Вода занимает около 70% поверхности Земли, испаряясь, поступает в атмосферу, а после конденсации водяных паров в верхних слоях атмосферы возвращается на поверхность Земли в виде осадков, образуя поверхностные и подземные стоки, также  водоемы. Примеси поступают в воду, находящуюся в природном круговороте, из окружающей ее среды. Подземные стоки создаются при просачивании атмосферной воды в более или менее глубокие слои почвы, где вода собирается над водонепроницаемыми пластами, стекает по ним и выходит вновь на поверхность земли в местах выхода этих пластов, сливаясь с поверхностными стоками. Далее вода в руслах рек и ручьев перемещается к озерам, морям, водохранилищам, завершая этим свой природный круговорот.       Примеси поступают в воду на всех этапах отмеченных круговоротов, условно определяя подразделение природных вод по их возникновению и содержанию примесей на атмосферные (дождь, туман, снег), поверхностные (реки, озера, пруды, болота), подземные (артезианские скважины, шахтные колодцы) и морские (моря, океаны). Наряду с природным существует производственно-бытовой круговорот воды, создаваемый в результате потребления ее для различных целей (хозяйственно-питьевое, технологическое  водоснабжение и т.п.). Производственно-бытовые стоки характеризуются существенно большим разнообразием примесей по сравнению с природными водами. По характеру загрязнений эти стоки подразделяют на три группы: бытовые сточные воды; производственные сточные воды; стоки, образующиеся при лесозащитных и растениеводческих работах.     Бытовые сточные воды и стоки лесозащитных и растениеводческих работ с применением реагентов имеют более или менее однообразный состав: белковые вещества и продукты их распада, жиры, мочевина, мыла, синтетические моющие средства, различные инсектициды, удобрения и т.п. Загрязнения производственных стоков определяются главным образом типом предприятия, на котором они образуются.  Азотосодержащие вещества (нитраты NO3-, нитриты NO2- и аммонийные соли NH4+) почти всегда присутствуют во всех водах, включая подземные, и свидетельствуют о наличии в воде органического вещества животного происхождения. Рассматриваемая группа ионов находится в тесной взаимосвязи. Первым продуктом распада является аммиак (аммонийный азот) - является показателем свежего фекального загрязнения и является продуктом распада белков. В природной воде ионы аммония окисляются бактериями Nitrosomonas и Nitrobacter до нитритов и нитратов. Нитриты являются лучшим показателем свежего фекального загрязнения воды, особенно при одновременном повышенным содержании аммиака и нитритов. Нитраты служат показателем более давнего органического фекального загрязнения воды. Недопустимо содержание нитратов вместе с аммиаком и нитратами. По наличию, количеству и соотношению в воде азотсодержащих соединений можно судить о степени и давности заражения воды продуктами жизнедеятельности человека. Отсутствие в воде аммиака и в то же время наличие нитритов и особенно нитратов, т.е. соединений азотной кислоты, свидетельствуют о том, что загрязнение водоема произошло давно, и вода подверглась самоочищению. Наличие в воде аммиака и отсутствие нитратов указывают на недавнее загрязнение воды органическими веществами. Следовательно, в питьевой воде не должно быть аммиака, не допускается наличие нитритов. Употребление воды с повышенным содержанием нитритов и нитратов приводит к нарушению окислительной функции крови (образование метгемоглобина, который  блокирует перенос  кислорода к клеткам организма).    Нитраты и нитриты  также способствуют  мутации, приводящей к появлению  злокачественных новообразований.  Хлор появляется в питьевой воде в результате её обеззараживания. Сущность обеззараживающего действия хлора заключается в окислении или хлорировании (замещении) молекул веществ, входящих в состав цитоплазмы клеток бактерий, отчего бактерии гибнут. Очень чувствительны к хлору возбудители брюшного тифа, паратифов, дизентерии, холеры. Даже сильно заражённая бактериями вода в значительной мере дезинфицируется сравнительно малыми дозами хлора. Однако отдельные хлоррезистентные особи сохраняют жизнеспособность, поэтому полной стерилизации воды не происходит. Ввиду того, что свободный хлор относится к числу вредных для здоровья веществ, гигиенические нормы  строго регламентирует содержание остаточного свободного хлора в питьевой воде централизованного водоснабжения. При этом санитарные правила устанавливает не только верхнюю границу допустимого содержания свободного остаточного хлора, но и минимально-допустимую границу. Дело в том, что,  несмотря на обеззараживание на станции водоочистки, готовую "товарную" питьевую воду подстерегает немало опасностей по пути к крану потребителя. Например, свищ в стальной подземной магистрали, сквозь которые не только магистральная вода попадает наружу, но и загрязнения из почвы могут попасть в магистраль. Остаточный хлор (оставшийся в воде после обеззараживания) необходим для предотвращения возможного вторичного заражения воды во время прохождения по сети. По нормам СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества.  Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения»  содержание остаточного хлора в водопроводной воде должно быть не менее 0,3 мг/л и не более 0,5 мг/л. Хлорированная вода неблагоприятно воздействует на кожу и слизистые оболочки, поскольку хлор является сильным аллергическим и токсическим веществом. Так, хлор вызывает покраснения различных участков кожи, а также становится причиной аллергического конъюктевита, первыми признаками которого являются жжение, слезотечение, отек век и другие болевые ощущения в области глаз. Дыхательная система также подвергается вредному воздействию: у 60% пловцов регистрируется проявление бронхоспазма после нескольких минут нахождения в бассейне с хлорированной водой. Исследования показали, что около 10% хлора, используемого при хлорировании, участвует в образовании хлорсодержащих соединений. Приоритетными хлорсодержащими соединениями являются хлороформ, четырёххлористый углерод, дихлорэтан, трихлорэтан, тетрахлоэтилен. В сумме образующихся при водоподготовке ТГМ (тригалометанов  - основных побочных продуктов хлорирования) хлороформ составляет 70 - 90 %. Хлороформ вызывает профессиональные хронические отравления с преимущественным поражением печени и центральной нервной системы. При хлорировании есть вероятность образования чрезвычайно токсичных соединений, тоже содержащих хлор, - диоксинов (диоксин в 68 тыс. раз ядовитее цианистого калия). Хлорированная вода обладает высокой степенью токсичности и суммарной мутагенной активностью (СМА) химических загрязнений, что многократно увеличивает риск онкологических заболеваний. По оценке американских экспертов, хлорсодержащие вещества в питьевой воде косвенно или непосредственно виновны в 20 онкозаболеваниях на 1 млн. жителей. Риск онкозаболеваний в России при максимальном хлорировании воды достигает 470 случаев на 1 млн. жителей. Предполагается, что 20-35% случаев заболевания раком (преимущественно толстой кишки и мочевого пузыря) обусловлены потреблением питьевой воды. Соединения хлора (винилхлорид, дихлорэтан) поражают кровь, почки, печень. 

