土壤无机污染物中以重金属比较突出。主要是由于重金属不能为土壤微生物所分解，而易于在土壤中积累，甚至在土壤中可能转化为毒性更大的甲基化合物。有的通过食物链以有害浓度在人体内蓄积，严重危害人体健康。
9.5.1 土壤中重金属的源和汇
1988年的一份资料指出，世界范围每年进入土壤的重金属量（万吨）为：Hg0.83、Cd2.2、Cr89.6、Pb79.6、Ni32.5、Cu95.4.Zn137.2，还有准金属As8.2、Se4.1。
重金属的土壤污染源多数出自于人们的生产和生活活动。如冶金、农药生产等工业废物、汽车排气及城市污水都可使土壤中污染物浓度提高到有毒水平，对生活在该土壤地区的草食动物首先产生危害。
如表9-7所示，各重金属元素在土壤中的浓度具有显著差别，在不超出表列浓度范围情况下，这些重金属元素大概还不致于造成环境危害。
进入土壤的重金属在日后的走向有多个方面：①吸附在土壤中，且可分为溶解和不溶两种状态；②被植物或其他生物吸收；③进入排水，随之离开土体；④因挥发进入大气。对重金属污染物在土壤中所发生的迁移及其在土壤固液两相间分配的主要控制过程是吸附，其主要控制因素是重金属本身的性质和土壤环境的性质。
9.5.2 土壤对金属的吸附作用
土壤中无机或有机组分都可能选择性地或非选择性地吸附阳离子。非选择性阳离子吸附的主要机理是静电力的作用。例如，土壤中层状铝硅酸盐组分就能非选择性地吸附碱金属和碱土金属的阳离子。这些离子被吸附的能力与很多因素有关。如果将被吸附阳离子的电荷看成点电荷，则价数越大者，受吸附力越大。如果各阳离子价态相同，则受吸附力与离子的结晶半径和水合半径有关。按库仑定律，离子结晶半径越大，相应水合半径越小，则受吸附力越大。土壤溶液中一些阳离子受吸附力按如下次序递减：Fe3 、Al3 O、H 、Ba2 、Sr2 、Ca2 、Mg2 、Cs 、Rb 、NH4 、K 、Na 、Li 。半径小、水化能力弱、运动速度大的H 在土壤中受到很大吸附力。
有些阳离子能在土壤中发生结合力强得多的选择性（同晶或类晶）吸附，这种情况下，对象阳离子能穿透土壤构成物质原子的配位壳层，并进一步通过与O基团、OH基团间形成的共价键，与土壤构成物质的原子相键合。例如铝、铁、锰的水合氧化物和氢氧化物能选择性地吸附碱土金属离子（钡、钙、锶、镁）和重金属离子（铅、铜、锌、铬、镍、钒、镉、钴）。
如上所述，土壤胶粒的键合位置原先就被各种吸附着的阳离子所占据，当作为污染物的重金属离子进入土壤后，就只能通过取代性的离子交换作用而被土壤胶粒所吸附。可将原先被吸附于胶粒的阳离子分为两类。一类是被牢固吸附的不可交换性阳离子，如处于1∶1型粘土晶层之间的某些被吸附阳离子；另一类是被宽松吸附的可交换性阳离子，如处于胶粒表面或碎裂晶体边缘处的被吸附阳离子及被吸附于2∶1型粘土晶层间的阳离子。一般用阳离子交换容量（CEC）来表征土壤胶体交换外来阳离子的能力。土壤中主要反应性组分的近似CEC值及与之相关的表面特性列举在表9-8之中。作为解说的一个例子，蒙脱土属于2∶1型粘土类，其电荷密度较小，硅层间接合不牢固，因而层间距大，外来离子容易扩散进入而发生交换吸附，所以有较大的CEC值。
表9-8 土壤中反应性组分的表面特性（pH=7）