包括植物对大气污染的净化作用和土壤-植物系统对土壤污染的净化作用。
植物净化大气主要是通过叶片的作用实现的。因此，就同一种植物而言，叶的面积愈大,叶片生产量愈高，净化作用就愈强。一般可以应用植物生态学中的“叶面积指数”（即植物的总叶面积与该植物所占土地面积之商值）作为衡量植物净化功能的一个参数。在这方面，木本植物比草本植物有明显的优势，因而森林净化大气的作用日益受到重视。绿色植物（包括树木和草坪）净化大气的作用主要有：①吸收二氧化碳，放出氧气，维持人类环境中两者的平衡；②对降尘和飘尘有滞留过滤作用；③在植物抗性范围内能通过吸收而减少空气中二氧化硫、氟化氢、氯气等有害物质的含量；④在植物抗性范围内能减少臭氧的发生，减轻光化学烟雾污染；⑤有过滤细菌或杀菌作用；⑥对某些重金属有吸收和净化作用；⑦减轻噪声污染。各种植物的净化机理同它们的形态解剖构造和生理生化特性紧密相关，而且有遗传学方面的基础。因此，这种净化机理在不同种属间存在很大差异，另一方面又同植物所生长的环境条件有关。
土壤－植物系统的生物净化功能主要由下列要素组成：①植物根系的吸收、转化、降解和合成作用；②土壤中真菌、细菌和放线菌微生物区系的降解、转化和生物固定作用；③土壤中动物区系的代谢作用，对于一般有机物质，特别是对含氮、磷、钾的有机物具有理想的净化效果。
利用土壤-植物系统的生物净化功能,发展污水灌溉的主要目标是:①充分利用水肥资源,提高农、林、牧业的生产力；②保证农副产品的生物学质量；③节约能源消耗，扩大新的生物能源（甲烷、甲醇、乙醇）的生产途径；④最大限度减轻污染物对水系的污染，防止环境的二次污染。 河流、湖泊、水库等水体中生活着细菌、真菌、藻类、水草、原生动物、贝类、昆虫幼虫、鱼类等生物，对污染物会产生生物净化作用。淡水生态系统中的生物净化，细菌起主导作用。通常用五日生化需氧量 (BOD5)和化学需氧量(COD)这两个参数作为衡量水体中生物降解有机物污染的综合指标。温度、营养物质比例（包括碳/氮）和溶解氧是影响水体自净作用的主要环境条件。不过，若进入水体的某种污染物的浓度超过生物生存的阈值，整个生态系统的功能就会受到冲击，水体的生物自净作用往往也会遭到破坏。
水体中某些特殊的微生物类群还能吸收并浓缩水中汞、锌、镉等重金属元素或生物难降解的人工合成有机物。这些物质经过生物固定沉积在底部沉积物中，使水体逐步得到净化。
水体生物净化的原理已被广泛应用于各种类型的氧化塘、土地处理系统以及生化处理污水的环境生物工程中（包括各种曝气活性污泥法，生物滤池、生物转盘和酶法等）。
中国在发展污水处理厂的同时，十分注意因地制宜地应用各种水体自净功能。如湖北省鄂城县鸭儿湖被生产有机磷、有机氯农药为主的化工厂排出的综合性废水所污染。鸭儿湖的治理工程就是一个由细菌—藻类—浮游生物—鱼类生物群落构成的兼有厌氧－需氧的多级氧化塘系统，在厂内治理的基础上，这个系统净化功能良好，有毒物质的年平均去除率对硫磷为98.7%，六六六为86.2%。COD年平均降低77.3%。
许多种水生、沼生植物,例如芦苇(Phragmites com-munis)和大米草(Spartina anglica), 对水中悬浮物、氯化物、 有机氮、 硫酸盐均有一定的净化能力。水葱(Scirpusvalidus)能净化水中酚类，凤眼莲（水葫芦）（见图）、绿萍、金鱼藻(Ceratophуllum demersum)、菱角等有吸收水中重金属元素的作用。这些植物还可提供生物能源（甲醇、乙醇、沼气）。 海洋占地球上总水量的97%左右。陆地生态系统和淡水生态系统中的污染物，除了残留在原处或者分解、或者扩散到大气中以外，最终的归宿是海洋。
污染海洋的物质种类繁多,其中石油是数量大、危害重的主要污染物。海洋中石油污染物一般通过挥发、溶解、扩散、氧化、生物降解、动植物吸收、沉淀等途径逐步消失，其中生物净化作用是很重要的。
海洋中降解石油烃的微生物主要是细菌，此外，还有酵母、放线菌和丝状真菌。影响海洋中微生物净化石油烃的环境因素主要为：①油的组成。②营养成分比例。③温度。深海有低温(<4℃)、高压、稀营养等特点，微生物对石油污染物的净化作用甚小；近岸和浅海长期受陆地影响,温度较高,营养物较丰富，一般生物降解比较旺盛。海洋微生物不仅对石油烃有强大的净化功能，而且对苯并(a)芘等多环芳烃化合物,也有较好的降解能力。
自然界充满着生命和生物净化的因素，用实验室方法已经成功地从土壤中分离出特殊而高效的分解某类污染物的微生物。美国从土壤中分离出反硝化小球菌(Micrococcus denitrificans)，它的酶提取液，能除去三氯丙酸或三氯丁酸中的氯。保加利亚从黑钙土中分离出Bacillus megatherium 菌种,能降解西马金(Simazine)和阿特拉津(Atrazine)等除莠剂。日本从土壤中分离出红酵母和蛇皮癣菌，能分别降解30～40%的多氯联苯。
目前通过人工诱变方法可以得到能降解某些人工合成的难以降解的有机污染物的微生物种类。应用遗传工程技术可以把降解芳烃、萜烃、多环芳烃的质体转移到能降解酚类的细菌体中,产生所谓“超级细菌”,这种细菌具有同时降解四种有机污染物的特殊功能。此外,在高等植物中也筛选出一些具有特殊的吸收重金属或放射性核素功能的种类，例如黄颔蛇草吸收重金属量比水稻高10倍。吸收90锶量特别高的植物有矮丛苔草(Carex humilis)、直立快子芥（Arabis stricta）、大刺儿菜 (Cirsium arvense)等。在农作物中，荞麦是一种生长期短、吸收90锶能力很强的植物。 　生物净化现象在陆地、淡水和海洋生态系统中是普遍存在的，但净化能力都有一定限度。环境生物学重要任务之一就是了解和掌握自然界的生物净化的基本规律，有条件时加以人工控制，以强化生物净化功能