成分非常复杂，主要包括各种矿物颗粒，铁、锰、铝、硅的氧化物或水合氧化物，腐殖质，各种有机物和各种黏土，还生存着多种微生物和底栖生物，颗粒物界面上吸附着多种有害有毒污染物。

沉积物是水环境的组成部分，对水质起着直接决定作用，是水体各种污染物的蓄积归宿。在环境条件变化时又可能转化成为持续存在的二次污染源，称为内源，与点源和面源并列为三大污染源。沉积物中蓄积的氮磷化合物及藻类残骸的营养物质释放，会促进水体富营养化和赤潮的发生。沉积物中的重金属及各种有毒有机化学品对底栖生物产生直接影响，经过水生生物食物链的转移和积累，进一步对生态系统和人体健康产生效应。在点源和面源得到一定控制时，水体的污染沉积物将成为突出问题，是国际上环境治理和恢复的主要难题之一。

与污染沉积物有关的科学研究涉及化学、地学、生物学、生态学、水力学、工程学等多种学科。研究内容包括沉积物的来源、沉积和迁移过程，沉积物及上覆水中污染物的存在形态，沉积物生物相、非生物相和孔隙水的组成，各组分的特征和表征方法，各组分间的相互作用及其整体与上覆水中各种化学物质间的作用，这些作用最终对水生生态系统的影响等。沉积物的毒性检验方法涉及生物种的选择、毒性实验的程序、孔隙水或沉积物浸提液的毒性检验方法等。污染沉积物的稳定化、污染效应的控制、底泥的清除及处置则涉及大量的工程技术措施。

污染沉积物的环境影响及生态效应，是水体污染控制和底泥挖掘及处置的重要依据。应用较多的评价方法有平衡分配法和三合一法。一般是把化学过程、生物毒性和生态效应加以综合，确定科学基准，再结合实地环境及经济技术状况制定当地标准。

处理污染沉积物的工程对策有稳定法、覆盖法等，但实际应用的多是疏浚挖掘法。该法要科学评价确定最经济的挖掘面积及深度，而且要有安全的处置和处理技术措施，防止污染的扩散。