污染土壤的主要污染物有无机物如重金属、有机物等，这些污染物与土壤组分中的矿物质、有机质和微生物等会发生复杂的化学反应或生化作用，而改变土壤的性质，间接地影响植物的生长、发育或污染地表水、地下水等。污染物在土壤中的迁移、分配、转化及各种化学行为与土壤的性质如土壤胶体表面的电荷性质、酸碱度和氧化还原点位等有密切的关系，这些都是土壤化学污染研究的重要内容。

人类活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度，引起土壤质量恶化。随着工业发展和农业现代化，大量“三废”使土壤成了受纳垃圾、污水、降尘的场所。农业化学物资的使用不当，使土壤污染越来越重。

土壤环境污染有以下两个特点：①隐蔽和潜伏期长，认识难度大。不易为人们所察觉，其后果往往通过长期摄食在被污染土壤上生产的植物产品的人体或动物的健康状况反映出来。②长期性和不可逆性。有害污染物进入土壤环境后，与复杂的土壤成分发生一系列氧化还原和迁移转化作用，大多数无机污染物，特别是金属和微量元素与土壤有机质或矿物质相结合，成为土壤中的永久滞留污染物。

根据污染物性质，可把土壤污染物大致分为无机污染物和有机污染物两大类，其主要污染物如下：①氮素和磷素化学肥料。②重金属，如砷、镉、汞、铬、铜、锌、铅等。③有机物质，难降解有机物如有机氯类农药、多氯联苯、石油等，可降解有机物，酚和洗涤剂等，其中数量较大而又比较重要的是化学农药，如有机磷和有机氮、苯氧羧酸类等。④放射性元素如铯、锶等。⑤生物类污染物，有害微生物类如肠细菌、炭疽杆菌、破伤风杆菌、肠寄生虫（蠕虫）、霍乱弧菌、结核杆菌等。⑥此外，某些条件下土壤中有机物分解产生CO₂、CH₄、H₂S、H₂、NH₃和N₂等气体（主要为CO₂和CH₄）也会成为土壤的污染物。

①污水灌溉。用未经处理或未达到排放标准的工业污水灌溉农田是污染物进入土壤的主要途径。污水灌溉的土壤污染物质一般集中于土壤表层，随着污灌时间的延长，污染物质也可由上部向下部土体扩散和迁移，以致达到地下水深度。②酸雨、沉降和汽车尾气。大气中的污染物质通过沉降和降水而降落地面，主要集中在土壤表层，以大气中的二氧化硫、氮氧化物和颗粒物为主要污染物。大气中的酸性氧化物如SO₂、NO_x形成的酸沉降可引起土壤酸化，破坏土壤的肥力与生态系统的平衡；汽油中添加的防爆剂四乙基铅随废气排入污染土壤，行车频率高的公路两侧常形成明显的铅污染带，各种大气颗粒物、包括重金属、非金属有毒有害物质及放射性散落物等多种物质。均可造成土壤的多种污染。③过量施用农药化肥。土壤中污染物主要来自施入土壤的化学农药和化肥，其污染程度与化肥、农药的数量、种类、利用方式及耕作方式等有关。有些农药如有机氯杀虫剂DDT、六六六等在土壤中长期停留，并在生物体内富集。氮、磷等化学肥料，凡未被植物吸收利用和未被根层土壤吸收吸附固定的养分都在根层以下积累或转入地下水，成为潜在的污染物。残留在土壤中的农药和氮、磷等化合物在地面径流或土壤风蚀时，就会向其他环境转移，扩大污染范围。④固体废物堆放。主要是工矿企业排出的尾矿废渣污泥和城市垃圾在地表堆放或处置过程中通过扩散、降水淋滤等直接或间接地影响土壤。

