水源水中含有的有毒重金属、难降解有机物、环境内分泌干扰物、微囊藻毒素及消毒副产物等微量有机污染物，具有毒性强、暴露浓度低的特点，对人体健康存在长期潜在危害，也很难通过常规水处理工艺得以完全去除。水中有毒物质的污染将导致许多疾病的风险增加，对国民健康造成严重损害。
由于地域经济发展的不平衡和地理的多样性，水质化学中毒性疾病在我国的分布十分复杂，表现为传统饮水卫生问题与现代环境健康问题并存的局面。传统饮水卫生问题与贫穷和发展不足有关，主要出现在欠发达的农村地区，以水氟、水砷中毒为主。而现代饮水健康问题与不可持续发展和不可持续消费有关，主要出现在经济较为发达地区，以肿瘤等慢性疾病为主。
重金属所致中毒：含重金属工业废水灌溉、工业废弃物处置不当等污染土壤，进而造成饮用水水源、食物污染导致人群重金属中毒，虽然缺少充分的与发病有关的环境监测及人群疾病监测资料，但相关的实验研究表明金属污染与消化系统、神经系统、生殖系统疾病及癌症有关，所引起的健康危害不容忽视。
持久性有机物污染：农药、杀虫剂的过度使用，废旧电器拆解等产生的持久性难降解有机物（POPs）污染造成健康危害，与之有关的免疫、生殖、遗传及癌症的影响越来越突出。据人口计生部门统计，目前我国每年2000万新生儿中，先天残疾儿童总数高达80万～120万人，占每年出生人口总数的3％～5％。我国各地水环境中已经检出数十至数百种的有机污染物，其中许多为毒性持久而强烈的环境内分泌干扰物以及持久性有机化合物。目前我国不育不孕症患者明显增加，不育夫妇比例达到10%，推测与环境中众多内分泌干扰物的污染相关。
恶性肿瘤死亡率增加：重金属及有机物污染所引起的消化系统及泌尿系统肿瘤死亡率增加，胃癌、肝癌、**癌死亡率农村高于城市，特别是胃癌和肝癌死亡率均高于世界平均水平。中国有2/3的农村地区没有自来水，由于饮水不安全造成腹泻、消化系统癌症等所造成的经济损失按统计寿命计算，占当年GDP的1.9%。
水体富营养化：源于农田施肥、农业废弃物、城市生活污水和某些工业废水的过量营养物质（主要是指氮、磷等），引起水体富营养化，各种水生生物、植物异常繁殖和生长。除水体富营养化作用物本身和所含硝酸盐和磷酸盐的健康影响，其促使蓝藻生长，产生藻毒素，如微囊藻毒素，是很强的肝癌促进因子，并直接对人体肝脏产生毒副作用。而这些微囊藻毒素难以通过常规消毒及加热方法去除。
虽然近年我国每年都有大面积的淡水湖泊蓝藻暴发，但其健康影响方面的调查报道较少，相关污染健康风险评估的报告更少。