一般認為，氯仿等有機鹵代物是這樣形成的：
氯+前驅物質=氯仿有機鹵代物
前驅物質指水中所有能和氯反應生成氯仿等有機鹵代物的物質，主要包括一些天然有機物（如腐殖質等），這些天然有機物在自然水體中的濃度一般為5-20mg/L，他們來源于炭、土壤、湖泊底泥及浮游生物和細菌，還有人為排放工業廢水及生活污水而進入水體中的有機物。有研究表明，飲用水中以氯仿為主的三鹵甲烷的產生機理是氯化消毒時，氯與水中存在的天然有機物如腐殖酸、富里酸等有機物發生反應而形成，如果水中含有一定量的溴化物，又會生成相應的溴化消毒副產物。特別是傳統的預氯化工藝，原水中高濃度的氯與較高濃度的有機污染物直接反應，生成的副產物濃度會更高。
如此形成THMs的反應并非瞬間的，而是在加氯一段時間后，仍持續進行反應。故許多調查顯示，THMs在水中的濃度往往在配水池或配水系統中，較水廠出水的濃度來得高。
氯仿
三氯甲烷又名氯仿，分子式CHCl3，它是無色透明易揮發的液體，有特殊甜味，微溶于水。氯仿有很強的麻醉作用，主要作用于中樞神經系統，造成肝，腎損害，已被流行病學證實為動物致癌物質，危害很大。氯仿在消化道內迅速吸收，從人體脂肪到體液約2h，在體內轉化為一氧化炭而使血中炭氧血紅蛋白的含量升高，使人出現中毒癥狀，導致嘔吐、消化不良、食欲減退、虛弱、惡心并能患神經過敏癥、失眠癥、憂郁癥、精神錯亂、精神病等。對于三氯甲烷各國進行了研究，發現水原環境日益惡劣，水中有機污染物質增多，使得水源水在消毒過程中生成大量的消毒副產物。鑒于此，許多國家都規定了水中三氯甲烷的最大含量，美國國家環保局規定氯仿在飲用水中的污染極限是10ug/L，德國為25ug/L，我國生活飲用水水質標準（GB5749—85）規定生活飲用水中氯仿的的最高允許濃度是60ug/L。但是作為對人體健康有危害的物質，在生活給水和水質處理上，采取一定措施盡量降低其含量，對于確保供水水質，提高供水的安全性和保障人民的身體健康有重要的意義。