Sachverhalt:
A. Die X._ AG ist Eigentümerin des früheren Grundstücks Kat.-Nr. 3524 (neu 4214) in Obfelden. Für diese Parzelle besteht gemäss dem kantonalen Kataster ein Altlastenverdacht. Dasselbe gilt für das Nachbargrundstück Kat.-Nr. 3525 im Eigentum des Kantons Zürich. Das kantonale Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft (AWEL) verpflichtete die X._ AG am 5. März 2002 kostenfällig, die Durchführung einer Altlasten-Detailuntersuchung ihres Grundstücks zu veranlassen und dem Amt den entsprechenden Untersuchungsbericht bis spätestens Ende Dezember 2002 vorzulegen.
B. Gegen diese Verfügung rekurrierte die Adressatin am 2. April 2002 beim Regierungsrat, welcher am 23. August 2006 einen abweisenden Beschluss fasste, soweit er darauf eintrat.
C. Daraufhin erhob die X._ AG am 27. September 2006 Beschwerde beim kantonalen Verwaltungsgericht. Neben der Aufhebung der vorangegangenen Entscheide verlangte sie, der Kanton sei zu verpflichten, für sein Grundstück Kat.-Nr. 3525 in Obfelden ein umfassendes Überwachungs- und Sanierungskonzept auf eigene Kosten auszuarbeiten und ihr die Kosten für die Voruntersuchung von Kat.-Nr. 3524 zu erstatten.
Das Verwaltungsgericht des Kantons Zürich wies die Beschwerde mit Urteil vom 19. September 2007 ab.
D. Mit Eingabe vom 29. Oktober 2007 erhebt die X._ AG öffentlich-rechtliche Beschwerde beim Bundesgericht und beantragt die Aufhebung des angefochtenen Urteils. Der Kanton Zürich sei zu verpflichten, ein umfassendes Überwachungs- und eventuell Voruntersuchungs- und Sanierungskonzept für die Grundstücke Kat.-Nrn. 3524 und 3525 in Obfelden auszuarbeiten und die Kosten dafür sowie für allfällige vorzunehmende Voruntersuchungshandlungen vorzuschiessen. Gleichzeitig ersucht die Beschwerdeführerin um Gewährung der aufschiebenden Wirkung und stellt den Antrag, das bundesgerichtliche Verfahren vorläufig bis Ende Juni 2008 zu sistieren; dies, nachdem die Parteien übereingekommen seien, Gespräche mit dem Ziel einer gütlichen Einigung zu führen.
E. Der Präsident der I. öffentlich-rechtlichen Abteilung des Bundesgerichts erkannte der Beschwerde mit Verfügung vom 22. November 2007 aufschiebende Wirkung zu und setzte das bundesgerichtliche Verfahren vorläufig bis Ende Juni 2008 aus.
Auf zwei weitere Begehren der Beschwerdeführerin hin wurde die Sistierung des bundesgerichtlichen Verfahrens bis Ende Juni 2009 verlängert. Nachdem die Beschwerdeführerin nochmals um Sistierung ersucht hatte, die Baudirektion des Kantons Zürich, resp. das AWEL, aber nicht von einer einvernehmlichen Lösung ausging, wurde das Verfahren vor Bundesgericht mit Verfügung des Präsidenten der I. öffentlich-rechtlichen Abteilung vom 23. Oktober 2009 wieder aufgenommen und weiter instruiert.
F. Die Baudirektion des Kantons Zürich verweist auf die Mitberichte des AWEL sowie des Immobilienamtes und schliesst auf Abweisung der Beschwerde. Das kantonale Verwaltungsgericht verzichtet auf eine Vernehmlassung.
In ihrer Replik hält die Beschwerdeführerin sinngemäss an ihren Anträgen fest.
Das Bundesamt für Umwelt (BAFU) hat sich ebenfalls zur Angelegenheit vernehmen lassen. Aus seiner Sicht ist eine sachgerechte und kostengünstige Beurteilung des belasteten Standorts nicht gewährleistet, indem der Kanton zwei Einzelne zu je separaten Untersuchungen ihrer Parzellen verpflichtet. Das BAFU würde die Verpflichtung einer Inhaberin zur (ergänzenden) Voruntersuchung des gesamten belasteten Standorts empfehlen.
