環境化學是對自然界中發生的化學和生化現象的科學研究。 它不應與尋求從源頭減少潛在污染的綠色化學相混淆。 它可以定義為研究化學物質在空氣、土壤和水環境中的來源、反應、傳輸、影響和歸宿； 以及人類活動和生物活動對這些的影響。 環境化學是一門跨學科科學，包括大氣化學、水生化學和土壤化學，并且嚴重依賴分析化學并與環境和其他科學領域相關。

環境化學首先要了解未受污染的環境是如何運作的，哪些化學物質以什么濃度自然存在，以及產生什么影響。 否則，就不可能準確研究人類通過釋放化學物質對環境產生的影響。

環境化學家利用化學和各種環境科學的一系列概念來幫助他們研究環境中化學物質的變化。 化學中重要的一般概念包括理解化學反應和方程式、溶液、單位、取樣和分析技術。

污染物是自然界中存在的一種物質，其含量高于固定含量，否則不會存在。 這可能是由于人類活動和生物活性。 術語污染物通常與污染物互換使用，污染物是一種對周圍環境具有有害影響的物質。 雖然污染物有時被定義為由于人類活動而存在于環境中但沒有有害影響的物質，但有時污染的毒性或有害影響只會在以后才顯現出來。

受污染物或污染物影響的土壤或生物體（例如魚類）等介質稱為受體，而匯是一種化學介質或物種，它保留并與污染物（例如碳匯）相互作用并受到微生物的影響。

水質的化學測量包括溶解氧 (DO)、化學需氧量 (COD)、生化需氧量 (BOD)、總溶解固體 (TDS)、pH 值、養分（硝酸鹽和磷）、重金屬、土壤化學物質（包括銅 、鋅、鎘、鉛和汞）和殺蟲劑。

• 工業對土地的重金屬污染。 然后這些物質可以被輸送到水體中并被生物體吸收。
• 被石油泄漏或泄漏污染的大片水域中的 PAH（多環芳烴）。 許多 PAH 是致癌物質，并且毒性極大。 它們通過環境化學和色譜實驗室測試的濃度 (ppb) 進行調節。
• 養分從農田滲入水道，這會導致藻類大量繁殖和富營養化。
• 暴雨期間沖刷不透水表面（道路、停車場和屋頂）的污染物的城市徑流。 典型的污染物包括汽油、機油和其他碳氫化合物、金屬、營養物和沉積物（土壤）。
• 有機金屬化合物。

定量化學分析是環境化學的關鍵部分，因為它提供了構建大多數環境研究的數據。

用于環境化學定量測定的常用分析技術包括經典的濕化學，例如重量法、滴定法和電化學方法。 更復雜的方法用于測定痕量金屬和有機化合物。 金屬通常通過原子光譜和質譜法測量：原子吸收分光光度法 (AAS) 和電感耦合等離子體原子發射 (ICP-AES) 或電感耦合等離子體質譜 (ICP-MS) 技術。

包括多環芳烴在內的有機化合物通常也使用質譜法進行測量，例如氣相色譜-質譜法 (GC/MS) 和液相色譜-質譜法 (LC/MS)。 串聯質譜 MS/MS 和高分辨率/精確質譜 HR/AM 提供低于萬億分之一的檢測。 使用具有通用或特定檢測器的 GC 和 LC 的非 MS 方法仍然是可用分析工具庫中的主要方法。

環境化學中經常測量的其他參數是放射化學物質。