verzamelnaam voor een groep van metalen uit het periodiek systeem met een soortelijk gewicht groter dan 4,5 g/cm3. De belangrijkste zware metalen zijn kwik, cadmium, lood, arseen, chroom, zink, nikkel en de edele metalen.
Kwik (Hg) en cadmium (Cd) en hun verbindingen staan op de → zwarte lijst van stoffen die niet in het water geloosd mogen worden. Ook op de -»-grijze lijst zijn verscheidene zware metalen opgenomen. Vele zware metalen zijn, in kleine hoeveelheden, onmisbaar voor tal van fysiologische processen, omdat zij fungeren als katalysator in enzymreacties. In de landbouw wordt deze groep van metalen vanouds aangeduid met de term spoorelementen. Het kenmerkende van spoorelementen is, dat reeds zeer kleine hoeveelheden in staat zijn een optimale werking uit te oefenen. Belangrijke spoorelementen voor planten zijn: boor (B), koper (Cu), mangaan (Mn), molybdeen (Mo) en zink (Zn). Voor dieren zijn vooral belangrijk kobalt (Co), koper (Cu), mangaan (Mn), jood (I), zink (Zn), fluor (F) en seleen (Se).De elementen B, I en F behoren echter niet tot de groep van de zware metalen. Twee bekende voorbeelden van vergiftiging door zware metalen in Japan zijn: de itai-itai-ziekte als gevolg van te hoge cadmiumgehalten in rijst die werd bevloeid met cadmiumhoudend water, en de Minamata-ziekte als gevolg van hoge kwikgehalten in vis. Zware metalen zijn van nature aanwezig in de bodem, omdat het moedergesteente waaruit de bodem is ontstaan, mineralen bevat waarin zware metalen voorkomen. Met name ijzer (Fe) en mangaan zijn in relatief grote hoeveelheden aanwezig (tot enkele procenten). De overige metalen zijn doorgaans in lage concentraties aanwezig (ten hoogste enkele honderdsten van procenten). Soms bevat een bodem van nature reeds extreem hoge gehalten van een bepaald zwaar metaal. Zo is in Somerset (Engeland) het molybdeengehalte van het gras van nature zo hoog, dat het vee molybdeenvergiftiging oploopt.
De van nature lage gehalten in de bodem zijn echter in de afgelopen decennia belangrijk gestegen. Door toedoen van de mens worden bij allerlei activiteiten grote hoeveelheden zware metalen in het milieu gebracht. Metalen worden nl. op grote schaal gebruikt, o.a. in legeringen, coatings ter bestrijding van corrosie, verfstoffen, cosmetica, drukinkt, katalysatoren, bestrijdingsmiddelen, autobanden en batterijen. Zware metalen komen ook vrij bij de verbranding van fossiele brandstoffen, vooral steenkool en olie. Een andere belangrijke bron is het verkeer vanwege de toevoeging van tetramethyl- en tetraëthyllood aan benzine als antiklopmiddel. Ook in de landbouw komen zware metalen vrij, doordat bestrijdingsmiddelen en verschillende meststoffen deze elementen bevatten als werkzaam middel of in de vorm van onzuiverheden.
Zo bevatten fosfaatmeststoffen 10-100 mg Cd/kg. Een andere bron, die vooral in gebieden met intensieve veeteelt zorgen baart, is varkensdrijfmest, die vrij veel koper en zink bevat omdat deze elementen worden toegevoegd aan het veevoer. Ook meststoffen als compost en -»-zuiveringsslib, die worden gebruikt ter verbetering van de bodemstructuur, bevatten aanzienlijke hoeveelheden zware metalen.
Het merendeel van deze zware metalen komt uiteindelijk in de vorm van afvalstoffen (vloeibaar of vast) of via rookgassen of uitlaatgassen in het milieu terecht. Door bezinking vanuit de atmosfeer, met de regen of door directe toediening komen de metalen uiteindelijk in de bodem en het water terecht. In het oppervlaktewater zijn de metalen vooral gebonden aan meegevoerde slibdeeltjes. Zo voert de → Rijn jaarlijks grote hoeveelheden zware metalen aan, waarvan het grootste deel in Nederland achterblijft, m.n. in het op de uiterwaarden afgezette slib. Ook het → havenslib dat bij Rotterdam uit de havens wordt gebaggerd, bevat grote hoeveelheden zware metalen, hetgeen problemen veroorzaakt bij het vinden van opslagmogelijkheden voor dit slib.
In België is vooral de streek rondom Hoboken en de zone Lommel-Overpelt-Balen (non-ferro-industrie) sterk vervuild door zware metalen, vooral lood, zink, koper en cadmium.
Over het algemeen zijn zware metalen niet erg beweeglijk in de bodem dankzij de grote opslagcapaciteit van de bodem. De meeste metalen worden sterk geadsorbeerd aan de vaste bodemdeeltjes en vormen bovendien slecht oplosbare verbindingen, zoals metaaloxiden en -hydroxiden, -carbonaten of -sulfiden. De oplosbaarheid van dergelijke verbindingen is vaak sterk afhankelijk van de zuurgraad (pH) van de bodem. Door pH-verlaging neemt de oplosbaarheid van de meeste metalen sterk toe, waardoor schadelijke effecten bij planten kunnen optreden. Bovendien neemt de kans op uitspoeling van metalen naar het grondwater toe.
De beweeglijkheid van metalen in de bodem kan ook toenemen door complexvorming. Het metaal gaat daarbij een chemische binding aan met organische of anorganische complexvormers (liganden). Het kenmerkende van deze complexvorming is, dat het complex qua eigenschappen en gedrag in de bodem sterk kan afwijken van het niet-gecomplexeerde metaal. Organische complexvormers zijn o.a. vetzuren, oxaalzuur, citroenzuur, aminozuren, fulvozuren en humuszuren. Ook sommige anorganische stoffen zoals ammoniak en chloride kunnen complexen vormen met metalen.
Bij grote beweeglijkheid, b.v. door complexvorming of omdat de opslagcapaciteit van de bodem wordt overschreden, kunnen de metalen in het grondwater terechtkomen. M.n. in Nederland en België waar men wat betreft de drinkwatervoorziening voor een belangrijk deel is aangewezen op grondwater, dient deze verontreiniging van grondwater zoveel mogelijk voorkomen te worden.
Zware metalen komen o.a. voor in het afvalwater van de lederindustrie, de grafische industrie en de galvanische bedrijven. Verwijdering van zware metalen uit het afvalwater vindt meestal plaats met behulp van ONO-installaties en ionenwisselaars (met recirculatie van spoelwater). In beide gevallen resteert na behandeling het metaalhydroxideslib, een chemische afvalstof. Het elektrochemisch terugwinnen van zware metalen, nog zeer weinig toegepast, en het toepassen van membraanfiltratie, een relatief jonge technologie voor de verwijdering van zware metalen uit afvalwater, bieden op grond van hun hergebruiksmogelijkheden interessante toekomstperspectieven.
