La qualité naturelle d'une nappe peut être dégradée par des pollutions ou par la réalisation de travaux dans le sous-sol. L'importance économique et environnementale de l'eau souterraine fait de leur préservation un enjeu de développement durable :

• une fois contaminée, elle est plus difficile à dépolluer qu'une rivière et les conséquences peuvent se prolonger pendant des décennies ;
• puisqu'elle est très utilisée pour le captage d'eau potable, pour l'industrie et pour l'agriculture, sa pollution peut être dangereuse pour la santé humaine et compromettre ces activités ;
• puisqu'elle alimente bon nombre de rivières, elle peut influencer la qualité de leurs eaux ;
• elle sert de réserve dans les périodes de sécheresse et elle est essentielle pour conserver les zones humides.

Il n'existe pas de réponse unique pour qualifier une eau de « bonne qualité ». La qualité d'une eau souterraine se qualifie à partir de l'usage qu'on en fait. On peut cependant évaluer la qualité de l'eau par rapport à son état d'origine.

Exemple des conséquences d'une pollution sur une dizaine d'année.

La minéralisation naturelle d'une eau souterraine est fonction de la nature de la roche qui compose l'aquifère, du type de circulation des eaux au sein de la masse rocheuse, du temps de contact avec les minéraux et du renouvellement de l'eau dans le réservoir par les apports d'eau météorique. En règle générale, lorsqu'elles ne sont pas trop profondes, assez éloignées des zones littorales et des formations salines et gypseuses, à l'état naturel, les eaux souterraines sont de bonne et constante qualité et aptes à tous les usages.

Certains travaux ont permis d'établir une synthèse sur la présence d'éléments indésirables ou toxiques liés à la nature du sous-sol dans l'eau de certains aquifères sédimentaires ou de socles anciens. Deux catégories d'éléments sont distinguées, sur des critères sanitaires (OMS, 1994) :

• les éléments toxiques, pour lesquels un risque sanitaire important existe (ex. cancer au-delà d'une certaine exposition),
• les éléments indésirables, dont la présence est susceptible d'entraîner des réclamations de la part des consommateurs, ou pour lesquels aucune preuve de risque sanitaire n'a pu être démontrée, ou pour lesquels cette éventualité est probablement nulle.

L'état chimique d'une eau souterraine est ainsi évaluée en mesurant les principaux paramètres physico-chimiques responsables de la dégradation : nitrates, pesticides, micropolluants minéraux (arsenic, plomb,…), micropolluants organiques (hydrocarbures aromatiques, polycycliques, composés organo-halogénés volatils,…). Il est aussi évalué en le déduisant d'une analyse géologique, on qualifie cet état naturel de "fond géochimique".