Plus de 80% des égouts des pays en voie de développement se déversent sans traitement, polluant les rivières, les lacs et les zones côtières. De nombreuses industries - certaines connues pour être très polluantes (comme le tannage des peaux ou la chimie) - sont délocalisées des pays à hauts revenus vers les économies de marché émergentes. Bien que les populations rurales en Asie doivent rester stables, selon les estimations, pour les 20 prochaines années, les populations urbaines vont certainement augmenter de 60% avant 2025, ce qui entraine des perspectives de pénurie d'eau. Globalement, le problème de qualité de l'eau le plus préoccupant est l'eutrophisation, résultat d'une forte concentration en nutriments (principalement phosphore et nitrogène), ce qui réduit significativement les utilisations utiles de l'eau. Aujourd'hui, près de 70 millions d'habitants au Bangladesh sont exposés à de l'eau contenant plus que la limite de l'Organisation Mondiale de la Santé (OMS) de 10 microgrammes d'arsenic par litre. Près de la moitié des 10 millions de puits, selon les estimations, du Bangladesh pourrait être contaminés à l'arsenic.X La pollution naturelle à l'arsenic de l'eau potable est maintenant considérée comme une menace globale affectant près de 140 millions de gens dans 70 pays, sur tous les continents. Une étude récente sur l'eau potable en France a estimé que plus de 3 millions de personnes (5,8% de la population) sont exposés à une qualité d'eau non conforme aux standards de l'Organisation Mondiale de la Santé (OMS) (Pour les nitrates, une non-conformité était relevée dans 97% des échantillons d'eau souterraine). La qualité de l'eau baisse partout dans le monde en raison surtout des activités de l'Homme : la croissance démographique toujours plus forte, l'urbanisation rapide, le rejet de nouveaux organismes pathogènes et de nouveaux produits chimiques provenant des industries et d'espèces invasives sont les principaux facteurs qui contribuent à la détérioration de la qualité de l'eau. Le manque de données sur la qualité de l'eau et l'absence de contrôle au niveau mondial de même que le manque de connaissances sur l'impact potentiel des polluants naturels et anthropogéniques sur l'environnement et la qualité de l'eau sont les principaux dangers. Le fait que de nombreux pays n'aient pas fait de la qualité de l'eau une de leurs priorités a eu pour résultat une diminution des ressources allouées à ce secteur, la faiblesse des institutions et un manque de coordination pour traiter les problèmes de qualité de l'eau. La qualité de l'eau se détériore lorsque les infrastructures existantes de traitement des eaux municipales et industrielles et/ou d'assainissement sont surchargées, qu'il n'existe pas d'infrastructures appropriées ou que celles qui existent sont archaïques et que les déchets et les eaux usées sont déversés directement dans l'environnement d'où ils passent dans les eaux de surface ou souterraines. L'amélioration et l'expansion des infrastructures peuvent être très coûteuses et, de ce fait, elles ne suivent généralement pas le rythme du développement rapide. La gestion des eaux usées apparaît donc comme un nouveau problème mondial majeur. De plus, la production agricole et industrielle est à l'origine de nouveaux problèmes de pollution qui sont devenus l'un des plus grands défis pour les ressources hydrologiques de nombreuses parties du monde. Différentes causes sont à l'origine de l'altération de la qualité de l'eau : charge organique (par exemple eaux usées), organismes pathogènes, notamment présence de virus dans les flux de déchets provenant des êtres humains et des animaux domestiques, ruissellement dans le domaine de l'agriculture et déchets humains chargés de nutriments (par exemple nitrates et phosphates) qui provoquent l'eutrophisation et la désoxygénation des voies fluviales, salinisation due à l'irrigation et aux dérivations de l'eau, métaux lourds, pollution par les hydrocarbures, les produits chimiques de synthèse et les polluants persistants (par exemple matières plastiques et pesticides), résidus de produits pharmaceutiques, hormones mimétiques et leurs sous-produits, pollution radioactive et même pollution thermique provenant de la libération des eaux de refroidissement d'installations industrielles et de réservoirs. La dégradation de la qualité de l'eau peut avoir pour résultat la détérioration du fonctionnement des écosystèmes et conduire à des changements brusques et non linéaires. Une fois certains seuils dépassés, le système peut passer à un état tout à fait différent et s'effondrer. Ainsi, une charge excessive de nutriments dans les eaux douces et les écosystèmes côtiers peut provoquer des changements brusques et considérables, conduisant éventuellement à des floraisons d'algues et à un appauvrissement en oxygène qui rend pratiquement impossible la vie animale.
