Su, doğal durumunda pek çok çözünmüş madde, parçacık ve canlı organizma içerir. Evlerde ve sanayide kullanılan suya çeşitli kimyasal maddeler de katılmıştır. Sulara karışan atıklar çok çeşitlilik gösterse de, başlıca inorganik bileşenleri sodyum, potasyum, amonyum, kalsiyum, magnezyum, klorür, nitrat, nitrit, bikarbonat, sülfat ve fosfattır. Zararlı organik bileşikler ise çok çeşitlidir ve tümü bilinmemektedir; buna karşılık belirlenmiş olanları, böcek ilaçları, deterjanlar, fenollü maddeler ve karboksiili asitlerdir. Kirlilik uzun vadede, sudaki canlıların yaşamında ve dağılımında değişikliğe yol açar; bazı balıkların sayısı azalırken, kirleticilere dirençli başka canlılar sayıca artış gösterir. Su kirliliği ayrıca, göllerin yaşlanmasına ve kurumasına yol açan ötrofikasyonu hızlandırır. Böylece suyun çeşitli amaçlarla insanlar tarafından kullanılması da kısıtlanmış olur. Sanayi atıklarının, böcek ilaçlarının ve öteki zehirli madde atıklarının, sudaki çözünmüş oksijeni tüketmesi, balıkların kitle halinde ölmesine neden olur.

Türkiye’de Marmara Denizi, Haliç, İzmir ve İzmit körfezleri, Burdur Gölü su kirliliğinin en yoğun olduğu yerlerdir. Ama yoğun turizm etkinlikleri ve enerji santrallarının yapımı Akdeniz kıyılarını da tehdit etmektedir.

Organik ve ısıl atıklar gibi çeşitli kirleticilerin zararlı etkileri doğal süreçlerle ortadan kalkabilir ya da azalabilir. Sulardaki organik atıkların başlıca kaynağı kentlerdeki kanalizasyon sistemleridir. Suda çok büyük miktarlarda yoğunlaşmadıkları sürece bu maddeler, bakteriler ve öteki organizmalar tarafından kararlı inorganik maddelere dönüştürülebilir. Bu kendi kendini arıtma süreci sudaki oksijenin yardımıyla gerçekleşir. Ama eğer organik madde miktarı çok fazlaysa, yeterli oksijen olmadan arıtım kötü kokulara yol açabilir.

Suda çözünebilen tuzlar, gazlar ve parçacık durumundaki maddeler ise bu yolla arıtılamaz. Ayrıca, sanayiden kaynaklanan bu atıklarda kadmiyum, cıva ve kurşun gibi zehirli metaller vardır. Bu maddelerin ne ölçüde zararlı olduğu tam bilinmemekle birlikte, büyük miktarda cıva içeren sulardan avlanan balık ve benzeri ürünleri yiyen kişilerde ölüm olaylarına ve sinir sisteminde kalıcı bozukluklara çok rastlanmıştır. Ayrıca sudaki asılı parçacıklar, öteki maddeleri soğurarak bakteri gelişimine ve başta DDT gibi böcek öldürücüler olmak üzere pek çok zararlı maddenin dip çamurlarında çökelmesine neden olur.