La definición de «nanomaterial» es un asunto de debate científico y político activo, pero la reciente revisión de Hochella et al. (2019) propone que un nanomaterial es cualquier material inorgánico, orgánico o mixto que presente propiedades químicas, físicas y/o eléctricas distintas debido a su tamaño ultrapequeño, típicamente en la región de nanoescala (con mayor frecuencia desde 1 nm hasta unas pocas a varias decenas de nm). Sin duda, son componentes muy abundantes en los sistemas terrestres y determinan de forma crítica las características y comportamiento de los mismos. Existen nanomateriales de origen natural y antropogénico. Los nanomateriales naturales son aquellos que tienen su origen en procesos naturales (bio) geoquímicos o mecánicos, sin conexión directa o indirecta con una actividad humana o proceso antropogénico. Los nanomateriales antropogénicos pueden clasificarse como accidentales, cuando son producidos involuntariamente por influencia humana directa o indirecta, y diseñados (o de ingeniería), si el nanomaterial fue concebido, diseñado y producido intencionadamente por humanos.

Las propiedades específicas de todos los nanomateriales, naturales y antropogénicos, tienen su origen, principalmente, en la proporción relativamente alta de átomos de superficie respecto a átomos interiores. El tamaño y la forma de las nanopartículas son características esenciales porque ejercen un control fundamental sobre la reactividad y la física del transporte, condicionando de este modo el desarrollo de transformaciones químicas y, por tanto, la distribución y toxicidad de los nanomateriales. Pequeñas variaciones en la estructura superficial debidas a ligeras modificaciones en las propiedades físico-químicas de aguas, suelos o sedimentos pueden provocar transformaciones de los nanomateriales (agregación, adsorción, disolución, alteración química, cambio de forma, precipitación…) que afectan a su comportamiento.