地球总水量约计1.4×1028亿m³，但97.3%（体积分数） 为人们尚不能利用的海洋咸水，人类生产和生活所能利用的地表淡水仅占地球总水量的0.01%，其他淡水中有2∕3以上被固定在两级地带的冰盖中和山区冰川中，另外近1∕3滞留在地下含水层里。人类不但要面临全球性水危机，而且随着工农业的迅速发展和人口增长，排放的污水量则急剧增加，致使许多江、河、湖 、库甚至地下水都遭受不同程度的污染。有害物质和不溶的污染物质，沿着地下水流方向，从蓄水层表面下的溢流口处开始蔓延铺开。这些有害污染物包括需氧有机物、难降解有机污染物、重金属、植物营养物质、酸碱和无机盐及石油类漂浮物等。

需氧有机物包括淀粉、糖类、蛋白质、脂肪、纤维素、氨基酸、脂肪酸、酯类等，主要来自生活污水、肉类加工废水、食品以及造纸、制革、制糖、印染、焦化、石油化工等工业废水。需氧有机物本没有毒性，它们在生化作用下易分解，分解时需要大量消耗水中溶解氧，故通常用生化需氧量BOD（mg∕L）来表示需氧有机物的浓度，一般常用水温在20℃时5天的生化需氧量BOD5作为统一标准，用来反映需氧有机物的含量与水体污染的关系

 难降解有机污染物指那些难以被生物分解的有机物，如有机氯农药、多氯联苯、芳香族氨基化合物、高分子合成聚合物（塑料、合成橡胶、人造纤维）、染料等有机物，其化学性质稳定，难以被生物降解，危害时间较长。

污染水体的重金属主要有汞、镉、铅、铬、铜等，砷虽不属重金属，但毒性与重金属相似，故常规在重金属类讨论。对地表水和地下水污染比较普遍的重金属有汞、铬、砷和镉，1~10mg/L重金属即可对人体产生毒性效应。重金属在水体中不能被微生物分解，只能发生各种形态之间的相互转化以及分散和富集，这种过程叫做金属迁移。例如，汞在河水中可以Hg(OH)2形式存在。重金属化合物在地表水体中的溶解度很小，往往经过絮凝、沉淀等作用而沉积于水底，其浓度比水体高几个数量级。重金属离子由于带正电，在水中易被荷负电的胶体颗粒吸附，吸附重金属离子的胶体很快沉落下来。

植物营养物质包括氮、磷及其他一些物质，来自那些未被农作物吸收的氮素农肥废水，它们随农田排水和地表径流携带至地下水或地表水中，包括使用含磷洗涤剂的大量生活污水，造纸、皮革、制糖、食品、化肥等轻化工业废水，以及雨水淋浸冲洗垃圾、磷灰石、硝石、鸟粪等地面径流。对于缓流水体，既适合于植物营养物质的积累，又适合于水生植物的繁殖。当这些水体中植物营养物质积聚到一定程度后，水体过分肥沃，藻类繁殖特别迅速，使水生生态系统遭到破坏，这种现象称为水体的富营养化。