Dòng nước đi qua lớp dưới bề mặt có thể cung cấp một rào cản tự nhiên đáng tin cậy đối với ô nhiễm nhưng nó chỉ hoạt động trong điều kiện thuận lợi.[6]

Địa tầng của khu vực đóng một vai trò quan trọng trong việc vận chuyển các chất ô nhiễm. Một khu vực có thể có các lớp đất cát, đá nền bị nứt, đất sét hoặc cứng. Các khu vực địa hình karst trên nền đá vôi đôi khi dễ bị ô nhiễm bề mặt từ nước ngầm. Các lỗi động đất cũng có thể là các lối vào để xâm nhập vào ô nhiễm. Điều kiện mực nước có tầm quan trọng lớn đối với nguồn cung cấp nước uống, tưới tiêu nông nghiệp, xử lý chất thải (bao gồm cả chất thải hạt nhân), môi trường sống hoang dã và các vấn đề sinh thái khác.[51]

Nhiều hóa chất trải qua quá trình phân hủy phản ứng hoặc thay đổi hóa học, đặc biệt là trong thời gian dài trong các hồ chứa nước ngầm. Một loại hóa chất đáng chú ý là các hydrocacbon clo hóa như trichloroetylen (được sử dụng trong sản xuất tẩy dầu mỡ và điện tử công nghiệp) và tetrachloroetylen được sử dụng trong công nghiệp giặt khô. Cả hai hóa chất này, chính là chất gây ung thư, trải qua các phản ứng phân hủy một phần, dẫn đến các hóa chất nguy hiểm mới (bao gồm dichloroetylen và vinyl clorua).

Tương tác với nước mặt

Mặc dù có liên quan đến nhau, nước mặt và nước ngầm thường được nghiên cứu và quản lý như các nguồn tài nguyên riêng biệt.[52] Nước mặt thấm qua đất và trở thành nước ngầm. Ngược lại, nước ngầm cũng có thể cung cấp nguồn nước mặt. Các nguồn gây ô nhiễm nước mặt thường được nhóm thành hai loại dựa trên nguồn gốc của chúng.

Tương tác giữa nước ngầm và nước mặt rất phức tạp. Do đó, ô nhiễm nước ngầm, đôi khi được gọi là ô nhiễm nước ngầm, không dễ dàng được phân loại là ô nhiễm nước mặt.[52] Về bản chất, tầng ngậm nước ngầm dễ bị nhiễm bẩn từ các nguồn có thể không ảnh hưởng trực tiếp đến các vùng nước mặt và việc phân biệt điểm so với nguồn không điểm có thể không liên quan.

Một sự cố tràn hoặc giải phóng liên tục các chất ô nhiễm hóa học hoặc hạt nhân phóng xạ vào đất (nằm cách xa mặt nước) có thể không tạo ra ô nhiễm nguồn điểm hoặc không điểm nhưng có thể làm ô nhiễm tầng chứa nước bên dưới, tạo ra một vết loang độc hại. Sự chuyển động của chùm, có thể được phân tích thông qua mô hình vận chuyển thủy văn hoặc mô hình nước ngầm.