تعد نوعية مياه الشرب عبر التاريخ، أحد أهم العوامل التي تحدد رفاهية الشعوب. فقد أبادت الأوبئة المرضية، أو الجراثيم المنقولة عبر المياه، مدناً بأكملها. وأدت المياه الملوثة طبيعياً إلى معاناة الناس لجبرها على شرب هذه المياه، أو استعمالها في عمليات الري الزراعي. لقد تم حتى الآن الإحاطة بمشاكل الأوبئة المنقولة عبر المياه في المدن الصناعية المتطورة، لكنها ما زالت تنمو بشكل أسوأ في المناطق أو الدول الفقيرة، خاصةً في الدول ذات الكثافة السكانية الكبيرة، بحيث تعجز عن تقديم مياه الشرب السليمة، أو حتى معالجة نفاياتها المائية.

بالإضافة إلى تلوث المياه، فقد أدت التغيرات المناخية إلى تحولات ملحوظة على نوعية وتوزع المياه. حيث تسبب الجفاف الذي طرق بعض مناطق القارة الافريقية، في الثمانينات من القرن الماضي، إلى كوارث هائلة بالمحاصيل الزراعية، إضافة إلى المجاعات. من ناحية أخرى، تسببت الفيضانات عام 1997 بغرق العديد من مناطق شمال داكوتا Dakota في القارة الأمريكية، وفي عام 1998، قتل إعصار ميتش Hurricane Mitch الآلاف من سكان وسط القارة الأميريكية. وتتزايد العديد من الحوادث في الكثير من أنحاء العالم، يعود السبب الرئيس لها إلى اضطرابات بتوزع المياه. حيث زاد الاهتمام بمشاكل ونوعية وكمية المياه في الكرة الأرضية، بسبب ازدياد الطلب مع ازدياد التعداد السكاني، وازدياد التلوث والاستهلاك غير المدروس للمصادر الطبيعية. يعد الماء من العناصر الهامة في الطبيعة حيث يغطي حوالي 70% من مساحة الكرة الأرضية، ويدخل كعنصر أساسي من عناصر الحياة عامة، ووسط تعيش وتنشأ به أحياء أخرى، بالإضافة إلى كونه وسط ملائم تنتقل عبره كميات لا بأس بها من المواد والطاقة.

تعد الكيمياء المائية، أحد فروع علم كيمياء البيئة، وتتضمن دراسة الظواهر الكيميائية في الينابيع، الأنهر البحيرات مصبات المياه المحيطات والمياه الجوفية، بالإضافة لتوزع واضطراب دورة المواد الكيميائية في المياه الطبيعية. حيث تتطلب هذه الدراسات، التفهم المنطقي لكل من منابع وطريقة انتقال وخواص وتركيبة المياه. فالمواد والتفاعلات الكيميائية التي تحدث ضمن الأوساط المائية تتأثر بشكل كبير بالشروط البيئة المحيطة (التماس مع الجو، التربة، الصخور، أو وجود نظم لحياة طبيعية). مثلاً، تختلف خواص الماء الموجود بتماس مع الغلاف الجوي عن ذاك الموجود في قاع البحيرات، بالإضافة إلى أن نوعية المواد الكيميائية الموجودة في وسط ما تتأثر بنوعية الأحياء الموجودة فيه. لذا فإنه لمناقشة كيمياء الأوساط المائية يجب الأخذ بعين الاعتبار جميع تلك المؤثرات.

يدعى العلم الذي يدرس الموارد المائية بالهيدرولوجي Hydrology، ويقسم إلى عدة فروع فرع الليمنولوجيا Limnology، الذي يدرس صفات المياه العذبة، ويتضمن دراسة كل من الخواص الفيزيائية والكيميائية ونوعية الأحياء فيها، والذي يختلف تماماً عن الفرع الذي يدرس علم المحيطات Oceanography. فالصفات الكيميائية ونوعية الأحياء الموجودة في المحيطات فريدة من نوعها، من ناحية العمق واحتوائها على تراكيز مرتفعة من الأملاح.

من المعروف أن مياه الكرة الأرضية Hydrosphere تتوزع في خمسة أجزاء، الجزء الأكبر موجود في المحيطات والبحار، وجزء بشكل غازي في الجو المحيط والمتسبب بالرطوبة الجوية والغيوم، وجزء موجود بشكل صلب كالجليد المتجمع في المناطق القطبية الثلجية. بالإضافة إلى المياه السطحية الموجودة في البحيرات والأنهار والينابيع. أما الجزء الأخير فهو المياه الجوفية. هناك اتصال مباشر بين الأجزاء الخمسة للمجال المائي، والذي ينتج عنه الدورة المائية الكلية في القشرة الأرضية.

يلعب الإنسان دوراً كبيراً في التأثير على دورة المياه الطبيعية في القشرة الأرضية، حيث تتهدد مصادر المياه في كثير من المدن الصناعية الكبرى، نتيجة رمي المواد الكيميائية السامة الناتجة عن التقدم الهائل الذي أخذ بالتزايد بعد الثورة الصناعية في تصنيع واستخدام هذه المواد. والذي جعل من مياه الأنهار والبحار مكان لطرح النفايات الصناعية والفضلات البشرية، ناهيك عن ارتشاح أو تسرب المواد الكيميائية من النفايات السائلة أو الصلبة أو حتى من أوعية المعالجة إلى المياه الجوفية، والذي يؤثر بشكل ما على مياه الشرب والحياة المائية وحتى على خصوبة التربة. من جهة أخرى، إن ازدياد الغطاء الزراعي كنقصانه، له تأثير سلبي على توزع الثروة المائية وعلى البيئة المحيطة، حيث يؤدي إلى زيادة الأمطار والطمي والذي يؤدي بدوره إلى ازدياد المغذيات الطبيعية في المياه السطحية، مما يؤثر بالتالي على دورة الأحياء الطبيعية في هذه الأوساط. أما نقص الغطاء الزراعي فيؤدي بدوره إلى التصحر، وما ينتج عنه من مياه مالحة.

إن الفهم الكامل لمشاكل المياه ومنابع تلوثه وطرق حل مشاكل التلوث هذه مرتبط بشكل وثيق بعلم البيئة المائي وبفهم كامل لكيمياء وتفاعلات هذه البيئة.