土壤污染物形态研究是土壤化学研究的一个十分重要的组成部分。土壤污染物的化学活性、移动性和生物毒性在很大程度上取决于其赋存形态。土壤污染物形态可分为溶解态（土壤溶液）和颗粒态（土壤固相），前者主要研究价态和化合态，后者研究其结合态和结构态。

根据土壤污染物在固液相的分配过程可以分为土壤溶液中污染物形态和土壤固相污染物形态。

土壤溶液中污染物形态。指土壤孔隙水中污染物的形态。主要受土壤pH、有机质、共存阴阳离子、黏土矿物类型等土壤理化性质的影响。污染物在土壤中的老化过程也显著影响着污染物形态。根据其化学活性和稳定性可以划分为自由态、不稳定无机络合物、不稳定有机络合物、不稳定有机物吸附态、不稳定无机物吸附态、稳定无机络合物、稳定有机络合物、稳定无机物吸附态、稳定有机物吸附态、颗粒态等物理和化学形式等。土壤溶液中污染物形态分析方法有离子选择电极法、阳极溶出伏安法、道南膜平衡法、梯度扩散薄膜法和高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱仪（HPLC-ICP-MS）等。计算机化学形态模型也是溶液污染物形态分析的重要辅助手段之一。基于化学平衡计算，通过对溶液组成的测定，根据质量作用定律和质量平衡能对溶液各组分形态进行全面计算。

土壤固相中污染物形态。与土壤类型、土壤性质、污染来源与历史及环境条件等密切相关，同时也与污染物本身性质如原子和分子结构、辛醇-水分配系数等密切相关，各种形态量的多少影响其环境效应大小。土壤污染物形态分级大多为操作定义，即根据各自研究目的和对象来确定的连续提取方法，主要有一步化学浸提法和多步连续化学浸提法。污染物的生物毒性主要与土壤中的可溶态和交换态污染物含量有关。由于化学浸提过程中土壤中的污染物会发生再平衡过程，并不能真实反映土壤中污染物的形态，而基于同步辐射的外延X射线吸收精细结构谱学和微束外延X射线吸收精细结构是研究材料局域结构的重要分析方法，它们能提供吸收原子周围几何和电子结构信息，如键长、键角、配位数、化学价态和元素分布等，为原位研究土壤污染物形态提供技术手段。