“环境化学”这一概念最早提出时并没有与环境保护运动后的“环境化学”一样与污染联系起来。1928年，美国霍恩（R.A.Honne）在“我们的环境化学”中将环境化学定义为研究物质在开放介质系统中发生的化学现象。近似于当代意义的“环境化学”，源自20世纪50年代后西方发达国家对公害问题的关注，尤其以化学领域农药残留问题的研究为起点。1962年，美国R.卡森（Rachel Carson，1907～1964）所著《寂静的春天》一书以这些方面的研究为基础，特别是以滴滴涕（DDT）等农药对动物的危害为生动案例，揭示了现代工业社会污染物排放对生态环境和人的巨大危害，从而激发了世界各国人民的环境保护意识，也为推进环境科学发展创造了社会条件。60年代以来，人们对环境化学领域内人工合成的有毒有害和重金属物质在环境介质中迁移转化规律的研究，促进了环境科学的进一步发展。

《寂静的春天》英文原版封面

进入20世纪70年代，一些国家全面展开了有毒有害污染物的调查。特别是1972年联合国人类环境大会之后，相继建立的全球环境监测系统（Global Environmental Monitoring System; GEMS）和国际潜在有毒化学品登记机构（International Register of Potentially Toxic Chemicals; IRPTC），很大程度上推进了各国环境化学的研究。进入80年代，环境化学的研究扩展到地球化学领域，并以涉及生命活动的各主要元素在全球范围内的循环和相互作用，以及人类活动对这些循环的影响为主要对象。

这一时期所关注的全球性问题，如温室效应、臭氧层破坏等对全球政治引发了深刻和长远的影响。1985年“臭氧层空洞”的相关研究成果促成了1987年“蒙特利尔议定书”的签订，表明了全人类对环境化学研究的肯定，其中提出平流层臭氧破坏化学机制的三位环境化学家荷兰的P.J.克鲁岑（Paul Jozef Crutzen，1933～2021）、美国的F.S.罗兰（Frank Sherwood Rowland，1927～2012）和M.莫利纳（Mario Molina，1943～2020）获得了1995年诺贝尔化学奖。

环境化学在向地球化学方向扩展并探索新问题的同时，也将一部分关注点放在已有环境问题更全面细致的分析上。例如，环境分析化学将更新更全面的理化和生化分析技术，应用于痕量有害化学物的检测与分析，并为环境质量的监控与评价提供分析方法。此外，根据污染物在不同介质中不同的迁移转化特性，又分别发展出大气环境化学、水环境化学、土壤环境化学等分支，与生态学、毒理学等学科交叉产生污染生态学等分支。进入20世纪90年代，环境化学受环境监测与污染处理等需求的带动，呈现出全面并与其他学科交叉融合的发展趋势。

起步于70年代初，特别是对官厅水库污染事件的调查及重点地区土壤污染调查等任务的需求，为中国环境化学的最初发展提供了契机。1975年中科院建立了中国第一个环境化学研究所。1979年3月，中国环境科学学会成立，下设环境化学等13个专业分委员会和1个研究小组。1980年起，以“环境化学”为题的教材在中国陆续出版。这些都标志着中国环境化学进入稳步发展阶段。

作为环境科学的理论基础之一，环境化学为发现、描述、解读环境污染问题并实施监测手段提供了理论依据，为环境科学吸收化学、化工、地学等领域的成果，指导环境治理实践，拓展了理论空间。