Экологи́ческая хи́мия, наука о происходящих в биосфере химических процессах, вызванных естественными явлениями, а также антропогенными воздействиями. Занимается изучением химических основ метаболизма, распространения и распределения в экологических объектах загрязняющих веществ (поллютантов) природного и антропогенного происхождения, а также процессов, которые определяют состав, структуру, химические свойства, биологическую ценность объектов окружающей среды.

Задачами экологической химии являются: изучение механизмов химических превращений веществ в окружающей среде под влиянием различных природных факторов и антропогенных воздействий; прогнозирование и регуляция химического загрязнения биосферы и разработка способов управления состоянием природной среды; максимальное уменьшение уровня отрицательного антропогенного воздействия на окружающую среду за счёт разработки новых химических технологий; создание нового поколения препаратов бытовой химии, сельского хозяйства, медицины, парфюмерно-косметической продукции, пищевой промышленности и др.; синтез новых конструкционных материалов, деструкцией которых можно управлять; совершенствование технологии обезвреживания отходов, очистки воздуха, сточных вод, ремедиации почв; разработка критериев и нормирование содержания вредных веществ в окружающей среде.

Решение задач по снижению уровня химического загрязнения связано с разработкой новых и совершенствованием существующих технологий с учётом требований охраны окружающей среды. Это достигается одновременно несколькими путями: инженерно-организационными (комплексное использование сырья, безотходное производство, водооборотные схемы) и химико-технологическими (повышение селективности процессов, их оптимизация, использование каталитических реакций в технологии, замена отдельных стадий на более «экологичные»).

Задачи, связанные с оценкой воздействия на окружающую среду загрязняющих веществ, имеют два аспекта решения: с одной стороны – проблема токсичности того или иного вещества, поступающего в окружающую среду, с другой – миграция и трансформация веществ под влиянием природных факторов. Определяющая роль экологической химии заключается в оценке скоростей трансформации загрязняющих веществ в зависимости от факторов окружающей среды. К наиболее опасным загрязняющим веществам относятся: соединения тяжёлых металлов – ртуть, свинец, кадмий, хром, марганец, никель, кобальт, ванадий, медь, железо, цинк, сурьма, а также мышьяк и селен (большинство из этих элементов склонны к образованию комплексных соединений с биологическими лигандами); радионуклиды, которые накапливаются в почве, затем с пылью и продуктами питания попадают в организм, угнетают ряд биохимических процессов, лежащих в основе жизнедеятельности клеток, повреждают структуру ДНК, нарушают генетический код, являясь источником различных онкологических заболеваний; многие органические вещества, в первую очередь – полиядерные и полихлорированные, которые не входят в естественный биологический круговорот и поэтому причисляются к категории ксенобиотиков (соединений, чуждых жизни).

Экологическая химия – междисциплинарная наука, которая является соединением многих научных дисциплин, в т. ч. экологии, аналитической, физической, органической химии, био- и геохимии, химии поверхности, фотохимии, катализа, экономики и др.

Активное развитие идей экологической химии в России началось в 1983 г., когда в Московском химико-технологическом институте имени Д. И. Менделеева (ныне Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева, РХТУ) по инициативе профессора Г. А. Ягодина впервые в нашей стране была организована кафедра промышленной экологии. После этого в некоторых вузах СССР стали открываться отделения, готовящие специалистов в области экологической химии. В начале 21 в. идеи экологической химии развиваются в основных положениях нового научного направления «зелёная химия». В 2012 г. по инициативе международного сообщества в Институте химии и проблем устойчивого развития РХТУ имени Д. И. Менделеева была организована кафедра ЮНЕСКО «Зелёная химия для устойчивого развития» во главе с президентом ИЮПАК (2016–2017) членом-корреспондентом РАН Н. П. Тарасовой.