خاک، یک تصفیه‌کننده طبیعی است. هنگام ورود مواد آلاینده به درون خاک، ذرات آن از نفوذ آلاینده‌ها به اعماق بیشتر جلوگیری می‌کنند. علاوه بر این، موجودات زنده درون خاک، با تغذیه از این آلاینده‌ها، باعث تجزیه آن‌ها می‌شوند. با این وجود، در بسیاری از موارد، آلاینده‌ها از حد قابل تصفیه توسط خاک تجاوز کرده یا به سرعت از درون خاک عبور می‌کنند. به این ترتیب، فرصت کافی برای تجزیه آن‌ها یا مصرف آن‌ها توسط موجودات زنده وجود نخواهد داشت.
در نهایت، آلاینده‌ها به سطح آب زیر زمینی می‌رسند و باعث آلودگی آن می‌شوند. از عوامل آلوده‌کننده آب های زیر زمینی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- مخازن سوخت جایگذاری شده در اعماق زمین
- تجهیزات دفع و انتقال زباله
- کودهای شیمیایی کشاورزی
- سپتیک‌های منازل مسکونی
- کشتارگاه‌های دام
- چاه‌های بلااستفاده یا چاه‌های غیراصولی
- جریان سیلاب‌ها
نیترات، یکی از اصلی‌ترین و خطرناک‌ترین آلاینده‌ها موجود در برخی از آب های زیر زمینی است. کشت بی‌رویه در خاک یک منطقه، باعث افزایش غلظت نیترات درون خاک و نفوذ آن به آب‌های اطراف می‌شود. وجود نیترات با غلظت بیش از 10 میلی‌گرم بر لیتر، نشانه آلودگی آب است. رادون، بور، آرسنیک، جیوه، کلر و سیلیسیوم، از دیگر آلاینده‌های قابل مشاهده در خاک هستند که می‌توانند به درون آب های زیر زمینی نفوذ کنند.