Phức chất hữu cơ của các kim loại trong đất và nước được cho là một yếu tố quan trọng kiểm soát sự hòa tan và dễ tiêu của các kim loại trong hệ đất - cây. Việc phân biệt giữa các hợp chất hữu cơ tự nhiên trong đất và những hợp chất hữu cơ phát thải từ các
hoạt động của con người là rất quan trọng. Senesi (1992) chia hợp chất hữu cơ trong đất thành ba lớp hình thành phức kim loại:
(i) Các phân tử hữu cơ tồn tại tự nhiên trong đất với các cấu trúc và tính chất hóa học đã biết, gồm các axit aliphatic, các polisaccharide, amino axit, polyphenol.
(ii) Các hóa chất hữu cơ nhân tạo có nguồn gốc từ sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và sinh hoạt.
(iii) Các axit humic và fulvic tích tụ trong đất nhưng cấu trúc toàn bộ chưa được hiểu rõ.
Nguồn lớn nhất hình thành chất hữu cơ trong đất là từ sự phân hủy xác thực vật. Các hợp chất hữu cơ dễ bị phá hủy: các hydratcacbon, như cellulose, hemicellulose và polysaccharite. Các hợp chất chứa Nitrogen (protein và amino axit). Các hợp chất bảo vệ cây (lignin, tanin và sáp) rất khó để bẻ gãy và do đó tồn tại trong đất trong một thời gian dài.
Các phức chất kim loại – hữu cơ trong đất tập trung vào các đoàn lạp axit humic và fulvic bền hơn vì các hợp chất này có ảnh hưởng tiềm tàng đến các kim loại trong hệ đất – cây. HA có khả năng liên kết với kim loại quan trọng nhưng kích cỡ phân tử và cấu trúc của chúng cho thấy chúng ít linh động trong các khoảng hổng trong đất và ít bị rửa trôi theo chiều sâu phẫu diện. Vì thế HA liên quan nhiều đến các phần kim loại không linh động trong chất hữu cơ của đất.
Các chelate kim loại hòa tan cũng có thể làm giảm hàm lượng các ion kim loại độc trong dung dịch (ô nhiễm tầng mặt và nước ngầm) Bloom và nnk (1979) thấy rằng chelat hóa của Al3+ do axit humic trong đất axit kiểm soát hàm lượng của Al3+ độc trong dung dịch đất.
Khi phức chất hữu cơ – kim loại tồn dư trong các sinh khối bị phân hủy, sự tồn tại lâu dài của chúng trong môi trường khiến chúng trở nên vô cùng quan trọng trong sự chuyển vận các kim loại: các axit hữu cơ từ thân, lá rụng của Pinus ponderosa rửa trôi Al và các kim loại khác nhanh hơn các axit khoáng ở cùng nồng độ và độ pH. Các axit oxalic, malic, citric, protocatechuic và salicylic là các axit hữu cơ chelat hóa (McColl và Pohlman (1986)).
Chelat kim loại cũng ảnh hưởng đến khả năng dễ tiêu sinh học của các kim loại độc với thực vật. Piccolo (1989) nhận thấy rằng bổ sung axit humic cho cả đất khoáng và đất hữu cơ khiến các dạng có thể hòa tan và trao đổi của các kim loại độc tiềm tàng đều trở lên kém linh động. Ảnh hưởng này thấy rõ hơn trong đất khoáng, có hàm lượng chất hữu cơ thấp hơn.
Để định lượng các kim loại dễ tiêu sinh học sau khi xử lý với axit humic, Piccolo (1989) xác định các kim loại chiết rút được bằng DTPA, mức độ ảnh hưởng của axit humic trong lượng chiết rút giảm dần của kim loại tuân theo thứ tự: Pb > Cu > Cd > Ni > Zn. Thứ tự này khác với thứ tự hằng số bền của các chất humic: Cu > Pb >>> Cd (Takamatsu và Yoshida, 1978).
Do thêm các chất hữu cơ ảnh hưởng đến cả tính linh động và tính dễ tiêu sinh học của kim loại, và ảnh hưởng này có thể rất khác nhau, tùy thuộc vào số lượng và dạng gốc của chất hữu cơ trong đất, các chất bùn thải và các dạng bùn hữu cơ và chất rỉ khác được thêm vào đất .
Hue và nnk thông báo (1986) rằng chelat hóa Al3+ với các axit cacboxylic chuỗi ngắn như axit citric, oxalic và tartaric là một quá trình giải độc nhôm quan trọng trong các tầng đất axit, nơi các rễ cây ăn sâu sẽ chịu ảnh hưởng của độc tính Al3+. Senesi (1992) đã lập bảng các tác động qua lại tĩnh điện ưu tiên của các kim loại lớp A, lớp B và lớp trung gian. Khả năng lựa chọn và cường độ của liên kết kim loại với axit humic tùy thuộc vào lượng kim loại có thể liên kết: Davis và nnk (1969) nhận thấy rằng cường độ của liên kết của Cu2+ với axit humic từ đầm lầy lau lách tăng khi giảm hàm lượng Cu; cường độ của liên kết Zn2+ với các nhóm chức COOH và phenolic của các polyme dạng axit humic và axit fulvic tăng ở hàm lượng kim loại thấp (Zunino và nnk (1979)).
Các vị trí chức năng chính của các liên kết kim loại là các gốc chứa oxy, gồm các nhóm cacboxyl, phenol, alcohol và cabonyl. Sắp xếp của các nhóm chức như nhóm cacboxyl trên phân tử cũng đóng vai trò quan trọng trong liên kết kim loại. Cách tạo phức chính xác như thế nào còn phụ thuộc vào tình trạng điện tích của vị trí gốc, chuỗi axit béo liên kết, vòng vô định hình và hình học của vị trí chức năng.
Môi trường xung quanh vị trí tạo phức cũng sẽ ảnh hưởng đến quá trình, nhất là pH, cường độ ion hóa của dung dịch và dạng của kim loại tham gia vào quá trình. Sự tạo phức kim loại – chất hữu cơ được phát triển từ các nghiên cứu ban đầu về mô hình hóa toán học, dựa trên các giả thiết đơn giản về các dạng chính của các vị trí liên kết và sự phát triển các kỹ thuật quang phổ để nghiên cứu cấu trúc và hình dạng của hợp phần chất hữu cơ và các vị trí liên kết chức năng của chúng.