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L'acqua usata in campo domestico, industriale, agricolo o zootecnico spesso contiene sostanze che alterano l'ecosistema, per cui non possono essere scaricate direttamente nei corsi d'acqua, in quanto contribuirebbero ad inquinare le acque superficiali (se non telluriche) ed il suolo.

Gli agenti inquinanti delle acque più comuni sono:

• Inquinanti fecali: derivano dagli escrementi animali e dai residui alimentari. In condizioni aerobiche consumano O₂ per formare CO₂, NO₃^-, PO³₄^-, SO₂, mentre in condizioni anaerobiche formano CH₄, NH₃, H₂S, PH₃. Nel caso ci sia un forte inquinamento di tipo fecale, si può avere la presenza nell'acqua di microrganismi patogeni (tifo, colera, epatite virale, ecc.).

• Sostanze inorganiche tossiche: sono costituite dagli ioni dei metalli pesanti (come ad esempio Cr⁶⁺, Hg²⁺, Cd²⁺, Cu²⁺, CN^-) che possono bloccare l'azione catalitica degli enzimi dell'organismo determinando avvelenamenti o la morte. Le industrie che usano questi metalli nelle loro lavorazioni, prima di scaricare le acque, devono eliminarli con i loro impianti di depurazione.

• Sostanze inorganiche nocive: sono costituite dai fosfati ed i polifosfati presenti nei fertilizzanti, detersivi, composti fosforati ed azotati ed in alcuni scarichi industriali. Queste provocano l'eutrofizzazione, ovvero un enorme sviluppo della flora acquatica che in gran parte muore depositandosi sul fondo decomponendosi e perciò consumando notevoli quantità di ossigeno. Quando nella massa d'acqua si determina un deficit di ossigeno, si iniziano a liberare i prodotti della decomposizione anaerobica con conseguente morte della fauna per asfissia. Il corso d'acqua così si intorbidisce limitando la penetrazione della luce in profondità peggiorando ulteriormente la situazione.

• Sostanze organiche non naturali: come ad esempio i diserbanti, gli antiparassitari, gli insetticidi, portano vantaggi all'agricoltura ma possono inquinare sia le acque che il suolo. Inoltre ci sono i solventi organici utilizzati dalle industrie (come ad esempio l'acetone, la trielina, il benzene, il toluene, ecc.) che devono essere eliminati prima di scaricare l'acqua nei corsi.

• Oli liberi e emulsionanti: sono insolubili e per via della loro bassa densità, stratificano nella superficie creando dei film oleosi che impediscono all'ossigeno di solubilizzarsi nell'acqua. È un fenomeno esteso e provoca dei veri e propri disastri ecologici nei cui confronti è molto difficile intervenire.

• Solidi sospesi: sono sostanze di varia natura che rendono torbida l'acqua ed intercettano la luce solare. Inoltre, una volta depositati sul fondo, impediscono lo sviluppo della vegetazione.

• Calore, acidi e basi forti: dovuti per lo più agli scarichi industriali, possono diminuire la solubilità di O₂ ed alterare temperatura e pH dell'ambiente provocando alterazioni patologiche o la scomparsa di alcune specie viventi oppure ancora lo sviluppo di altre normalmente assenti.

L'acqua, in condizioni normali, è in grado di autodepurarsi grazie ad una certa quantità di ossigeno disciolto (la solubilità di O₂ in acqua è di 9 ppm a 20 °C con pressione pari ad 1 atm) che trasforma le sostanze, grazie alla decomposizione aerobica (ossidazione), in composti non inquinanti (come l'anidride carbonica, i nitrati, i fosfati, i solfati). Se l'ossigeno disciolto in acqua non è sufficiente per ossidare tutte le sostanze inquinanti presenti, si formano prodotti come il metano, l'ammoniaca, la fosfina-PH₃-, acido solfidrico che fanno scomparire ogni forma di vita nell'acqua.