一般来讲，进入土壤中的重金属元素不易随水淋滤，不能被土壤微生物所分解。但易被土壤胶体吸附，能在土壤中积累，被土壤微生物富集或被植物吸收。有些甚至会转化为毒性更强的物质，有些会通过食物链以有害浓度在人体内蓄积，严重危害人体健康。有3个重要的研究方向：土壤固液界面的化学行为；根际环境的化学行为；向作物的迁移、富集机制，前二者是土壤污染的研究前沿。①重金属在土壤固液界面的化学行为。固液界面是由土壤矿物、水、气、有机质、微生物共同组成的无机及有机复合胶体，有很大的表面积，带电荷，对金属离子有很大的亲和能。金属元素进入土壤，便在固液界面发生多重反应，进行吸附与解吸、络合与解离、沉淀与溶解的平衡反应。20世纪80年代，学术界引入广义土壤缓冲容量研究固液界面的吸附与解吸过程，探讨保持吸附而抵抗重金属污染的能力；学者提出用氧化还原度（pe+pH，pe＝E_h。F/2.303RT）计算重金属在土壤中的存在形态和容量；不少学者对固液界面元素的动力学过程进行研究，拟用化学反应的速度来推测反应进行的机制并建立反应模型。②重金属在根际环境的化学行为。根际是根吸收、代谢、分泌的毫米级空间，其物种组成、物理、化学和生物反应特性都有别于土体，是研究土壤污染的重要环境界面。在重金属的胁迫下，引起根和根际发生双向调节反应，使根的透根电势变化，质子泵作用受干扰，分泌发生紊乱，光合作用产物向根部转移、沉积，根际的pH、E_h、有机酸及微区的物种都发生变化，促使土体重金属向根际迁移，再次胁迫根系，重复上述污染过程。也有金属离子被根所分泌的有机物整合，结果抑制了植物体吸收，出现屏蔽重金属污染的现象。

包括难降解有机物的降解，含生物降解和非生物降解两个方向。关于前者，因生物技术的进步，研究水平有很大提高，表现在：①调查污染对微生物的影响，研究二者的关系。②对特定污染物，如多氯联苯、苯并[a]芘、酚系物等的专性降解菌种的分离和鉴定。③对某些毒性大的降解中间产物、内吸磷农药的砜类代谢物、DDT、DDE产物的鉴定和分离。④难降解有机物的降解途径研究，如共代谢、厌氧、好氧降解条件等，已取得一些有望在土壤污染治理中应用的成果，如用双氧酶催化裂解芳烃类的苯环、联合代谢的途径或用多种酶对同一化学物质不同基团同步代谢。⑤用细胞融合技术或DNA重组技术，生产专性降解新菌种或抗有机污染物新品种。已有国家用生物工程菌治理因石油泄漏污染的土壤。美国科学家已构建成降解除草剂2,4-D的基因工程菌。中国科学院和农业科学院已把降解除草剂三氯苯的基因转入烟草、大豆和水稻的植株中，其中基因大豆不再吸收土壤中的三氯苯。中国科学院还构建成了降解有机磷的基因工程菌，完成了目的基因稳定性的确证研究。

关于非生物降解的成果有：①土壤对所吸附的农药降解的影响。②土壤组成能加速难降解有机物降解。一些结构复杂、难被生物降解的有机物，一旦进入土壤，比在其他介质中容易发生光解、水解、氧化还原、硝化、脱卤等反应。土壤中的金属离子颗粒表面的H⁺和离子OH^-、游离态氧和水分子，都能促进催化上述反应，使复杂分子异构化或脱毒，再与土壤微生物进行联合代谢。③降解模型研究。学者综合1987年前的文献，归纳出294种不同族有机物的降解速率，其中农药降解的幂指数方程、双指数方程应用较多。

包含污染调查、背景值、污染临界值、土壤环境容量、环境质量基准、污染治理、质量评价等研究，为制定土壤环境质量标准积累了基础数据，探索了该标准的制定方法和技术路线。

按治理方式分工程措施、生物措施、改良剂措施、农业措施4类。①工程措施，包括客土、换土、电化学法、热处理、清洗法、隔离法等，治理效果显著，但投资较高，适用于小面积的重度污染。②生物措施，利用某些特定的动、植物和微生物能够较快地降解土壤中的有机物而达到净化土壤的目的，治理效果较好，某些方法投资较高，适于高中度污染。③改良剂措施，治理效果及费用都适中，要针对不同的污染物及土壤条件选择不同的改良剂，适于中度污染。④农业措施，治理与利用相结合，投资较少，适于轻度污染的土壤。选择何种治理方法，主要决定于土壤污染的种类、污染程度、土壤特性，并和当地的农业生产习惯、气候条件、技术和经济水平统筹考虑，才能实现治理方法的优选。