污染物质包括有机的化学物质及含有重金属和非金属的氟、砷、汞等元素的无机物质。其中部分元素（如锌、铜等）是植物所必需的营养元素，对植物的生长有益。即使是有益或者必需元素，也会发生植物胁迫效应。此外，这些污染物质还会在植物体内积累并进入食物链而影响人类的健康。

土壤中污染物质对植物生长的毒害作用主要表现在：①对酶作用的干扰和代谢功能的阻碍。如铜、镉和汞等与蛋白质分子中的巯基有较强的亲和性，它们与巯基的结合会导致某些酶，特别是细胞色素氧化酶、脱氢酶和脱羧酶等的失活；硒的化学性质与硫相似，能够取代含硫氨基酸中的硫而引起酶的失活；铜影响脱氢酶的活性，干扰碳水化合物代谢过程，并且阻碍了氨氮（NH₄⁺）向谷氨酸的转化，而引起氨的毒害。另外，植物体内锰过多还导致多酚氧化酶含量增加，引起生长素的分解和乙烯含量的增加，促进叶片的脱落。②对细胞结构的破坏。例如锰过多导致细胞膜结构的破坏；铜过多导致叶绿体膜的破坏；镉过多也会破坏叶绿体的结构；有些重金属元素还会引起细胞原生质结构的破坏。③诱导植物对必需营养元素的缺乏。锰过多导致某些植物缺钙；过量的锰、铜、镍和钴对植物铁吸收的抑制作用而诱导植物缺铁；过量的砷和硒分别会诱导缺磷和缺硫。所有这些都会引起植物体内正常代谢活动受到抑止、生长受阻，严重时导致植物失绿甚至死亡。

土壤中污染物质对植物生长毒害的程度与植物种类和土壤性质有关。根据对污染物质的忍耐能力，植物可分为敏感类型和抗性类型。在长期的进化过程中，有不少植物形成了抵抗某种元素毒害的能力。植物对污染物质胁迫的适应有避性和耐性两种机制。避性机制是指限制金属吸收进入植物体内或限制金属从根部运移到地上部；耐性机制是指植物通过特定的解毒机制生存于浓度较高的污染环境中而不出现明显的生长抑制或死亡等毒害症状。其机制表现在4个方面：①少吸收或者不向代谢活性部位运输这些元素。②利用分室作用，将污染元素与代谢活跃的部位隔开。③形成配位体和其他化合物降低元素的毒性。④合成专一性酶，以保护正常代谢活动的进行。

还没有发现完全不吸收污染元素的植物，但是，有些植物在污染元素胁迫时通过根系分泌物的作用或氧化作用减少它们的植物有效性，或者将它们束缚在细胞壁上。例如，在有过量锰存在条件下有些植物通过分泌草酸或者丙二酸钝化锰；有些植物在根际将2价锰氧化成植物难以利用的锰氧化物来减少植物对锰的吸收。根系吸收的污染元素的大部分一般集中在根部，只有小部分向地上部分运输。对进入地上部分的这些元素，抗性植物通过分室作用将其贮存在非代谢活性部位。例如许多植物将污染元素以沉淀物（有机酸盐或无机盐）或配位化合物的形式贮存在液泡内；有些植物不让污染元素进入叶绿体等代谢活跃的器官。即使是存在于细胞质的污染元素，其绝大部分与植物产生的有机酸、氨基酸和多肽等物质结合，变成非毒性的形式存在。例如，氟与乙酸作用形成了氟乙酸；硒取代硫形成了含硒的非蛋白质态氨基酸；镍、铜、锌、铅、汞、镉和铬等与多种有机酸（主要有柠檬酸、苹果酸和草酸）形成非毒性的配位化合物；特别是它们与具有元素专一性的，由半胱氨酸、谷氨酸和甘氨酸组成的多肽的结合大大降低了其毒性。此外，为了适应毒害元素的胁迫环境，有些植物还合成了专一性的酶来消除它们的毒害作用。例如耐硒毒的植物中参与蛋白质合成的酶具有将普通半胱氨酸与含硒的半胱氨酸区别开来的能力，因此在硒胁迫条件下可催化合成不含硒的蛋白质；耐氟毒的植物中存在的专一性的酶能把普通乙酰辅酶A与含氟的乙酰辅酶A区别开来并将其分解，不让后者干扰三羧酸循环和碳水化合物的代谢。

土壤有机质含量、黏土矿物的种类和含量、土壤阳离子代换量、土壤pH和土壤中的离子种类和强度等会影响土壤污染物质对植物胁迫的程度。

研究发现，有一些植物能够在体内大量积累重金属和硼、砷、硒等元素，而不影响其生长，这类植物被称为超积累植物，可用于污染土壤的净化。