金属的毒性及其在地球化学过程中的沉积与其形态(包括价态，化合态，结合态和结构状态)有密切关系：例如，游离铜的毒性比惰性有机络合铜大，Cu²⁺，Cu(OH)₂，Cu₂(OH)₂²⁺铜对鱼有毒性而CuHCO₃⁺，CuCO₃，Cu(CO₃)₂^2-则无毒；甲基汞比离子汞毒性大，元素砷毒性极低，砷化物均有毒；三价砷化物的毒性最大，在富氧的水体中铬处高氧化态，形成可溶性的铬酸盐，具有较高的迁移扩散能力等。

溶液中的金属离子常常要求测定它们的特定的离子形式，是“游离”的 离子还是呈络合态，或被吸附在特定的物质上，因为它确定了金属离子对水体中植物和动物生命的影响，也影响金属离子在水体中的迁移转化和停留。例如，金属会 影响藻类生长，这种影响可以成为藻类生长的促进剂，因某些金属是植物所需的营养，也可以抑制藻类的生长，因有些金属对有机体有毒。在这两种情况下，金属都 必须是为植物通过其表面能自然有效地吸收，金属可供利用的最直接的形态是以金属离子存在于溶液中，若金属和配合剂配合而使植物不能直接对其进行代谢时，就 不容易被有效地吸收而影响植物生长。同样，若金属与水体中的颗粒物结合，或形成像氢氧化铁这类胶体沉淀物，都不会有以游离离子存在的等量金属所具有的同等 效应。

在寻找污染源时，有时也要依赖于对污染物形态的分析。例如形态分析可以判断土壤和水体沉积物中的金属是天然存在的还是由于人为污染造成的。一般从工业城市排放的金属往往呈存在于颗粒物上的离子交换态和碳酸盐结合态，而天然存在的重金属往往以结晶态形式存在。