No seu caminho para o mar, a água vai ficando carregada de partículas e matéria dissolvida, provenientes de detritos naturais e dos despejos da sociedade humana. Quando a densidade populacional ao redor de uma reserva de água é baixa, os resíduos na água podem ser degradados por micróbios, em um processo natural de autopurificação. Quando a capacidade de autopurificação é excedida, grandes quantidades de resíduos se acumulam nos mares, onde podem causar danos à vida aquática.

Existem dois tipos de despejos que contaminam a água: o lixo orgânico -- proveniente de excrementos humanos e de animais e do descarte das partes fibrosas de vegetais colhidos e não consumidos -- e o lixo industrial, gerado pelos processos industriais e pelo descarte que, cedo ou tarde, se faz dos produtos fabricados pelas indústrias.

Lixo Orgânico

O lixo orgânico é biodegradável, mas pode representar um grande problema: a biodegradação excessiva pode levar à falta de oxigênio em rios e lagos. Os excrementos humanos contêm alguns dos mais nocivos contaminantes conhecidos, incluindo microrganismos patogênicos como os agentes da cólera, da febre tifóide e da desinteria.

Lixo Industrial

O lixo industrial pode incluir metais pesados e grandes quantidades de material sintético, como os pesticidas. São materiais que se caracterizam pela toxicidade e pela persistência, não sendo rapidamente degradados em processos naturais ou nas usinas de tratamento de esgotos. Materiais industrializados tais como vidro, concreto, papel, ferro e alguns plásticos são relativamente inócuos, ou por serem inertes, ou biodegradáveis, ou pelo menos não-tóxicos.

Muitos poluentes penetram em rios e lagos através de descargas de fontes localizadas -- como canalizações de esgotos -- ou de fontes não localizadas, como é o caso das águas de escoamento (runoff), que transportam pesticidas e fertilizantes. Contaminantes também podem penetrar no ciclo da água através da atmosfera. O mais conhecido entre eles talvez seja o ácido resultante da emissão de óxidos de nitrogênio e dióxido de enxofre pela indústria e pelos motores de carro. A deposição de ácido pode ser "seca" (quando os gases atingem diretamente o solo ou a vegetação) ou "úmida" (quando o ácido se dissolve na chuva). Em áreas de pastoreio intensivo, parte da amônia liberada de esterco é introduzida na atmosfera e parte é convertida por micróbios no solo em nitratos solúveis. Como o nitrato tem alta mobilidade, por ser solúvel em água e não se ligar a partículas do solo, tornou-se um dos principais poluentes da água subterrânea.