Sedimente als Verschmutzungsindikatoren sind einen gute Möglichkeit, gering wasserlösliche Substanzen, zu denen viele potenzielle Schadstoffe wie Schwermetalle und chlorierte Kohlenwasserstoffverbindungen zählen, zu erkennen. Dies liegt daran, dass sie im Gewässer an die Schwebstoffe und Sedimente angelagert sind.
Daraus resultieren mehrere Funktionen im Hinblick auf die Gewässerchemie und -ökologie: Bei ausreichender Fixierung der Kontaminanten an den Partikeln und anhaltender Ablagerungstendenz der Feststoffe können "Sedimente als Schadstoffsenken" wirken; eine zeitliche Abfolge von konservierten Ablagerungsperioden kann die Entwicklung der regionalen Schadstoffbelastung dokumentieren - "Sedimente als 'Gedächtnis' des Gewässers".
Luftverschmutzungen aus den "nassen" bzw. "trockenen Depositionen".
Oberflächenabschwemmungen von Böden, insbesondere von landwirtschaftlich genutzten Flächen, als wichtige Beispiele für die "diffusen Quellen".
Punktförmige Quellen, insbesondere Einleitungen aus Industriebetrieben und Kommunen, Deponie-Sickerwässer und - eine lokal sehr wichtige Art des Eintrags von Schwermetallen - Zuflüsse aus Bergwerken.
Im Oberlauf der Flüsse fallen belastete Sedimente vor allem in Seen, Rückhaltebecken und Stauseen an. Flussmündungsgebiete und Häfen sind besonders vielfältig von Sedimentproblemen betroffen: Zunächst durch die traditionelle Art der Abfallbeseitigung aus der Schiffsindustrie, von den Anlegern sowie durch Schiffsabfälle; zum anderen durch zunehmende Baggeraktivitäten, da immer tiefere Schiffahrtsrinnen gefordert werden. Schließlich werden Sedimente auch durch die verstärkte Nutzung der Küstenbereiche, z.B. durch die Öl- und Gasgewinnung, kontaminiert.
Sedimente stellen einen integrierenden Faktor für Schadstoffemissionen über die Zeit dar. Der "Dokumentationseffekt" von Gewässerablagerungen macht es möglich, auch solche Fälle noch nachträglich zu erfassen, in denen eine kurzfristige oder zeitlich zurückliegende Verschmutzung durch Wasseranalysen nicht mehr oder nur unzureichend deutlich nachzuweisen ist. Untersuchungen an Feststoffproben können deshalb sinnvoll eingesetzt werden bei der Ermittlung von Verschmutzungsursachen und Auswahl kritischer Probeentnahmestellen für Routinewasseranalysen
Eine Gruppe von Substanzen, die sich vor allem mit der Verbrennung von Kohle in Zusammenhang bringen lässt, nimmt seit etwa 1850 zunächst langsam, seit 1940 im stärker zu: Die Schwermetalle, die polyzyklischen aromatischen Umwelt ein als die kohlebürtigen Substanzen, doch ist ihr Anstieg bislang noch nicht gebremst. Dazu gehören auch die Belastungen, die bei der Gewinnung und beim Transport von Öl und Gas entstehen.
Ebenfalls bis in die vor-industrielle Zeit kann das Auftreten von Coprostanol, ein Indikator für den Eintrag von Fäkalien von höheren Lebewesen, zurückdatiert werden.
Dann ergibt sich ein zeitlicher Sprung bis zum Auftreten neuer Umweltchemikalien, die teilweise zu Recht den Namen "xenobiotisch" = "lebensfremd" tragen:
es sind dies z.B. die polychlorierten Biphenyle, die bis zu Beginn der siebziger Jahre eine breite Anwendung als Weichmacher für Kunststoffe, als Klebstoffe, Gießharze, Imprägniermittel, Schweröl und als Flammschutzmittel gefunden hatten; weiter finden sich Pflanzenschutzmittel wie DDT und nachfolgend Lindan, die inzwischen durch andere, leichter abbaubare Stoffe ersetzt werden.
Eine andere typische Gruppe synthetischer organischer Substanzen sind die Phthalate, die u.a. als Weichmacher in Kunststoff eingesetzt werden und auch bei der PVC-Produktion als Zwischenprodukt anfallen. Auch sie beginnen ihren Eintritt in die Umwelt um 1950.
Schließlich ist die Gruppe der künstlichen Radionuklide zu nennen, deren "Einstieg" in die Sedimente auf 1952/1953 zurückdatiert werden kann, als Folge der oberirdischen Atombombentests.
Es ist hier anzumerken, dass sich die Radionuklid-Emissionen aus der Tschernobyl-Katastrophe überall in den Sedimentkernen nachweisen lassen. Für die Wissenschaft ergibt sich die Möglichkeit, die komplexen Wechselwirkungen von Schad- und Belastungsstoffen mit den verschiedenen Matrices in der Luft, im Wasser, in den Böden und insbesondere auch medienübergreifend zu untersuchen. Dies gilt speziell für Transport-, Umlagerungs- und Freisetzungsvorgänge an Schwebstoffen und in Sedimenten.