土壤通过矿物质的表面吸附作用、腐殖质的络合作用和沉淀反应固定进入其中的外源金属污染物。不同金属在土壤中的生物有效性存在很大差异：Cd、Ni、Zn、As、Se 和 Cu 的生物有效性相对较高，较易被植物吸收；Co、Mn 和 Fe 的生物有效性次之；Pb、Cr和 U 的生物有效性极低，其很难被植物所吸收，目前也鲜有发现该类重金属的超富集植物。同一金属的生物有效性还与其在土壤中的赋存形态有关。Ma等研究了砷超富集植物蜈蚣草对 8 种不同形态的无机和有机砷化合物的富集作用，结果表明，蜈蚣草羽叶中不同形态 As 的含量差异很大，其对 Ca 3（AsO 4）2的富集作用最强，对 FeAsO 2 的富集作用最弱。当螯合剂投加到土壤中后，其和土壤中的重金属发生螯合作用，能够形成水溶性的金属-螯合剂络合物，改变重金属在土壤中的赋存形态，提高重金属的生物有效性，进而可以强化植物对目标重金属的吸收。
螯合剂的作用机制，包括土壤和植物两方面的相互作用：土壤作用过程是指螯合剂进入土壤后，将重金属从土壤颗粒上解吸到土壤溶液中，而土壤溶液是土壤中矿质离子、重金属离子以及植物根系直接作用的介质，因而大大增加了植物对重金属吸收的可能性；植物作用过程包括了植物根系对土壤溶液中重金属的吸收以及重金属在植物体内的转移和贮存。目前，绝大部分研究认为，螯合剂作用下重金属是通过非选择性的质外体途径进入植物根部，在蒸腾流的驱动下向植物地上部转移，其情形可能涉及重金属的单一被吸收，以及金属-螯合剂络合物的共同被吸收。
