结构良好的表层土壤中存在土壤-水-空气三相体系。在这个体系中，土壤胶体和土壤微生物是土壤能够容纳、缓冲和分解多种污染物的关键因素。土壤对废水的净化，是一个受多种复杂因素作用的综合过程。其机理可归结为以下几个方面 ：

（1）物理过滤

土壤颗粒间的孔隙能截留、滤除废水中的悬浮颗粒。土壤颗粒的大小、颗粒间孔隙形状、大小分布及水流通道性状都影响物理过滤效率。悬浮颗粒过大、太多，有机物生物代谢产物均能造成土壤堵塞。因此，应加强管理、控制灌水与休灌周期及其交替，以恢复土壤截污过滤能力。

（2）物理吸附与沉积

土壤中黏土矿物等能吸附土壤中的中性分子，这是由于非极性分子之间范德华力所致。废水中部分重金属离子在土壤胶体表面由于阳离子交换作用而被置换、吸附并生成难溶态物而被固定于矿物的晶格之中。

（3）物理化学吸附

包括金属离子与土壤中的无机胶体与有机胶体由于螯合作用而形成螯合化合物；有机物与无机物的复合化而生成复合物；重金属离子与土壤进行阳离子交换而被置换吸附；有些有机物与土壤中重金属生成可吸性螯合物而固定于土壤矿物的晶格之中。

（4）化学反应与沉淀

重金属离子与土壤的某些组分进行化学反应生成难溶性化合物而沉淀。如改变土壤的氧化还原电位能生成非溶性硫化物；pH的改变导致金属氢氧化合物的生成；另一些化学反应能生成金属磷酸盐和有机重金属等而沉积于土壤之中。

（5）微生物的代谢与有机物的生物降解

土壤中种类繁多的大量微生物，能与被截留、吸附的污染物一起形成生物膜，对有机物有很强的降解转化能力；在土壤表层，通风条件好，有机物浓度高，生物氧化作用尤为强烈，属于好氧生物处理带，其深度大体在0.2～0.3 m；好气带以下，依次分布着兼性和厌氧生物处理带。在用废水进行水田灌溉时，废水中的可沉悬浮物沉于水底，靠兼性和厌氧土壤微生物进行分解。胶体和溶解性有机物分散于水中，被主要由藻类供氧的好氧微生物转化为无机物，然后被农作物吸收。此外，在接近出水的农田中，浮游生物得到繁殖，参与了对废水的净化，使出水进一步澄清。