根据日本学者伊藤研究，当水体中含有0.1微克/升时，90%左右的镉会被水稻土壤所吸附，开始积累重金属。通常情况下一亩地种一季稻需要1500吨水，河水中的镉浓度为0.05-0.1微克/升，如果以标准0.01毫克/升的标准计算，每亩地每季计入的镉可达15克，以每亩土壤150吨计算，理论上可以使得土壤镉浓度上升至0.1毫克/公斤。
此外，水作不同于旱作，水稻生长需要一个平整的田面并覆盖水层，以形成淹水环境，由于重金属主要吸附在土壤中极细的黏粒部分，田块在整平和灌水过程中，极细部分形成泥浆积累于表层，导致整地后播种前稻田土壤表面3厘米中的重镉含量会高于其下土层一倍或者以上，因此污染的稻田此时就对水稻的重金属吸收埋下了“隐患”。
当外源镉遇到酸化的土壤
中国的农田有数千年的耕作历史，近千年来，先民们不断施用塘泥、动物性肥料、绿肥进行轮作，虽然每年为了培肥外加的物质不少，但在工业污染之前，这些物质含有害重金属极少，土壤越来越肥沃，土壤却越来越安全。在“六五”期间调查4095个土壤点，中国土壤的镉很低，仅仅0.097毫克/千克。
但随着矿山的大量开采、化石能源的广泛应用、金属冶炼工业的极速发展，而环保措施并没有同步控制有害重金属向环境的排放，导致数十年间重金属大量进入土壤中。
与之相应，在这个时期，大量化肥的施用让土壤酸化，本来重金属进入土壤会不断被土壤中的黏土矿物和铁锰氧化物等不断固定而“老化”，但在酸性条件下，这个老化过程变慢或不存在了，重金属的活性一直很高，这为水稻吸收镉，以及镉大米的形成进一步创造了条件。
此外，大量化肥的施用，使得土壤因缺乏高分子有机质而降低了吸收重金属的能力，另一方面也导致了土壤的板结，根系难以向下生长，根系几乎生长在土壤表层。
研究表明当表层土中镉浓度为5毫克/千克时，水稻籽粒中的镉含量则为0.264毫克/千克，超过国家粮食卫生标准(0.2毫克/千克)；表层土壤未污染时，即使当深层土壤镉浓度为10毫克/千克时，水稻籽粒中镉含量也仅为0.032毫克/千克，低于国家粮食卫生标准。
