重金属在底泥-水生态体系中的生态效应，不仅与其浓度有关，与其赋存形态也有极大的关系。而重金属的赋存形态除了与底泥-水生态系统所含的物质如水溶性有机质等有关外，与生态系统的氧化还原电位和pH值有很大关系，如底层水，其氧化还原电位较低，金属元素将以还原形态存在，而表层水由于可以为大气中的氧饱和，成为氧化还原电位较高的介质，金属元素将以氧化形态存在。而许多金属不同形态的毒性差异很大，如六价铬的毒性远远大于三价铬，继而对生态系统的影响有所不同。

氧化还原电位不仅影响重金属元素的赋存形态，对其他元素也有影响。如一个厌氧型湖泊，其下层水系中的元素将以还原形态存在，碳还原成-4价形成CH ₄ ，氮形成氮酸根  ，硫形成H ₂ S。上层水系中的元素主要以氧化态存在，碳氧化为CO ₂ ，氮成为  ，硫成为 硫酸根 ，显然这种变化将对水生生物和水质产生很大影响。

实验原理

氧化还原平衡对水环境中污染物的迁移转化具有重要意义。水体中氧化还原的类型、速率和平衡，在很大程度上决定了水中主要溶质的性质。pE是平衡状态下（假想态，天然水体或污水体系几乎不可能达到，即使达到平衡，往往也是局部区域）的电子活度，它衡量溶液接受或给出电子的相对趋势。在还原性较强的溶液中，其趋势是给出电子，pE越小，电子浓度越高，体系给出电子的倾向就越强。反之，pE越大，体系接受电子的倾向就越强。

在氧化还原体系中，往往有H ^＋ 或OH-离子参与转移。因此，pE除了与氧化态和还原态浓度有关外，还受体系pH值的影响，这种关系可以用pE-pH图来表示。由于水质中可能存在的物质状态较多，某一金属的赋存形态将十分复杂，在没有测定其他物质的前提下，绘制pE-pH图时，可以适当简化。