就環境汙染而言，重金屬實際上主要指汞、鎘、鉛、鉻、砷等金屬或準金屬，也指具有壹定毒性的壹般重金屬，如銅、鋅、鎳、鈷、錫等。我們從重金屬的天然性、毒性、活性和持久性、生物降解性、生物累積性和對生物體的加性效應等方面論述了重金屬的危害。
公認的重金屬分析方法包括紫外分光光度法(UV)、原子吸收光譜法(AAS)、原子熒光光譜法(AFS)、電感耦合等離子體光譜法(ICP)、X射線熒光光譜法(XRF)和電感耦合等離子體質譜法(ICP-MS)。除了以上方法，還引入了光譜學進行檢測，更加精密準確！
日本和歐盟部分國家使用電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)進行分析，但對於國內用戶來說，儀器成本較高。有的還采用X射線熒光光譜(XRF)分析，具有無損檢測和直接分析成品的優點，但檢測精度和重復性不如光譜分析法。最新流行的檢測方法——陽極溶出法，檢測速度快，數值準確，可用於現場環境應急檢測。
(1)原子吸收光譜法
原子吸收光譜法是20世紀50年代創立的壹種新的儀器分析方法。它補充了主要用於無機元素定性分析的原子發射光譜法，成為無機化合物定量分析的主要手段。
原子吸收分析的流程如下:1。將樣品制成溶液(同時空白)；2.制備壹系列已知濃度的分析元素校準溶液(標準樣品);3.依次測量空白和標準樣品的相應值；4、根據相應的數值繪制校準曲線；5.測量未知樣本的相應值；6.根據校準曲線和未知樣品的相應值，計算樣品的濃度值。
現在，由於計算機技術和化學計量學的發展以及許多新元件的出現，原子吸收光譜儀的精密度、準確度和自動化程度都有了很大的提高。微處理器控制的原子吸收光譜儀簡化了操作程序，節省了分析時間。目前，氣相色譜和原子吸收光譜聯用儀已經研制成功，進壹步拓展了原子吸收光譜的應用領域。
(2)紫外-可見分光光度法
檢測原理是重金屬和顯色劑——通常是有機化合物——能與重金屬絡合形成有色分子團，溶液顏色深淺與濃度成正比。在特定波長下，進行比色檢測。
分光光度分析有兩種，壹種是測定物質本身對紫外線和可見光的吸收；另壹種是生成有色化合物，即“顯色”，然後測定。雖然許多無機離子在紫外和可見光區有吸收，但由於它們的強度壹般較弱，很少直接用於定量分析。加入顯色劑，將待測物質轉化為在紫外和可見光下有吸收的化合物進行光度測定，這是目前應用最廣泛的測試方法。顯色劑分為無機顯色劑和有機顯色劑，有機顯色劑使用較多。大部分有機顯色劑本身就是有色化合物，與金屬離子反應生成的化合物壹般是穩定的螯合物。顯色反應的選擇性和靈敏度高。有些有色螯合物易溶於有機溶劑，經萃取、浸取後可用比色法檢測。近年來，多元絡合物的顏色體系引起了人們的廣泛關註。多組分復合體是指由三種或更多種組分形成的復合體。多元絡合物的形成可以提高分光光度測定的靈敏度，改善分析特性。預處理、萃取和比色檢測中顯色劑的選擇和使用是近年來分光光度法的重要研究課題。
(3)原子熒光光譜法
原子熒光光譜法(AFS)是通過測量待測元素的原子蒸氣在特定頻率的輻射能激發下的熒光發射強度來確定待測元素含量的方法。
原子熒光光譜法雖然是發射光譜法，但與原子吸收光譜法關系密切，它兼有原子發射光譜法和原子吸收光譜法的優點，又克服了兩種方法的缺點。原子熒光光譜具有發射譜線簡單、靈敏度比原子吸收光譜高、線性範圍寬、幹擾少等特點，可用於多種元素的同時測定。原子熒光光譜儀可用於分析11元素，如汞、砷、銻、鉍、硒、碲、鉛、錫、鍺、鎘和鋅。現已廣泛應用於環境監測、醫學、地質、農業、飲用水等領域。在國家標準中，原子熒光光譜法已被視為食品中砷、汞等元素測定標準中的首選方法。
氣態自由原子吸收特征波長的輻射後，原子外層電子會從基態或低能態躍遷到高能態，同時發出激發波長相同或不同的能量輻射，即原子熒光。原子熒光的發射強度If與原子化器中每單位體積的元素基態原子數n成正比。當原子化效率和熒光量子效率固定時，原子熒光強度與樣品濃度成正比。
目前已研制出多元素同時測定的原子熒光光譜儀，它以幾盞高強度空心陰極燈為光源，以高溫電感耦合等離子體(ICP)為原子化器，使多種元素同時原子化。多元素分析系統以ICP原子化器為中心，周圍安裝多個檢測單元，與空心陰極燈成直角，產生的熒光由光電倍增管檢測。光電轉換後的電信號經計算機放大處理，得到各元素的分析結果。
(4)電化學方法——陽極溶出伏安法
電化學方法是近年來發展迅速的壹種方法。它以經典極譜法為依托，並在此基礎上衍生出極譜法、陽極溶出伏安法等方法。電化學法檢出限低，靈敏度高，值得推廣應用。比如國標中測定鉛的第五種方法和測定鉻的第二種方法都是示波極譜法。
