يقصد بالعناصر الثقيلة تلك العناصر الكيميائية التي تمتلك كثافة نوعية أكثر من5g/cm³ وقد صنف حتى الآن 53 عنصر ضمن مجموعة العناصر الثقيلة. بعض هذه العناصر وفلزاتها (Pb, Cd, Hg, Cr) لا تمتلك أي وظيفة حيوية عند الإنسان والنبات والحيوان حتى ولو كانت بتراكيز منخفضة ، بينما تعتبر عناصر أخرى مثل  (Co, Cu, Fe, Mn, Mo, Ni, Zn) ضرورية للنباتات ولكن تصبح سامة عند وجودها بتراكيز عالية

يوجد نوعان من المصادر للعناصر الثقيلة تتمثل بالمصادر الطبيعية Natural Sources (geological)  والمصادر المستحدثة بفعل الإنسان (الصناعية)Anthropogenic Sources . تشمل المصادر الطبيعية البراكين والصخر الأم وغيرها بينما تشمل المصادر المستحدثة ( الناتجة عن الأنشطة البشرية المختلفة) مثل التعدين، الصناعة، الزراعة، معالجة النفايات ووسائل النقل وغيرها التي ينتج عنها كميات كبيرة من العناصر الثقيلة إلى البيئة، وتطلق بشكل خاص عمليات الصهر، الحرق، ووسائل النقل ملوثات مختلفة إلى الغلاف الجوي  .