Kim loại nặng có độc tính là những kim loại có tỷ trọng bằng 5 lần tỷ trọng nƣớc, là các kim loại bền (không tham gia quá trình sinh hóa của cơ thể), có tính tích tụ sinh học (chuyển tiếp trong chuỗi thức ăn và di vào cơ thể) bao gồm các kim loại nhƣ Hg, As, Pb, Cd, Mn, Cu, Cr, Ni, Zn … Hầu hết các kim loại nặng tồn tại trong nƣớc dƣới dạng ion, chúng có nguồn gốc phát sinh chủ yếu do hoạt động của con ngƣời. Ví dụ: Zn do các nhà máy sơn, mực in; thủy ngân và kẽm do thuốc trừ sâu…vv. Các quá trình khai thác mỏ, giao thông vận tải, sản xuất, tinh chế, sử dụng thuốc bảo vệ thực vật đều thải kim loại nặng vào không khí, đất và các nguồn nƣớc.
Pb là kim loại khá phổ biến trong tự nhiên, Pb có mặt ở trong vỏ trái đất, trong trầm tích, trong tự nhiên nhƣ đất, nƣớc, không khí và sinh vật. Pb đƣợc dùng nhiều trong công nghệ sản xuất vũ khí đạn dƣợc, gốm sứ, xăng dầu, thủy tinh, vật liệu xây dựng, công nghiệp cơ khí, sản xuất pin. Trong khu vực khí quyển đô thị, nồng độ Pb khoảng 0,5 ÷ 10 µg/m3, ở những nút giao thông nồng độ Pb có thể lên tới 30 µg/m3. Hàmlƣợng Pb trong nƣớc tự nhiên thƣờng thấp, khoảng 0,001 ÷ 0,023 mg/L [86].
Trong tự nhiên, Cd tồn tại chủ yếu ở dạng các hợp chất nhƣ oxit (CdO), sunfua (CdS), cacbonat (CdCO3),…Khoảng 90 % tổng lƣợng Cd thải vào môi trƣờng là do hoạt động nhân tạo. Ô nhiễm Cd xuất phát từ ô nhiễm không khí, khai thác mỏ, sản xuất pin Ni-Cd, luyện kim, khai thác khoáng sản. Nguồn chính thải Cd2+
vào nƣớc là các điện cực dùng trên tàu thuyền và nƣớc thải. Trong sản xuất, Cd2+ thải ra do quá trình khai thác quặng, sử dụng các loại bột màu trên cơ sở là các hợp chất của kẽm. Hàm lƣợng Cd2+
Cu là nguyên tố phổ biến trong tự nhiên, khoáng sản chính của đồng là cancosin (Cu2S) chứa 9,8 % Cu; cuprit Cu2O chứa 88,8%; covenlin CuS chứa 66,5 %; cancopirit CuFeS2 chứa 34,37% Cu. Cu có nhiều trong sơn chống thấm nƣớc trên tàu thuyền, thiết bị điện tử, ống dẫn nƣớc, nƣớc thải sinh hoạt, đó là nguồn thải chính đƣa Cu vào môi trƣờng [86].