Основу физико-химических исследований составляет измерение физического свойства вещества или его химических особенностей. Физико-химические исследования объектов окружающей среды принято разделять на физические, химические и физико-химические методы анализа.
Любое свойство вещества, которое можно использовать для установления качественного или количественного состава объекта, называется аналитическим сигналом.
Физические методы - методы, при реализации которых регистрируется аналитический сигнал ядерных, спектральных, оптических свойств вещества без проведения химической реакции. При физическом анализе не измеряют непосредственно объем или массу, а количественно определяют какое-либо физическое свойство вещества.
В химических методах анализа используют химическую реакцию. В качестве аналитического сигнала выступает либо масса вещества, либо объем титриметрического реактива. При химическом анализе для определения количественного состава измеряют количество вещества, вступающего в реакцию, или весовое (объемное) количество продуктов реакции.
Физико-химические методы исследования позволяют регистририро-вать изменение физических свойств вещества под действием различных химических реакций. Как правило, соединения остаются нетронутыми как по массе, так и по составу. Физико-химические методы анализа основаны на зависимости физических свойств вещества от его природы, причем аналитический сигнал представляет собой величину физического свойства, функционально связанную с концентрацией или массой определяемого компонента.
В настоящее время в отдельную группу выделяют биологические методы, в которых для получения аналитического сигнала используют реакции, протекающие в живых организмах или с участием выделенных из них биологических субстратов (ферментов, антител и др.). Данный анализ дает возможность проникнуть в субмикроскопический, молекулярный и надмолекулярный мир живой природы. При этом применяют методы изотопных индикаторов, рентгеноструктурного анализа, электронной микроскопии, фракционирования, прижизненного анализа и т.п.