Do głównych zanieczyszczeń chemicznych wód należą: detergenty, fenole, węglowodory, środki ochrony roślin i nawozy (zwłaszcza azotany, fosforany i chlorki), związki metali ciężkich (głównie Hg, Cd, Cr, Pb). Ich źródłem są przemysł, rolnictwo, transport samochodowy, ścieki komunalne, awarie tankowców. Oprócz zatrucia wód substancjami szkodliwymi groźnym zjawiskiem dla ekosystemów wodnych jest eutrofizacja wód.