與其存在形態(tài)有十分密切的關(guān)系，不同形態(tài)的重金屬在毒性、遷移及生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)的過程中存在很大差異。比如Cr3+是人體的必需元素，而Cr6+則對(duì)人體有明顯的毒性;砷元素能以四種價(jià)態(tài)(As3-、As2-、As3+、As5+)存在，大多數(shù)無機(jī)砷化物的毒性比有機(jī)砷化物大，砒霜的主要成分就是三氧化二砷。

砒霜最早是用來治療肺結(jié)核和梅毒的一種輔助藥物，后被開發(fā)用來制殺蟲劑或滅鼠藥。但由于其毒性強(qiáng)，外觀屬白色粉末，沒有特殊氣味，與面粉、淀粉外觀很相似，不僅容易誤食中毒，而且無色無味的性質(zhì)使得它也難以被檢驗(yàn)出來。于是兩千年來砒霜早已被人們看作是一種聲名狼藉的殺人武器。古代人們所說的鶴頂紅其實(shí)也是砒霜，它的外觀之所以呈現(xiàn)紅色，是由于其沒有提純。

人體重量的99%是由12種主要元素組成，如氧、碳、氫、氮、鈣、磷、鉀、硫、鈉、氯、鎂、鐵等。余下的1%為各種微量元素，如銅、鋅、錳、鈷、鉬、鉻、鎳、錫、釩、鉛、砷、硒、硅、氟等。

這些微量元素中，有許多為重金屬，它們?cè)谌梭w內(nèi)的含量雖然很少，但生理功能獨(dú)特，能夠調(diào)節(jié)肌體內(nèi)的生物酶活動(dòng)，促進(jìn)宏量元素在體內(nèi)的運(yùn)輸，參與激素的合成等，在新陳代謝中起著十分重要的作用，一旦缺少某種或某幾種，就會(huì)使人體健康受到威脅。

重金屬的作用具體有以下幾個(gè)方面：

①構(gòu)成金屬酶和酶的活化劑。在幾千種已知的酶中大多數(shù)含有一個(gè)或幾個(gè)金屬原子，如過氧化酶中的鐵、碳酸酐酶中的鋅、酪氨酸酶中的銅等。當(dāng)酶中有關(guān)的金屬元素除去，這些酶就會(huì)失去活性。

②某些激素和維生素的活性成分，如鉻可激活胰島素，鈷為維生素B12的成分。

③參與體內(nèi)物質(zhì)的輸送，如鐵為血紅蛋白成分，參與了氧的運(yùn)送;鋅為碳酸酐酶的成分，參與了二氧化碳的排出。

④在體液內(nèi)與鉀、鈉、鈣、鎂等離子協(xié)同，調(diào)節(jié)滲透壓、離子平衡和體液酸堿度的作用，以保持人體正常的生理功能。

⑤若干重金屬元素與遺傳有著密切的關(guān)系，特別是鉻、鋅、銅、錳等，它們存在于攜帶遺傳信息的核酸中，在維護(hù)核酸立體結(jié)構(gòu)、維持核酸代謝等方面起著重要作用。

過量的重金屬進(jìn)入人體后與體內(nèi)有機(jī)成分結(jié)合成金屬絡(luò)合物或金屬螯合物，使這些物質(zhì)喪失或改變了原來的生理化學(xué)功能而產(chǎn)生病變，從而對(duì)人體產(chǎn)生危害。

重金屬中毒危害主要表現(xiàn)為：

①神經(jīng)系統(tǒng)損害，如鉛、汞、錳、鉈等;

②肝、腎功能損害，如鎘、汞、銅等;

③心血管與血液系統(tǒng)損害，如鉛、銅、砷、鉈、鎘等;

④生殖生理和生殖器官損害，如鉛、汞等;

⑤骨骼系統(tǒng)損害，如鎘、鉬、鉈等;

⑥消化系統(tǒng)損害，如鉛、汞、鉈等;

⑦呼吸系統(tǒng)損害，如鎘、鉻、鋅;

⑧其他影響，如砷、鎘等具有致癌作用。

重金屬中毒是指重金屬及其化合物進(jìn)入人體內(nèi)，產(chǎn)生一系列病理生理變化，使組織細(xì)胞功能遭受損害的過程，包括常見的鉛中毒、汞中毒、錳中毒、銻中毒、鉈中毒、鋇中毒等。中毒的主要表現(xiàn)為中樞神經(jīng)系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)的功能紊亂及造血系統(tǒng)、肝腎功能損害等。

在統(tǒng)計(jì)有色金屬產(chǎn)量時(shí)，往往僅統(tǒng)計(jì)十種有色金屬，即銅、鉛、鋅、鈷、鎳、銻、錫、鎂、鋁和鈦。這十種有色金屬中，有七種為重金屬。重金屬對(duì)于國民經(jīng)濟(jì)、國防軍工、科學(xué)技術(shù)和日常生活均具有舉足輕重的作用。

1、銅的應(yīng)用：銅的用途非常廣泛，主要應(yīng)用于電氣設(shè)備(包括輸電線、導(dǎo)電棒、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)和變壓器)和通訊設(shè)備。銅也是輕工、交通、運(yùn)輸、電子、郵電、軍工和機(jī)械制造等領(lǐng)域的重要原材料。銅能與鋅、錫、鋁、鎳和鈹?shù)刃纬啥喾N重要合金，廣泛應(yīng)用于制造業(yè)。銅的化合物是電鍍、原電池、農(nóng)藥、染料和催化劑等行業(yè)的重要原料。

2、鉛的應(yīng)用：鉛主要用作蓄電池的原材料，約占70%;鉛的第二個(gè)用途是作為汽油的添加劑(四乙鉛);鉛還用于x射線、核輻射的屏蔽材料。鉛合金用于軸承合金、低熔合金和長壽電池材料等。

3、鋅的應(yīng)用：鋅在電化序中位置較高，不容易被腐蝕，故廣泛將鋅鍍?cè)阼F件上以防止鐵生銹。鍍鋅消耗的鋅量占總耗鋅量的40%以上，用于生產(chǎn)合金的耗鋅量約占35%。鋅及化合物還廣泛用于航天、汽車、船舶、機(jī)械、建筑、電子及日用品工業(yè)等領(lǐng)域。

4、鎳的應(yīng)用：鎳主要用于制備各種合金，其中不銹鋼占鎳消費(fèi)量的50%以上。不銹鋼、鎳基合金和耐高溫合金通常含鎳8%以上，用于耐蝕部件。目前含鎳合金已達(dá)3000種以上，廣泛用于宇航、火箭、航空、航海、原子能和石油化工等領(lǐng)域。鎳及化合物還用于電鍍、催化劑和電池等行業(yè)。

5、鈷的應(yīng)用：鈷主要用作耐熱及耐腐蝕材料、切削刀具、高強(qiáng)度材料、永磁材料和電池材料等，其次是作為工具鋼、模具鋼和硬質(zhì)合金的添加元素，還廣泛用于化學(xué)工業(yè)中的添加劑。

6、錫的應(yīng)用：在近代科技領(lǐng)域，如電子工業(yè)、原子能工業(yè)、超導(dǎo)材料以及宇宙飛船等都需要高純錫及其特種合金，如錫鋯合金用作原子能工業(yè)的包裝材料，錫鈦合金用于噴氣飛機(jī)、火箭、原子能、造船、化學(xué)和醫(yī)療器械等領(lǐng)域。