çoğu zaman yayılı kirlilik adı altında incelenmektedir. Ancak kimi zamanlarda bu tür yığmaların nedeni tek bir noktadaki kanalizasyon taşkını olduğunda bu örnek yetersiz olmaktadır.

Yüzey suları ve yeraltı suları arasındaki bağlantı karmaşıktır. Bu nedenle yeraltı sularındaki kirlilik tek bir başlık altında incelenmekte olup, yüzey suyu kirliliği kadar kolayca sınıflandırmalara konulamamaktadır. Bu sınıflandırmanın zor oluşunun nedenleri arasında, yeraltı suyuna etki edebilecek noktasal veya noktasal olmayan kirliliklerin belirsiz oluşu ve incelenmesinin zor oluşudur. Ayrıca bir yeraltı suyunun üzerinde yer alan topraktaki bazı kirlilikler her zaman yüzeydeki bir su havzasını kirletmek zorunda değildir. Bu tür kirlilikler çoğunlukla yeraltı sularına erişerek burada belli bazı kirliliklere neden olmaktadır. Bu nedenle yeraltı suyu kirliliğinde, üzerindeki toprak katmanının özellikleri, hidroloji ve kirleticilerin özellikleri incelenmelidir.

Kirliliğe neden olan kirleticiler arasında farklı çeşitler barındıran kimyasal maddeler, patojenler, ısı değişimi gibi fiziksel veya duyusal değişiklikler yer almaktadır. Yine kimi zamanlarda doğada ve suda doğal olarak var olan kalsiyum, sodyum, demir, manganez gibi minerallerin değişiminin aşırı artışı da kirlilik nedeni olarak görülmektedir.

Oksijen tüketen maddeler arasında bitkiler gibi doğal unsurlar veya kimyasal maddeler gibi insan eli değmiş unsurlar yer alabilir. Diğer doğal veya yapay oksijen tüketici maddeler sudaki bulanıklığa neden olur. Bu da ışığı yansıtmayacağından çevredeki bitkilerin büyüme hızını yavaşlatır. Ayrıca bazı balık türlerinin solungaçlarının tıkanmasına neden olur.

Birçok kimyasal madde toksiktir. Patojenler de insan ve hayvanlar üzerinde su yoluyla taşınan hastalıklara neden olur. Suyun fiziksel kimyasında oluşan değişikliklerin nedenleri arasında asitlik (pH değişiklikleri), elektrik iletkenliği, sıcaklık ve alg birikimi yer almaktadır.

Koliform bakterisi, su kirliliğini ölçmek adına sık kullanılan bir bakteri belirleyicisidir. Bu bakteri türü doğrudan hastalığa yol açmasa da; bazı mikroorganizma türleri, insan sağlığı üzerinde olumsuz etkiler bırakabilmektedir. Bunlar arasında aşağıdaki canlılar yer almaktadır;
Yüksek orandaki patojenler, yetersiz arıtılmış lağım sularının döküldüğü tatlı su havzalarında bulunmaktadır. Bu durum özellikle az gelişmiş ülkelerde görülen ve sadece tek işlemle arıtmanın uygulandığı su havzalarında olağandır. Yine, gelişmiş ülkelerde yer alan eski kentler, altyapı yetersizlikleri nedeniyle sürekli olarak kanalizasyon taşkınlarına neden olabilmektedir. Ayrıca bazı kentlerde yer alan birleştirilmiş kanalizasyon sistemleri de olası bir yağmur fırtınası sonucunda arıtılmamış suları doğaya boşaltabilmektedir.

Kimi zamanlarda yoksul büyükbaş hayvan işletmeleri de patojen organizmaların artışına neden olabilmektedir.

Kimyasal kirleticiler arasında organik veya inorganik bileşikler bulunmaktadır.