Den Beteiligten wurde die Gelegenheit eingeräumt, sich zur Stellungnahme des BAFU zu äussern. Davon haben die Baudirektion und die Beschwerdeführerin Gebrauch gemacht, ohne von ihren Standpunkten abzuweichen.

Erwägungen:
1. 1.1 Das angefochtene Urteil stützt sich auf Umweltschutzrecht des Bundes. Es betrifft eine öffentlich-rechtliche Angelegenheit im Sinne von <ref-law>. Ein Ausschlussgrund nach <ref-law> liegt nicht vor. Die Beschwerdeführerin ist Adressatin des angefochtenen Urteils und ist vom angefochtenen Entscheid besonders berührt, da sie damit verpflichtet wird, eine altlastenrechtliche Detailuntersuchung durchzuführen, was nach Art. 20 Abs. 1 der Altlasten-Verordnung vom 26. August 1998 (AltlV; SR 814.680) grundsätzlich der Inhaberin oder dem Inhaber eines belasteten Standorts obliegt (vgl. Urteil 1C_126/2009 des Bundesgerichts vom 20. August 2009 E. 2, publ. in: URP 2010 S. 99).
1.2 Die in <ref-law> statuierte Pflicht der Kantone zur Sanierung belasteter Standorte wird in der AltlV detaillierter geregelt. In Art. 1 Abs. 2 AltIV sind die folgenden Verfahrensschritte vorgesehen: Die Erfassung in einem Kataster (lit. a), die Beurteilung der Überwachungs- und Sanierungsbedürftigkeit (lit. b), die Beurteilung der Ziele und der Dringlichkeit der Sanierung (lit. c) sowie die Festlegung der Untersuchungs-, Überwachungs- und Sanierungsmassnahmen (lit. d). Gemäss <ref-law> verlangt die Behörde für untersuchungsbedürftige Standorte aufgrund der Prioritätenordnung innert angemessener Frist die Durchführung einer Voruntersuchung, die in der Regel aus einer historischen und einer technischen Untersuchung besteht. Damit werden die für die Beurteilung der Überwachungs- und Sanierungsbedürftigkeit erforderlichen Angaben ermittelt und im Hinblick auf die Gefährdung der Umwelt bewertet. Erweist sich aufgrund dieser Voruntersuchungen ein belasteter Standort als sanierungsbedürftig, wird in der Folge eine Detailuntersuchung angeordnet, mittels welcher die Ziele und die Dringlichkeit der Sanierung beurteilt werden sollen (Art. 14 f. AltlV). Weichen die Untersuchungsergebnisse der Detailuntersuchung wesentlich von denjenigen der Voruntersuchung ab, klärt die Behörde erneut ab, ob überhaupt ein sanierungsbedürftiger Standort nach den Art. 9-12 AltlV vorliegt (<ref-law>). Wird dagegen der Sanierungsbedarf bejaht, folgt die eigentliche Sanierung gemäss <ref-law>. Nach Art. 20 Abs. 1 AltIV sind die Untersuchungs-, Überwachungs- und Sanierungsmassnahmen vom Inhaber oder von der Inhaberin eines belasteten Standorts durchzuführen. Zur Durchführung der Voruntersuchung, der Überwachungsmassnahmen oder der Detailuntersuchung kann die Behörde Dritte verpflichten, wenn Grund zur Annahme besteht, dass diese die Belastung des Standorts durch ihr Verhalten verursacht haben (<ref-law>).
1.3 Nicht bestritten ist, dass die Beschwerdeführerin Inhaberin einer belasteten Parzelle ist. Das Bundesgericht hat im Urteil 1C_126/2009 vom 20. August 2009 in E. 4 (publ. in: URP 2010 S. 99) eine Verpflichtung zur Durchführung einer Voruntersuchung als Zwischenentscheid im Sinne von <ref-law> qualifiziert. Aus dem in E. 2.1 aufgezeigten Verfahrensablauf zur Ermittlung der Sanierungsbedürftigkeit wird deutlich, dass auch mit der Verpflichtung zur Durchführung einer Detailuntersuchung noch kein abschliessender Entscheid über die Sanierungspflicht bzw. die Sanierungsbedürftigkeit oder die Art der Sanierung eines Standorts vorliegt. Wie im Urteil 1C_126/2009 ist das angefochtene Urteil darum als Zwischenentscheid im Sinne von <ref-law> zu qualifizieren.
