У результаті діяльності людей гідросфера змінюється: кількісно (зменшення кількості води, придатної для використання) та якісно (забруднення). Проблема нестачі води в густозаселених регіонах Землі пов'язана із тотальним забрудненням вод річок та озер внаслідок господарської діяльності людини. Брудна вода стає непридатною для пиття, використання у побуті, зрошення сільськогосподарських земель та використання у промисловості. Процес забруднення вод особливо інтенсивно розвивається в останні 20-30 років, до цього проблеми забруднення мали здебільшого локальний характер.
Саме поняття "забруднення" має багато аспектів. У загальному вигляді його можна визначити як внесення людиною прямо або опосередковано у водне середовище речовин та енергії, що викликає шкідливі наслідки: шкоду для живих ресурсів, небезпеку для здоров'я людей, ускладнення морської діяльності, включаючи рибальство, погіршення якості води та зменшення її корисних властивостей. Це визначення охоплює теплове забруднення, забруднення токсичними речовинами, патогенними мікроорганізмами, твердими відходами, завислими речовинами, біогенними сполуками та ін. З погляду господарського використання водні об'єкти вважаються забрудненими, якщо вони стали частково або повністю непридатними хоча б для одного з видів водокористування.
Для водного середовища джерелом забруднення вважається джерело, яке вносить в океани і моря забруднювальні речовини, мікроорганізми або тепло. Забруднювальною речовиною називається речовина, яка викликає порушення норми якості води. До джерел забруднення належать підприємства нафтовидобувної та нафтопереробної промисловості, відходи морського транспорту, промислові та господарсько-побутові стічні води, сільськогосподарське виробництво. У водне середовище забруднювальні речовини можуть проникати водним, підземним та повітряним (еоловим) шляхами.
Забруднення водного середовища поділяють на хімічне, фізичне, біологічне і теплове. Хімічне забруднення води відбувається внаслідок надходження у водойми зі стічними водами різних шкідливих домішок неорганічної (кислоти, мінеральні солі, луги тощо) та органічної (нафта і нафтопродукти, органічні сполуки, мийні засоби, пестициди тощо) природи. Більшість із них є отруйними для мешканців водойм; ці домішки поглинаються живими організмами і накопичуються в них. Кількість хімічних забруднювачів води увесь час зростає. їхня дія, як правило, виявляється у наступних поколіннях організмів у вигляді появи шкідливих мутацій та різноманітних генетичних розладів.
Шкідлива дія токсичних речовин, що потрапляють у водойми, посилюється за рахунок так званого кумулятивного ефекту (прогресуюче збільшення вмісту шкідливих сполук у кожній наступній ланці трофічного ланцюга). Так, у фітопланктоні концентрація шкідливої сполуки часто виявляється у десятки разів вищою, ніж у воді, у зоопланктоні (личинки, дрібні рачки тощо) - у десятки разів вищою, ніж у фітопланктоні, а у рибі, яка харчується зоопланктоном, - ще у десятки разів вищою. А в організмі хижих риб (таких, як щука чи судак) концентрація отрути збільшується ще у десять разів, отже, буде у десять тисяч разів вищою, ніж у воді.
До основних джерел забруднення води належать хімічні, нафтопереробні і целюлозно-паперові комбінати, великі тваринницькі комплекси, гірничорудна промисловість. Особливе місце серед забруднювачів посідають синтетичні мийні засоби. Вони надзвичайно стійкі, зберігаються у воді роками. Забруднення води речовинами, що містять фосфор, сприяє бурхливому розмноженню синьо-зелених водоростей і "цвітінню" водойм, яке супроводжується різким зниженням у воді вмісту кисню, замором риби, загибеллю інших водяних тварин.
Фізичне забруднення пов'язане зі зміною фізичних показників якості води - прозорості, вмісту суспензій та інших нерозчинних домішок, радіоактивних речовин, запаху, смаку, забарвлення, електропровідності тощо. Так, тверді частки різко знижують прозорість води, пригнічують процеси фотосинтезу водних рослин, погіршують смакові якості води тощо. Фізичне забруднення води відбувається внаслідок накопичення у ній нерозчинних домішок (піску, глини, мулу) в результаті змивання дощовими водами з розораних ділянок (полів); надходження суспензій з підприємств гірничорудної промисловості; потрапляння пилу, що переноситься вітром за сухої погоди, тощо. Тверді частинки знижують прозорість води, пригнічують розвиток водних рослин, забивають зябра риб та інших водних тварин, погіршують смакові якості води, а іноді роблять її взагалі непридатною для споживання.
