Procesy pogłębionego utleniania należą do najczęściej badanych procesów pod względem wykorzystania ich do usuwania zanieczyszczeń organicznych z wód i ścieków. Do procesów pogłębionego utleniania należą między innymi fotoliza, fotokataliza, ozonoliza, reakcje Fentona i radioliza. W trakcie tych procesów powstają reaktywne wolne rodniki, które dzięki swym silnym właściwościom redukcyjnym lub utleniający mineralizują częściowo lub całkowicie, w zależności od zastosowanych warunków, złożone związki organiczne. Najsil-niejszymi utleniaczem związków organicznych powstającym w trakcie procesów pogłębionego utleniania jest rodnik hydroksylowy. Pod względem produkcji tego rodnika najwydajniejszy jest proces radiolizy pod wpływem promieniowania γ i β. Dodatkową zaletą tego procesu jest możliwość dostarczenia dużych ilości energii w bardzo krótkim czasie. Ponadto w wyniku połączenia jednoczesnego ozonowania i napromieniowania promieniowaniem jonizującym uzyskuje się najwyższą wydajność powstawania rodnika hydroksylowego. Zastosowanie obu procesów jednocześnie umożliwia także znaczne obniżenie stosowanych stężeń ozonu i dawek promieniowania jonizującego potrzebnego do oczyszczenia wód. Pozwala także uniknąć efektu szybkości dawkowania pojawiającego się wtedy, kiedy stosowane jest tylko napromieniowywanie.

Chemia radiacyjna związków organicznych jest obecnie dobrze poznana. Jednakże wciąż badane są możliwości zastosowania w praktyce metod radiacyjnych do usuwania zanieczyszczeń organicznych z wód i ścieków. Dotychczas zbadano i wykazano wysoką skuteczność metod radiacyjnych na przykład w usuwaniu halometanów i chlorowanych etylenów z wód podziemnych (Austria, USA), oczyszczania ścieków przemysłu farmaceutycznego i barwiarskiego (Brazylia), degradacji polichlorowanych bifenyli (Czechy, Kanada, USA).

W Instytucie Chemii i Techniki Jądrowej prowadzone są aktualnie badania nad usuwaniem takich zanieczyszczeń środowiskowych jak chlorofenole oraz herbicydy chloroorganiczne: kwas 3,6-dichloro-2-metoksybenzoesowy (dicamba) oraz kwas 2,4-dichlorofenoksyoctowego (2,4-D). Dotychczasowe badania wykazały, że toksyczne związki chloroorganiczne, które są produktami półrozpadu, pod wpływem promieniowania jonizującego mineralizują się łatwo do jonów chlorkowych. Toksyczność mierzona względem testów Spirotox i Microtox pozostałych związków powstających w wyniku napromieniowania herbicydów i chlorofenoli jest niewielka. Poprzez połączenie ozonowania i radiolizy uzyskano znaczne zmniejszenie dawek zarówno ozonu, jak i promieniowania potrzebnych do mineralizacji herbicydów i ich produktów rozpadu.