Сероводород, встречающийся в подземных водах, преимущественно неорганического происхождения. Он образуется в результате разложения сульфидов (пирит, серный колчедан) кислыми водами и восстановления сульфатов сульфатредуцирующими бактериями. Сероводород обладает резким неприятным запахом, вызывает коррозию металлических стенок труб, баков и котлов и является общеклеточным и каталитическим ядом. Соединяясь с железом образует черный осадок сернистого железа FeS. По этим причинам, а также вследствие интенсификации процессов коррозии, сероводород следует полностью удалять из воды хозяйственно-питьевого назначения. 

Кроме перечисленных выше вредных веществ в  воде встречаются неорганические вещества которые влияют на органы и системы человека. Например: бериллий влияет на  желудочно-кишечный тракт; кадмий на почки; мышьяк на кожу и кровь, также он является  канцерогеном; свинец влияет на почки и  замедляет развития организма; селен оказывает влияние на кровь; таллий оказывает токсическое действие на желудочно-кишечный тракт, кровь, почки, печень; цианиды на нервную систему. Из органических веществ, влияющих на органы и системы человека, в воде могут встречаться: бензол и пестициды (ДДТ, анахлор, гептахлор), оказывающие канцерогенные свойства; фенол, оказывающий токсическое действие на  печень, почки, обмен веществ; толуол, разрушающий нервную  систему, почки, печень.

Особую важность для санитарной оценки воды имеет определение бактерий группы кишечной палочки. Присутствие кишечной палочки свидетельствует о загрязнении воды фекальными стоками и, следовательно, о возможности попадания в нее болезнетворных бактерий, в частности бактерий брюшного тифа. Наличие кишечной палочки имеет индикаторные функции, т.е. свидетельствует о загрязнении воды выделениями людей и животных и т.п. По нормам СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества.  Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения» допустимо общее микробное число (ОМЧ) 50 КОЕ (число образующих колоний бактерий) в 1мл; Наличие  общих колиформных бактерий (ОКБ) и термотолерантных колиформных бактерий (ТКБ) в 100мл воды  не допускается. Патогенные микроорганизмы, живущие на живом субстрате и находящиеся в  воде, могут вызвать заболевания, передающиеся  водным путем ( брюшной тиф, амебиаз, паратит, дизентерия, бруцеллез, инфекционный гепатит, острый гастроэнтерит, сибирская язва, холера, полиомиелит, туляремия  и др.) Экспертами всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) установлено, что 80% всех заболеваний в мире связано в той или иной степени с неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушением санитарно-гигиенических и экологических норм водообеспечения. В связи с чем, проблема обеспечения высококачественной водой является актуальной.