1.4 Nach <ref-law> ist die Beschwerde gegen selbstständig eröffnete Vor- und Zwischenentscheide, welche nicht die Zuständigkeit oder den Ausstand betreffen (<ref-law>), zulässig, wenn sie einen nicht wiedergutzumachenden Nachteil bewirken können (lit. a) oder wenn die Gutheissung der Beschwerde sofort einen Endentscheid herbeiführen und damit einen bedeutenden Aufwand an Zeit oder Kosten für ein weitläufiges Beweisverfahren ersparen würde (lit. b). Ist die Beschwerde aufgrund von <ref-law> nicht zulässig oder wurde von ihr kein Gebrauch gemacht, so sind die betreffenden Vor- und Zwischenentscheide durch Beschwerde gegen den Endentscheid anfechtbar, soweit sie sich auf dessen Inhalt auswirken (<ref-law>).
1.5 Von vornherein nicht zur Anwendung gelangt <ref-law>. Eine Gutheissung der Beschwerde hätte keinen sofortigen Endentscheid zur Folge und würde damit auch nicht einen bedeutenden Aufwand an Zeit oder Kosten für ein weitläufiges Beweisverfahren ersparen. Die Durchführung der Detailuntersuchung kann aber erhebliche Kosten mit sich bringen, und entsprechend ist nachvollziehbar, dass sich die Beschwerdeführerin bereits zu einem frühen Zeitpunkt gegen diese Kostenübernahme zur Wehr setzen will. Zwar bedeutet die mit der Realleistungspflicht verbundene Pflicht zur Kostenbevorschussung noch nicht, dass die Inhaberin diese Kosten letztlich zu tragen hat. Über die endgültige Kostentragungspflicht wird in einem späteren Zeitpunkt gestützt auf <ref-law> entschieden. Die finanzielle Lage der Beschwerdeführerin ist indes gemäss der von ihr vorgelegten Bilanz bereits heute als kritisch zu bezeichnen. Die Vorfinanzierung der Detailuntersuchung könnte den Konkurs der Beschwerdeführerin zur Folge haben. Ein nicht wiedergutzumachender Nachteil ist darum zu bejahen (anders im Urteil 1C_126/2009 des Bundesgerichts vom 20. August 2009, wo der Kanton zur Realleistung verpflichtet wurde). Das Eintreten rechtfertigt sich im vorliegenden Fall zudem, weil das Verwaltungsgericht dem Kanton Zürich zu Recht eine Verletzung der in <ref-law> verankerten Pflicht auf Beurteilung innert angemessener Frist vorwirft. Mit Blick auf das in <ref-law> und Art. 6 Ziff. 1 EMRK statuierte Gebot, im Rahmen eines fairen Verfahrens innert angemessener Frist einen wirksamen Rechtsschutz zu leisten (siehe das zur Publikation bestimmte Urteil 1C_286/2009 des Bundesgerichts vom 13. Januar 2010 E. 1.2.1 mit Hinweisen), ist es geboten, auf die Beschwerde einzutreten. Wie die nachfolgenden Erwägungen zeigen, ist die Beschwerde klarerweise gutzuheissen. Auch dieser Gesichtspunkt spricht dafür, in Anwendung von <ref-law> auf die Beschwerde einzutreten.
