水并非是单纯的一种物质，天然的水体都是以水为主体的混合物，并含有多种的微量物质。如果某些天然水由于某种天然的或人为的原因而使得成分含量超出正常水准或引入某些不该存在的物质，从而影响到人或生态平衡。这些具有损害效应的物质称为污染物。
某些污染物就是会导致环境偏离正常水准或结构的物质。任何一种污染物都是有污染源的，污染物从某污染源排放入水体后，水体就受污染；排放入土壤，土壤就受污染。
排入水中的污染物，种类繁多，主要有无机污染物、有机污染物、放射性污染物等，下面简要介绍如下：
（1）无机污染物
水体中的无机污染物可分为无机无害物、无机有害物、无机有毒物3类：①无机无害物：天然水中溶解有许多物质，但是它的化学组成中的8种离子占全部溶解物的95％～99％。它们是Na＋，K＋，Ca2＋，Mg2＋，Cl-，有毒的污染物在水体中的行为往往是有联系的。
②无机有害物：无机有害物其本身虽然是无毒的，但是会给人类或生态平衡带来某些不良的影响。固体悬浮物属于无机有害物，天然来源的固体悬浮物本身可能是无毒的，它漂浮在水体中能够散射光线，减少水生植物的光合作用。固体悬浮物也会吸附一些有毒物质，随着水流迁移到其他地区，使污染范围扩大。无机酸、碱、盐类也属于有害物，冶金、化工、造纸等工业废水是水体酸的污染源；而制碱、制革、炼油等工业废水是水体碱的污染源。水体遭到酸碱污染后，可以改变水体溶解物质的存在形式，又可腐蚀水下建筑物，使水中生物的种群发生变化。
③无机有毒物：无机有毒物的种类很多，包括金属氰化物、砷、硒、氟等非金属化合物及放射性物质。氰化物主要来自各种氰化物的工业废水，如电镀废水、煤气废水、炼焦炼油废水、有色金属冶炼厂废水等。氰化物毒性很强，毒性发源于HCN，它对细胞中氧化酶有损伤作用。中毒后呼吸困难，细胞缺氧，直至窒息死亡。氰化物在水体中可与二氧化碳发生反应，生成HCN：
CN-＋CO2＋H2O→HCN＋HCO-3
氰化物还能被溶解氧所氧化：
2CN-＋O22CNO-
此外，氰化物还会发生生化氧化。一般说，微生物分解氧化速度较慢，只有在光照、较高水温及较快水流时，分解速度才加快。
（2）重金属污染物
水体中的有毒重金属污染物包括汞、镉、铅、铬、铜、锌等。重金属污染物有如下几个特征：①形态多：重金属属于过渡元素，它们有多种化合价，有较强的化学活性。化学反应随条件不同常产生不同形态的化合物。不同形态化合物其毒性是不相同的。如铝离子能穿过血脑屏障进入人脑，引起痴呆症，而铝的其他形态则没有这种毒性。因此评价重金属对环境的危害，不了解它们的形态会得出错误的结论。
②容易形成金属有机化合物：重金属形成金属有机化合物后的毒性比金属无机化合物的毒性还要大，如甲基氯化汞的毒性大于氯化汞；四乙基铅、四乙基锡的毒性分别大于二氧化铅、二氧化锡。
③价态不同，毒性不同：如6价铬的毒性大于3价铬；2价汞大于1价汞；亚砷酸盐的毒性是砷酸盐的60倍。此外，重金属的价态相同，若化合物不同其毒性也不相同，氧化铅的毒性大于碳酸铅。
④可发生多种的化学过程：重金属在环境中迁移，转化形式多变，几乎包括水体中全部的物理、化学过程。化学反应有水合、水解、中和、沉淀、络合、氧化还原、有机化等；胶体化学过程有离子交换、表面络合、吸附、解吸、吸收、聚合等；生化过程有生物摄取、富集、生物甲基化等。在水体中重金属迁移的主要载体以悬浮物，沉淀物为主。
⑤产生毒性效应的浓度范围较低：一般仅1～10毫克/升，毒性较强的重金属有汞、镉等浓度范围仅0.001～0.01毫克/升（汞、镉、铅、铬、砷俗称重金属五毒）。对水生生物而言，不同生物对金属耐毒能力是不一样的，金属毒性顺序是Hg＞Ag＞Cu＞Cd＞Zn＞Pb＞Ni＞Co。
⑥对生物的毒害具有一定的积累性。有人推算，重金属对人体的毒性往往经过几年或几十年时间的长期潜伏。
在环境中，重金属不能被降解或消除。目前，对重金属污染的控制只能用制定排放标准，使用立法手段对重金属污染源采取对策。需进行总量控制，逐步做到开发资源与综合利用同步进行，以充分利用各种重金属资源。
（3）有机污染物
在水体中，有机污染物的种类繁多，从污染的角度分类，可分为耗氧有机物和有毒有机物。耗氧有机物指生活污水和某些工业废水中所含的碳水化合物、蛋白质和脂肪等。它们在微生物的作用下最终分解为无机物质CO2和H2O等，其危害性主要在于分解过程中需要消耗大量的溶解氧。天然水体中有毒有机物含量很少，但随着现代石油化学工业的高速发展，许多难分解、有剧毒的有机物被制造出来，如合成洗涤剂、有机农药等。这些有机物进入水体很难被微生物降解，且通过食物链逐步被浓缩造成危害。