Organik su kirleticileri:

İnorganik su kirleticileri:

İri ölçekli kirleticiler ise gözle görülebilir maddelerin suya karışmasıyla oluşan fiziksel bir kirlilik türüdür. Özellikle su taşkınları veya fırtınalar sonucunda büyük maddeler su havzalarına geçebilir. Bu kirleticiler:

Termal kirlilik, doğal bir alanın ısısının alçaltılıp yükseltilmesiyle beliren insan nedenli bir kirlilik türüdür. Bu kirliliğin en bilinen nedeni, enerji santrallerinde su havzalarından soğutucu olarak su çekilmesi ve ısınan suyun su havzalarına geri akıtılmasıdır. Isınan su, oksijeni daha az tutacağından sudaki canlı yaşamı tehlikeye girer. Ayrıca ekosistemin elemanlarına zarar verir. Öyle ki çeşitli termofilik türlerin artışı gözlemlenir. Bu durum genellikle kentsel alanlarda görülür. Bu durumun tam tersi de soğuk su kaynaklarının ılık nehirlere akarak ısıyı düşürmesiyle de belirebilmektedir.

Çoğu su kirleticileri, nehirler ve diğer akarsular aracılığıyla okyanuslara ve denizlere taşınır. Dünyadaki bazı bölgelerde nehirler aracılığıyla taşınan kirleticiler, kilometrelerce uzakta yer alan deltaları ve kıyıları kirletebilmektedir. SWMM veya DSSAM Modeli gibi ileri düzey bilgisayar modelleri, dünya çapında beliren veya belirmesi olası kirlilik durumların gösteriminde kullanılmaktadır. Kopepod gibi kirlilik belirlemede kullanılan türler, New York Bight gibi yerlerde kirlilik analizinde kullanılmaktadır. Buradaki örnekle gidilecek olursa, Hudson Nehri'ndeki en yüksek toksin oranı nehrin ağzında değil, yaklaşım 100 km güneyde planktonlar sayesinde ölçülmüştür. Hudson'un atıkları Coriolis etkisi nedeniyle nehir ağzından gerilere taşınmaktadır. Oksijen tüketen kimyasallar ve alg topluluklarının ölümüyle bu canlıların hücrelerinden çıkan kimyasalların artışı sonucunda çok düşük oksijen oranının ölçüldüğü bölgeler yine söz konusu nehrin güney ve ağızdan uzak kısımlarıdır. Balık ve kabuklu deniz hayvanlarının ölümlerinin bildirildiği bu olay zincirinde toksinleri taşıyan kopepodların küçük balıklar tarafından tüketilmesi ve bu balıkların büyük balıklar tarafından yenilmesi sonucunda toksinin ekosistemde yarattığı etki büyümektedir. Bu olaya biyo-artış adı verilse de kimi zamanlarda biyobirikim adıyla da geçebilmektedir.

Okyanuslardaki büyük girdaplar plastikten çöpleri belli bir yere toplar. Örneğin, Kuzey Pasifik Girdabı, ilk başta "Büyük Pasifik Çöp Arazisi" adıyla anılan bir çöp bölgesi oluşturdu. Günümüzde bu bölge, Türkiye yüzölçümünün 85 katı büyüklüğündedir. Bu doğada uzun süre yok olmayan çöpler, çeşitli su kuşlarının ve hayvanlarının sindirim sistemine kaçarak bu canlıların iştahsız kalmasına, veya açlıkla yüzleşmesine sebep olmaktadır.

Birçok kimyasal madde, su kaynaklarında çok uzun sürede çürüyebilir. Örneğin klorlanmış hidrokarbonlar içinde yer alan trikloroetilen (sanayi metallerindeki yağ arıtma işlemlerinde ve elektronik üretiminde kullanılan bir madde) ve tetrakloroetilen (kuru temizlemede kullanılan bir madde) karsinojen maddeler olup çürüdüklerinde dikloroetilen ve vinil klorit gibi yeni zararlı maddeler açığa çıkartırlar.

Yeraltı suyu görünmeyen akiferler içinde uzaklıklara dağıldığı için, kirliliğini azaltmak su yüzeyin kirliliğini azaltmaktan daha zor. Kil gibi gözenekli olmayan akiferler kısmen suyu emme gibi basit filtrasyon ile, sulandırma ve bazı durumlarda kimyasal tepkime ve biyolojik etkinlik ile suyu bakterilerden arındırabilir. Bazı durumlarda da su kirleten maddeler toprak kirleticilerine dönüşür. Çatlaklardan ve mağaralardan geçen yeraltı suyu filitrelenmiş değildir ve yüzey su kadar da kolay taşınabilir. Bu durumda yeraltı suyu, kirliliği insan eğilimi ile ağırlaştırılarak, kirleticileri emmen doğal düdene dönüşür ve karst bölgelerinde kullanılabilir.