2. 2.1 Die Beschwerdeführerin macht eine Verletzung von Bundesrecht geltend. Aus ihrer Sicht wäre der Kanton als Eigentümer des Nachbargrundstücks Nr. 3525 zur Durchführung weiterer Untersuchungsmassnahmen verpflichtet. Die historische Untersuchung habe ergeben, dass die Eigentümerin dieses Nachbargrundstücks und insbesondere die Baugenossenschaft des eidgenössischen Personals von 1959 bis 1964 eine Gasometertasse des ehemaligen Gaswerks als Lagerbehälter für Heizöl benutzt habe. Mit Schreiben des Amtes für Gewässerschutz und Wasserbau vom 17. Mai 1966 sei der damaligen Eigentümerin untersagt worden, die Gasometertasse ohne Einbau eines Stahltanks weiter zu benützen. Daraufhin sei zwar der Heizölumschlag eingestellt, der Behälter jedoch nicht ordnungsgemäss stillgelegt worden. Die im Jahr 1974 vorgenommenen Untersuchungen durch das kantonale Laboratorium hätten in der Folge einen sehr hohen Verschmutzungsgrad des Erdreiches der Parzelle Nr. 3525 im angrenzenden Bereich zum Grundstück der Beschwerdeführerin ergeben. Der Untersuchungsbericht eines privaten Büros vom November 1974 zeige auf, dass aus der Gasometertasse, welche als Öllagerbehälter benutzt worden sei, eine beträchtliche Menge Mineralöl versickert sein müsse. Deshalb sei eine Grobsanierung angeordnet worden, welche sich allerdings nur auf das Grundstück Nr. 3525 bezogen habe. Die weiteren technischen Untersuchungen im Jahr 2001 hätten jedoch aufgezeigt, dass die Versickerung des ausgelaufenen Mineralöls bis in die Nachbargrundstücke erfolgt sei. Davon betroffen sei auch die Parzelle der Beschwerdeführerin. Es sei somit hinreichend klar dokumentiert, dass das Grundstück des Kantons als hauptverantwortlicher Verursacher der Verunreinigungen auf der Parzelle der Beschwerdeführerin zu betrachten sei. Dennoch habe das Verwaltungsgericht es abgelehnt, den Kanton im Sinne von <ref-law> und <ref-law> zur alleinigen Durchführung weiterer Massnahmen zu verpflichten.
2.2 Das BAFU führt in seiner Vernehmlassung ans Bundesgericht aus, es handle sich vorliegend um den typischen Fall eines Betriebsstandorts mit verschiedenen wahrscheinlich kontaminierten Teilbereichen. Im kantonalen Kataster der belasteten Standorte sei der Betriebsstandort des ehemaligen Gaswerks auf den Parzellen Nrn. 4214 und 3525 aufgeführt. Die Parzelle Kat.-Nr. 3525 sei zudem als Unfallstandort Dorfstrasse 582 eingetragen. Zusätzlich fänden die Aktivitäten des Betriebs der Beschwerdeführerin als Betriebsstandort Dorfstrasse 126 auf der Parzelle Kat.-Nr. 4214 im Kataster Erwähnung. Gestützt auf die Aktenlage lasse sich nicht mit Bestimmtheit feststellen, inwieweit die Belastungen auf dem Grundstück Nr. 4214 vom Nachbargrundstück Nr. 3525 stammten. Insbesondere im Grenzbereich zwischen den beiden Parzellen sei eine wechselseitige Belastung der Grundstücke durch den Gaswerkbetrieb und den Heizölunfall möglich, da sich gerade im ungesättigten Bereich des Untergrunds Schadstoffe auch gegen die Grundwasserfliessrichtung ausbreiten könnten. Nach detaillierten Angaben zur Belastungssituation gelangt das BAFU zum Schluss, es sei von verschiedenen potentiell kontaminierten Teilbereichen auszugehen, welche mit grosser Wahrscheinlichkeit zumindest teilweise überlagert seien und zu einem Stoffaustausch geführt hätten. Entgegen der Meinung der Vorinstanz betrachtet das BAFU die im Kataster aufgeführten Standorte als einen belasteten Standort im Sinne von <ref-law>. Aufgrund von späteren Nutzungen auf dem Standort seien zusätzliche Belastungen entstanden, weshalb die Eintragung der einzelnen Belastungen im Kataster zulässig sei. Dies ändere jedoch nichts daran, dass von einem einzigen belasteten Standort auszugehen sei. Die Untersuchungen müssten darum den gesamten belasteten Standort erfassen, damit eine sachgerechte Beurteilung vorgenommen werden könne. Inwiefern die Parzelle Kat.-Nr. 3525 zum heutigen Zeitpunkt belastet sei, müsse im Rahmen dieser Untersuchungen geprüft werden. Als Teilinhaber des belasteten Standorts kämen sowohl die Beschwerdeführerin als auch der Kanton in Betracht, um die Untersuchungen nach <ref-law> vorzunehmen. Mit dem Vorgehen des Kantons, zwei Einzelne zur verpflichten, ihre Parzellen separat zu untersuchen, ist aber nach Auffassung des BAFU eine kostengünstige und sachgerechte Beurteilung des belasteten Standorts nicht möglich.
