重金屬是指分子量大于50AU具有金屬性質的化學元素。這類元素有40多種，但水質中常見且具有毒性的是汞，鎘，鉛，銅，砷，鉻，鋅和鐵。 在河流和湖泊中重金屬通常以離子或鹽的形式存在，這種狀態增加了它們對自然環境和人體的毒性作用。當受污染的廢水進入土壤，地下水或地表水時，即使濃度非常低，它們也無法生物降解,食物鏈中就會慢慢包含這些重金屬離子，并在其中一個環節進一步轉化。在水體中，它們具有在底部沉積物中積累的能力，會造成二次污染。在生物體組織中積累的能力使它們對環境和人類健康構成危險。
其污染源主要是工程作業和電鍍生產，固體垃圾，采礦和冶金工業，特別是有色金屬加工，燃料和能源以及化學工業。它們都以某種程度或另一種形式污染水體，而這些污水會含有多種類型的重金屬離子。因此水中重金屬的成分主要取決于生產過程。