污染物进入包气带和含水层中将发生机械过滤、溶解和沉淀、氧化和还原、吸附和解吸、对流和弥散等一系列物理、化学和生物过程；有机污染物在一定的温度、pH值和包气带中的微生物作用下，还可能发生生物降解作用。这些作用既可以单独存在，也可以多种作用同时发生。

　　⑴机械过滤：机械过滤作用指污染物经过包气带和含水层介质过程中，一些颗粒较大的物质团因不能通过介质空隙，而被阻挡在介质中的现象。

　　⑵溶解：存在于包气带的污染物在大气降水入渗作用下，包气带水在向下渗透时，会将污染物或由其转化产生的可溶物质溶解出来，下渗进入地下水。沉淀：某些污染物的pH值、氧化还原电位发生变化，水中的污染物浓度大于饱和度，一些已经溶解的污染物会沉淀析出。溶解与沉淀实质上是强极性水分子和固体盐类表面离子产生了较强的相互作用。如果这种作用的强度超过了盐类离子间的内聚力，就会生成水合离子。化合物的溶解和沉淀主要取决于①其组成的离子半径、电价、极化性能、化学键的类型及其他物理化学性质；②与环境条件如温度、压力、水中其他离子浓度、水的PH值和Eh条件密切相关。

　　⑶氧化和还原：氧化与还原反应是指污染物中的元素或化合物电子发生转移，导致化合价态改变的过程。影响因素：氧化与还原作用受pH值影响，并与地下水所处的氧化还原环境有关。

　　⑷吸附与解吸：是污染物在土壤或包气带与水相、气相介质之间发生的重要的物理化学过程，吸附为污染物由液相或气相进入固相的过程，解吸过程则相反。作用：吸附和解吸影响着污染物与地下水、空气之间的迁移或富集，也影响着污染物的化学反应和有机物的微生物降解过程。影响因素：污染物质的吸附和解吸主要与污染物在水中的浓度和污染物质被吸附在固体介质上的固相浓度有关。

　　⑸对流和弥散：污染物质在地下水中的运移受地下水的对流、水动力弥散和化学反应等的影响。污染质随地下水的运动而产生的问题，即为对流问题。地下水中的污染质运移还存在着水动力弥散，水动力弥散使污染质点的运移偏离了地下水流的平均速度。发生偏离原因：①由于浓度场的作用存在着质点的分子扩散；②微观上，孔隙结构的非均质性和孔隙通道的弯曲性导致了污染质点的弥散现象；③宏观上所有孔隙介质都存在着的非均质性。