Asıl kirleticilerden değil ama türevi koşullardan birçok yan etki oluşur. Örnek olarak, su yüzey akışılarında taşınan silt, güneş ışığını su yüzeyinden geçmesini engeller ve böylece su bitkilerin fotosentezini kısıtlar.

Su kirliliği, fiziksel, kimyasal veya biyolojik olmak üzere birçok farklı yöntemle belirlenebilir. Çoğu yöntem, analitik testler sonucunda belirlenen örnekleri içinde barındırır. Sıcaklık gibi bazı ölçümler, suyun bulunduğu yerde örnekleme olmaksızın yapılır. Hükümet temsilcilikleri ve araştırma örgütleri, ölçüm yöntemleri için belli standartlar içeren ve onaylanmış programları dünya çapında yayınlamış durumdadır. Bu sayede farklı zaman ve yöntemlerle yapılan farklı testlerin karşılaştırılabilmesi kolaylaşmıştır.

Suda yapılan fiziksel veya kimyasal ölçümler birkaç farklı yöntemle yapılabilir. Kirletici özelliklerine veya istenilen doğruluk payına göre bu yöntemlerden birisi seçilir. Birçok kirlenme olayı, yağmur olaylarıyla bağlantıların bulunması gibi nedenlerden dolayı kesin bir zamanla sınırlıdır. Bu nedenle örnekleri toplamak, her zaman kesin olarak sonucu göstermeyebilmektedir. Bilim adamları bu tip verileri sıklıkla otomatik örnekleyicileri kullanarak belirler.

Biyolojik yöntemlerde örnekleme, değerlendirme biçimine göre değiştiği gibi, suyun yüzeyinden bitki ve/veya hayvan örnekleri alınarak yapılır. Bu organizmalar çoğunlukla sayımları yapıldıktan sonra suya geri bırakılır. Ancak kimi zamanlarda toksik madde türlerini ve etkilerini araştırmak üzere denek olarak kullanılırlar.

Fiziksel ölçüm, sıcaklık, katı derişimi ve bulanıklık gibi farklı birimlerde ölçümler aracılığıyla yapılır.

Su örnekleri analitik kimya ilkelerine uyarak test edilebilir. Özellikle bir su havzasındaki organik veya inorganik maddelerin derişiminin ölçülmesi bu gruba girer. Yine sudaki pH, biyokimyasal oksijen ihtiyacı (BOD), kimyasal oksijen ihtiyacı (COD), besin değerleri (nitrat ve fosfor bileşikleri), metaller (bakır, çinko, kadmiyum, kurşun ve civa gibi), petrol ve hayvan yağları, toplam petrol hidrokarbonları (TPH), ve böcek ilaçları oranı ölçümleri, kimyasal ölçümün içindedir.

Biyolojik ölçüm, bir bitkinin, hayvanın ve/veya mikroorganizmanın bir su ekosisteminin sağlığının ölçülmesi için kullanılmasını kapsar.

Kent alanlarında, evsel atıklar, atık ve artık toplama merkezlerinde toplanır ve işlem görürler. Bu merkezlerin birçoğu ABD'de yerel yönetimlerin denetimi ve kontrolü altındadır. Yerel yönetimlere bağlı bu atık toplama merkezleri katı atıklar gibi genel kirletici maddeleri kontrol etme görevini üstlenirler. Doğru tasarlanan ve yönetilen atık toplama merkezleri (örn., ikincil filtreleme ya da daha iyi sistemlere sahip olanlar) katı atıkları yüzde doksan oranında temizleyebilmektedir. Bazı atık toplama merkezlerine gıda atıkları ve patojenler için ek filtre sistemleri dahil edilmiştir. Yerel yönetimlere bağlı atık toplama merkezlerinin çoğu endüstriyel atıkların içerisindeki toksik maddeleri filtreleyebilecek sistemlere sahip değildir.

Bazı sanayi kurumları, normal bir belediye arıtma tesisince temizlenebilecek atıklar üretir.Petrol rafineleri, otomobil fabrikaları, elektrik üretim santralleri, çimento fabrikaları, tekstil fabrikaları vb. yerlerde çok sayıda atık üretilir. Doğru değerlendirilip arıtılmadığında bu atıklar çevre ve kişi sağlığı açısından tehli