陽極溶出伏安法是壹種將恒電位電解富集和伏安法相結合的電化學分析方法。該方法可壹次性連續測定多種金屬離子，靈敏度高，可測定10-7-10-9 mol/L的金屬離子，該方法所用儀器簡單易操作，是壹種很好的痕量分析手段。中國頒布了適用於化學試劑中金屬雜質測定的陽極溶出伏安法國家標準。
陽極溶出伏安法分為兩步。第壹步是“電沈澱”，即在恒定電位下，待測離子在工作電極上電沈積富集，與電極上的汞形成汞齊。對於給定的金屬離子，如果攪拌速度不變，預電解時間固定，m=Kc，即電沈積金屬的量與待測金屬的濃度成正比。第二步是“溶解”，即在富集後，通常靜止30s或60s後，向工作電極施加反向電壓，汞齊中的金屬由負向正掃描重新氧化成離子回歸溶液，產生氧化電流，記錄電壓-電流曲線，即伏安曲線。曲線呈峰形，峰電流與溶液中被測濃度成正比，可作為定量分析的依據，峰電位可作為定性分析的依據。
示波極譜法又稱“單掃描極譜法”。壹種新的極譜分析方法。這是壹種快速增加電解電壓的極譜法。在汞滴電極上每壹個汞滴的生長後期，在電解池的兩極迅速加壹個鋸齒脈沖電壓，幾秒鐘就得到壹個極譜圖。為了快速記錄極譜圖，通常用示波管的屏幕作為顯示工具，故稱示波極譜法。其優點是速度快，靈敏度高。
(5) X射線熒光光譜法
X射線熒光光譜法是利用樣品的X射線吸收隨樣品中成分的變化及多少而變化，來定性或定量測定樣品中成分的方法。它具有分析速度快、樣品預處理簡單、可分析元素範圍廣、譜線簡單、光譜幹擾少、樣品形態多樣、無損測定等特點。它不僅用於常量元素的定性和定量分析，還可用於微量元素的測定，檢出限為10-6。結合分離富集，可以達到10-8。測量的元素範圍包括周期表中F-U的所有元素。多道分析儀可以在幾分鐘內同時測定20多種元素的含量。
x射線熒光法不僅可以分析海量樣品，還可以分析多層塗層各層的成分和膜厚。
當樣品被X射線、高能粒子束、紫外線等照射時。，由於高能粒子或光子與樣品原子碰撞，原子內層的電子被驅逐形成空穴，使原子處於激發態。這種受激離子的壽命非常短。當外層電子躍遷到內層空穴時，多余的能量以X射線的形式釋放出來，外層產生新的空穴和新的X射線發射，從而產生壹系列特征X射線。特征X射線是各種元素所固有的，它與元素的原子系數有關。所以只要測出特征X射線的波長λ，就可以找出產生這個波長的元素。可以做定性分析。在樣品成分均勻、表面光滑、元素間無相互激發的條件下，用X射線(初級X射線)照射樣品使樣品中的元素產生特征X射線(熒光X射線)時，如果元素與實驗條件相同，熒光X射線的強度與分析元素的含量呈線性關系。可以根據譜線的強弱進行定量分析。
(6)電感耦合等離子體質譜法
ICP-MS的檢出限是非常可觀的，其溶液的檢出限大多是ppt級別，所以實際的檢出限不可能比妳實驗室的潔凈條件更好。必須指出的是，ICP-MS的ppt級檢測限是針對溶液中溶解物質很少的簡單溶液。如果涉及到固體中濃度的檢出限，由於ICP-MS的耐鹽性差，ICP-MS檢出限的優勢會差50倍之多，而壹些普通的輕元素(如S，
鈣、鐵、鉀、硒)對ICP-MS有嚴重的幹擾，也會惡化其檢出限。
ICP-MS由作為離子源的ICP炬管、接口裝置和作為檢測器的質譜儀組成。
ICP-MS中使用的電離源是電感耦合等離子體(ICP)，其主體是由三層應時套管組成的炬管。火炬管的上端纏繞有負載線圈，三層管從內向外分別供給載氣、輔助氣體和冷卻氣體。負載線圈通過高頻電源耦合，以產生垂直於線圈平面的磁場。如果用高頻裝置電離氬氣，氬離子和電子會在電磁場的作用下與其他氬原子碰撞產生更多的離子和電子，形成渦流。強電流產生高溫，瞬間使氬氣形成溫度為10000k K的等離子體炬，待分析樣品通常以水溶液氣溶膠的形式引入氬氣流中，然後在射頻能量激發下進入大氣壓下的氬氣等離子體中心區域。等離子體的高溫使樣品去溶劑化、蒸發和離子化。部分等離子體通過不同的壓力區進入真空系統。在真空系統中，正離子被拉出來，根據質荷比進行分離。在負載線圈上方約10mm處，炬溫約為8000K K，在此高溫下，電離能低於7eV的元素完全電離，電離能低於10.5ev的元素電離度大於20%。因為大部分重要元素的電離能低於10.5eV，所以都具有較高的靈敏度，少數電離能較高的元素如C、O、Cl、Br也能檢測到，但靈敏度較低。
(7)飛秒檢測方法
飛秒探測主要利用飛秒激光研究各種化學過程和物質組成，包括化學鍵斷裂、新鍵形成、質子轉移和電子轉移、化合物異構化、分子離解、中間產物和最終產物的速度、角度和狀態分布、溶液中的化學反應和溶劑的作用、分子中的振動和轉動對化學反應的影響等。飛秒探測是目前比較先進的探測技術。通過觀察分子、原子、電子、原子核、官能團等粒子在飛秒量級(千分之壹秒，即10-15s)的振動和能級躍遷，可以很容易地判斷出物質的組成和含量。飛秒探測技術可用於未知物質分析、公式分析與還原、工業診斷、衛星遙感、超級計算、痕量檢測與分析等。