“Ô nhiễm (nhiễm bẩn) nước dưới đất là những thay đổi trong thành phần hóa học nước dưới đất do những chất ngoại lai đối với môi trường tự nhiên hiện hữu thâm nhập vào (chất thải từ những hoạt động kinh tế - kỹ thuật của con người), từ đó dẫn tới sự suy giảm chất lượng nước. Những thay đổi thành phần hóc học nước do tác động có lợi của con người tạo nên (clorua hóa, iod hóa, florua hóa…) không xếp vào nhóm nước bị ô nhiễm.” (Nguyễn Việt Kỳ và cộng sự, Khai thác và bảo vệ tài nguyên nước dưới lòng đất, nhà xuất bản Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh).
Thông thường thì nguồn chất thải và nước bẩn tập trung ở những vùng hoặc những điểm nhất định. Nhưng do hiện tượng khuyếch tán, do chảy tràn trên mặt đất, thấm xuống nước ngầm, do sự phân hủy chất hữu cơ... sẽ tác động vào nguồn thải bẩn đó gây ra sự ô nhiễm chất lượng nước. Khi trong đất tồn tại một lượng ion đủ lớn thì dễ dàng kết tủa trong điều kiện có nước. Phản ứng hóa học xảy ra giữa các ion với môi trường có nước trong đất gọi là các phản ứng thay thế bề mặt. Các ion của các nguyên tố hoạt động mạnh mẽ đẩy các nguyên tố có khả năng hoạt động yếu hơn để tạo nên một màng nước vững chắc, đồng thời cũng làm thay đổi tính chất của đất. Chẳng hạn nếu đất chứa nhiều hợp chất Ca
2+
, SO
4 2-
, nguyên tố canxi dễ tan trong nước kết hợp với gốc SO
4 2-
tạo thành axit sulfuric (H
2SO
4) và sau đó nếu có điều kiện lại kết hợp với CaCO
3 để trở thành CaSO 4. Nếu thành phần đất thuộc loại kiềm thì ion Ca 2+ sẽ thay thế Na + tạo thành đất chứa Ca 2+ bền vững hơn. Ngoài ra nhiều hoạt động khác nhau trên bề mặt đất đã thải các chất thải dưới dạng hữu cơ vào nguồn nước, và dưới các điều kiện thuận lợi thì vi khuẩn và vi sinh vật khác sẽ phân hủy các hợp chất hữu cơ này. Cùng với quá trình phân hủy là quá trình vận chuyển làm lan rộng vùng ảnh hưởng trong đất, làm nghiêm trọng thêm tình trạng ô nhiễm nguồn nước. Tùy theo sự phân bố của nguồn nước thải, các nguồn nhiễm bẩn khác nhau mà có những dạng phát triển khác nhau.