有机物和高岭石表面的羟基都是在分子结构形成时就存在了，而氧化物的表面羟基则来源于表面水合作用。由于氧化物胶体颗粒表面上的金属离子是配位不饱和的，它可接受表面吸附态水分子中氧原子上的孤对电子而形成配位键，然后水分子中的一个质子发生解离导致氧化物胶体颗粒表面的羟基化；与此同时，表面上的氧原子也可能是配位不饱和的，因此这些氧离子也可以通过配位质子使表面羟基化。氧化物表面羟基化过程见图。

氧化物表面的羟基化过程示意图

土壤中针铁矿（α-FeOOH）表面有3类羟基：与一个铁离子配位的A型羟基，与三个铁离子配位的B型羟基和与两个铁离子配位的C型羟基。纤铁矿（γ-FeOOH）与针铁矿类似。赤铁矿（α-Fe₂O₃）表面只有两类羟基，即存在与一个和两个铁离子配位的羟基。红外分析表明，氧化铝（γ-Al₂O₃）有5种羟基。氧化硅表面有两种羟基：一种是与其他羟基不发生作用的独立羟基（游离羟基）；另一种是相邻羟基间发生氢键键合作用的羟基。

表面羟基对胶体颗粒的表面性质与表面过程有重要影响。第一，表面羟基和质子间的反应影响了土壤表面的电荷性质与电荷数量。当土壤溶液pH较低或H⁺活度较高时，表面羟基可能结合质子而使表面正电荷增加或净负电荷减少，反之当土壤溶液pH较高或H⁺活度较低时，表面羟基则可能解离质子而使表面负电荷增加或净正电荷减少。第二，表面羟基作为活性功能团，氧原子上的孤对电子可与一些过渡金属离子或重金属离子形成配位键；同时，表面羟基也可与含氧酸根离子（如磷酸根离子）之间发生配位体交换。表面羟基与金属离子间的配位吸附以及表面羟基与含氧酸根离子间的配位体交换都可对表面电荷产生影响，一般而言前者使表面正电荷数量增加而后者使表面负电荷数量增加。第三，表面羟基也是土壤具有酸碱缓冲性的重要原因。当向土壤中加入碱时，表面羟基可以解离出质子与溶液中的氢氧根离子反应，从而缓冲了pH的升高；当向土壤中加入酸时，溶液中的H⁺可与表面羟基发生配位吸附，从而缓冲了pH的降低。

中国南方的酸性土壤，因含有较多的水合氧化物型表面，而使这些土壤中有丰富的表面羟基；同时有机质含量高的土壤，因含有较多的有机物型表面，所以土壤中的表面羟基也比较丰富。对于这些表面羟基丰富的土壤，人们应重视表面羟基在土壤物理、化学和生物学过程中的作用。