1.1.1 光催化氧化法
在光輻射作用下發生的化學氧化反應可稱為光催化氧化。光化學反應需要利用各種人造光源或自然光。催化劑是光催化反應中至關重要的物質，目前的催化劑多為半導體材料，常見光催化劑有TiO2，ZnO，SnO2和Fe2O3等。利用光催化降解土壤、水體、大氣中的汙染物早已有相關研究，如以懸浮態的TiO2為催化劑，利用光催化氧化法處理土壤、水體、大氣中的汙染。
雖然光催化降解土壤、水體、大氣中的汙染物具有降解時間短、效率高等優點，但也存在光源利用率較低的缺點。將光催化氧化技術與其他高級氧化技術聯合使用，可以提高處理效率，強化氧化能力，近年來受到研究者的重視。
1.1.2 Fenton氧化法
酸性環境下，Fenton試劑可產生高活性的羥基自由基（·OH），其高達2.8V的氧化電位，可以與有機物發生親電加成、去氫反應、取代反應和電子轉移反應，從而降解有機汙染物。但其有許多缺點：第一，隻有在酸性條件（pH
目前，Fenton試劑在國外已經應用於野外現場修複，在ESTCP（Environmental Security Technology Certification Program）中，地下水處理和土壤現場修複中有多處采用的是Fenton氧化法。對於Fenton試劑氧化降解土壤和地下水中的有機汙染物的機理，科學家們已經從不同有機汙染物的降解上進行了較深入的研究，但活性粒子在水相還是非水相中起作用以及哪些活性粒子在降解過程中起了作用等問題仍頗有爭議，且降解機理的研究還缺乏係統性。中性環境下鐵螯合劑催化的Fenton試劑降解土壤和地下水中有機汙染物的機理，將會成為今後研究的熱點之一。對於在中性環境中哪些活性粒子起了降解作用以及能否直接降解非水相的汙染物等問題，仍需做進一步的研究。而將Fenton試劑化學氧化法與微生物法結合的技術，將是今後研究的另一熱點問題。
1.1.3 臭氧（O3）氧化法
臭氧（O3）是一種強氧化性氣體，可以使有毒、難生物降解有機物環狀分子或長鏈分子的部分斷裂，從而使大分子物質變成小分子物質，生成了易於生化降解的物質，消除或減弱它們的毒性，提高了土壤、水體、大氣的可生化性。有關研究表明土壤、水體、大氣中的許多有機汙染物可與臭氧迅速反應，包括有機氯、有機磷、苯氧酸有機物、有機氮等汙染物和酚類化合物。由於單獨O3反應選擇性較強，其對有機物的礦化能力受劑量和時間限製明顯，故又出現了O3與其他化學氧化聯用技術，如O3/UV，O3/超聲等，更加強化了化學氧化方法的處理效果。臭氧的氧化能力很強，其氧化還原電位僅次於氟，臭氧的應用基礎是其極強的氧化能力與殺菌性能。
早在19世紀，人們就認識到了臭氧的強氧化作用，發現臭氧對木材、稻草、澱粉、植物色素、天然橡膠、脂肪、動植物油與酒精等物質都有氧化作用。1868年德·格貝斯獲得了臭氧應用技術的第一項專利，這項技術是利用臭氧將煤焦油混合物氧化為適於塗料、油漆使用的產品。1873年報道了臭氧在食糖精製和亞麻漂白方麵的生產應用。一百年來臭氧應用已深入到多個領域，對生產技術發展作出了重大貢獻。臭氧應用按用途分為水處理、化學氧化、食品加工與醫療四個領域，各領域的應用研究與適用設備開發都達到很高的水平。
1.1.4 催化濕式氧化（CWAO）法
濕式氧化技術（WAO）是一種處理土壤、水體、大氣中高濃度、難降解、高毒性有機汙染物的有效方法，但該方法一般需要在高溫（125~320℃）和高壓（0.5~20MPa）的反應條件下進行。20世紀80年代中期，在WAO基礎上發展起來的催化濕式氧化技術（CWAO），由於采用了催化劑，降低了反應溫度和壓力，因而減少了設備投資和處理費用。借助於催化劑，催化濕式氧化可以實現有機汙染物的高效氧化降解，而且大大降低反應的溫度與壓力，不僅降低能耗，也使得工業應用成為可能，為高濃度、難生物降解的有機廢水提供了一種有效的新型處理技術。