Weiter gibt das BAFU zu bedenken, dass die historische Untersuchung von Kat.-Nr. 4214 im Jahr 1997 und somit vor Inkrafttreten der AltlV durchgeführt worden sei und den heutigen Anforderungen nicht ganz entspreche. Es fehlten insbesondere technische Angaben zum Gaswerk, und die Lage der umweltrelevanten Ammoniak- und Teerbecken sei unbekannt. Die technische Untersuchung aus dem Jahr 2001 fokussiere sich auf die Belastung des Untergrunds von Kat.-Nr. 4214. Die durchgeführten Grundwasseruntersuchungen erlaubten keine hinreichende Beurteilung des Standorts, weil diese den unmittelbaren Abstrombereich nicht abdecken würden. Damit stütze der Kanton seine Verfügung vom 5. März 2002 auf ungenügende Voruntersuchungen. Aufgrund des lediglich vermuteten Sanierungsbedarfs werde von den Eigentümern des ehemaligen Gaswerkareals eine Detailuntersuchung verlangt. Zusammenfassend wäre es aus Sicht des BAFU angezeigt gewesen, eine einzige Inhaberin zur ergänzenden Voruntersuchung des gesamten belasteten Standorts zu verpflichten.
2.3 Diesen Argumenten hält das AWEL entgegen, Grundlage für die ursprüngliche Verfügung vom 5. März 2002 sei nicht der Kataster der belasteten Standorte gewesen, sondern dessen Vorgänger, der weniger aussagekräftige Altlastenverdachtsflächen-Kataster. In diesem Verzeichnis sei das hier zur Diskussion stehende Gebiet als Deponie/Auffüllung und als Betriebsstandort ausgeschieden gewesen. Das kantonale Amt stimmt mit dem BAFU insofern überein, als sich nicht feststellen lasse, inwieweit die Belastungen auf dem Grundstück der Beschwerdeführerin von demjenigen des Kantons herrührten. Festgestellt werden könne aber, dass sich das Gaswerk hauptsächlich auf dem Grundstück der Beschwerdeführerin befunden habe. Der Heizölunfall hingegen habe sich auf der Parzelle des Kantons ereignet. Die bisherigen Untersuchungsergebnisse würden es als unwahrscheinlich erscheinen lassen, dass durch den Heizölunfall grössere Belastungen auf dem Grundstück der Beschwerdeführerin entstanden seien. Auch nach Ansicht des AWEL sind die Angaben zum Gaswerkbetrieb und zu den Teergruben lückenhaft. Insgesamt aber verteidigt das AWEL das kantonale Vorgehen damit, dass die AltlV verschiedene Wege offenlasse, um schadstoffbelastete Flächen abzugrenzen. Mit koordinierten Untersuchungen könne das gesamte belastete Gebiet erfasst und altlastenrechtlich beurteilt werden. Es erscheine verfrüht, sich auf einen einzigen Standort festlegen zu wollen.
