Понятие «тяжёлые металлы» было предложено немецким химиком Леопольдом Гмелиным в 1817 году. Однако, известно около сорока различных определений термина тяжёлых металлов, и невозможно указать на одно из них, как наиболее принятое.
Согласно различным определениям и список тяжёлых металлов будет включать разные элементы.
Если взять как критерий относительную атомную массу свыше 50, то в список войдут все металлы, начиная с ванадия, независимо от плотности.
Другим часто используемым критерием является плотность, примерно равная или большая плотности железа (8 г/см³). В этом случае в список войдут такие элементы как кадмий, кобальт, медь, ртуть, свинец, а более легкое олово выпадает из списка.
Некоторые классификации делают исключения для благородных и редких металлов и не относят их к тяжёлым. Другие исключают черные металлы.
Чаще всего термин «тяжёлые металлы» рассматривается не с химической, а с медицинской и природоохранной точек зрения. При включении в эту категорию могут учитываться не только химические и физические свойства элемента, но и его биологическая активность и токсичность, а также объём использования в хозяйственной деятельности. В этом случае список может включать и металлоиды (полуметаллы).
В связи с такой несогласованностью в определениях термина его использование в англоязычной научной литературе на протяжении долгого времени подвергается критике и служит предметом острых дискуссий. В русскоязычной же научной литературе использование этого термина в основном не вызывает возражений.
Биологическая роль
Многие тяжёлые металлы, такие как железо, медь, цинк, молибден, участвуют в биологических процессах и в определённых количествах являются необходимыми для функционирования растений, животных и человека микроэлементами. С другой стороны, тяжёлые металлы и их соединения могут оказывать вредное воздействие на организм человека, способны накапливаться в тканях, вызывая ряд заболеваний. Не имеющие полезной роли в биологических процессах металлы, такие как свинец и ртуть, определяются как токсичные металлы. Некоторые элементы, такие как ванадий или кадмий, обычно имеющие токсичное влияние на живые организмы, могут быть полезны для некоторых видов.
Загрязнение тяжёлыми металлами
Среди разнообразных загрязняющих веществ тяжёлые металлы (в том числе ртуть, свинец, кадмий, цинк) и их соединения выделяются распространенностью, высокой токсичностью, многие из них — также способностью к накоплению в живых организмах. Они широко применяются в различных промышленных производствах, поэтому, несмотря на очистительные мероприятия, содержание соединений тяжёлых металлов в промышленных сточных водах довольно высокое. Они также поступают в окружающую среду с бытовыми стоками, с дымом и пылью промышленных предприятий. Многие металлы образуют стойкие органические соединения, хорошая растворимость этих комплексов способствует миграции тяжёлых металлов в природных водах. К тяжёлым металлам относят более 40 химических элементов, но при учёте токсичности, стойкости, способности накапливаться во внешней среде и масштабов распространения токсичных соединений, контроля требуют примерно в четыре раза меньшее число элементов.
Помимо сточных вод, большие массы соединений тяжёлых металлов поступают в океан через атмосферу и с захоронением разнообразных отходов в Мировом океане. Для морских биоценозов наиболее опасны ртуть, свинец и кадмий.