2.4 Obwohl dem AWEL darin zuzustimmen ist, dass die AltlV verschiedene Möglichkeiten vorsieht, um belastete Flächen zu definieren, und unbestritten ist, dass die Beschwerdeführerin zumindest Inhaberin einer belasteten Parzelle ist, gilt es zu beachten, dass sich ein belasteter Standort nicht an Parzellengrenzen hält. Bilden mehrere Grundstücke einen belasteten Standort, so ist es sachgerecht und im Sinne einer effizienten Altlastenbearbeitung, vorerst einen Inhaber zu den notwendigen Untersuchungen zu verpflichten. Mit der Trennung zwischen Realleistungs- und Kostentragungspflicht wollte der Gesetzgeber eine rasche Gefahrenbeseitigung sicherstellen (dazu KARIN SCHERRER, Handlungs- und Kostentragungspflichten bei der Altlastensanierung, Bern 2005, S. 79). Dieser Gedanke spiegelt sich in den <ref-law> und <ref-law> wieder, wo in erster Linie die Handlungspflicht des Standortinhabers verankert ist. Wenn jedoch schon wegen der strittigen Handlungspflicht lange Rechtsmittelverfahren den gesamten Sanierungsprozess verzögern, drängt sich eine andere Lösung auf. Deshalb sieht <ref-law> vor, dass die Kantone die Untersuchung, Überwachung oder Sanierung belasteter Standorte selber übernehmen oder Dritte damit beauftragen, wenn (lit. a) dies zur Abwehr einer unmittelbar drohenden Einwirkung notwendig ist, (lit. b) der Pflichtige nicht in der Lage ist, für die Durchführung der Massnahmen zu sorgen oder (lit. c) wenn der Pflichtige trotz Mahnung und Fristansetzung untätig bleibt. Diese Bestimmungen regeln im Grunde genommen die Voraussetzungen der sich unter Umständen aufdrängenden behördlichen Ersatzvornahme. Sie sollen das Verfahren beschleunigen und Gerichtsverfahren vermeiden (siehe BBl 2003 5045). Bei der im vorliegenden Fall gegebenen Sachlage hätte es dem Kanton oblegen, die notwendigen weiterführenden Untersuchungen selber zügig durchzuführen. Dies scheint nicht zuletzt deswegen gerechtfertigt, weil der Kanton Inhaber einer innerhalb des belasteten Standorts gelegenen Parzelle ist, einer Parzelle, die aufgrund des bisherigen Kenntnisstands massgeblich zur Belastung beigetragen haben dürfte. Zudem hat er das gesamte Untersuchungsverfahren - und damit zusammenhängend auch das Sanierungsverfahren - verfassungsrechtlich unzulässig verzögert. Der Kanton ist deshalb einerseits in seiner Stellung als Verantwortlicher für die Umsetzung des Umweltschutzrechts und andererseits als Inhaber eines grossen Teils des eventuell sanierungsbedürftigen belasteten Standorts der richtige Akteur zur Vornahme der noch notwendigen, für den ganzen Standort koordiniert durchzuführenden Untersuchungen.
2.5 Die Beschwerdeführerin ist in diesem Verfahren zur Mitwirkung und insbesondere zur Duldung der Untersuchungsmassnahmen auf ihrem Grundstück verpflichtet. Je nach Untersuchungsergebnis wird sie zudem später die auf sie entfallenden Kosten nach <ref-law> zu übernehmen haben.
3. Die Beschwerde ist demnach gutzuheissen und das vorinstanzliche Urteil aufzuheben. Es werden keine Kosten erhoben (<ref-law>). Dem Verfahrensausgang entsprechend hat der Kanton die Beschwerdeführerin für das bundesgerichtliche Verfahren angemessen zu entschädigen (<ref-law>).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird gutgeheissen und das Urteil des Verwaltungsgerichts des Kantons Zürich vom 19. September 2007 aufgehoben. Die Angelegenheit wird an das Verwaltungsgericht des Kantons Zürich zu neuem Entscheid im Sinne der Erwägungen zurückgewiesen.
2. Es werden keine Gerichtskosten erhoben.
3. Der Kanton Zürich hat die Beschwerdeführerin für das bundesgerichtliche Verfahren mit Fr. 3'000.-- zu entschädigen.
4. Dieses Urteil wird der Beschwerdeführerin, dem Kanton Zürich, dem Verwaltungsgericht des Kantons Zürich, 4. Abteilung, 4. Kammer, sowie dem Regierungsrat des Kantons Zürich und dem Bundesamt für Umwelt schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 7. Juni 2010
Im Namen der I. öffentlich-rechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Die Gerichtsschreiberin:
Féraud Scherrer Reber