تصفیه آب در کره زمین به طور طبیعی نیز انجام می شود. البته کیفیت این تصفیه برای مصارف مختلف می تواند کافی یا ناکافی باشد. به طور کلی کیفیت آب در همه جا و برای هر استفاده ای ، مهم است. چه برای آشامیدن انسان باشد یا حیوانات ، برای شستشو یا شنا ، برای آبیاری گلدان ها یا باغچه فرقی نمی کند ، آنچه مهم است کیفیت آب است. مهمترین سوال در باره آب این است : آیا این آب کیفیت لازم را برای استفاده ای که می خواهیم از آن بکنیم ، دارد؟
آبی که برای یک استفاده خاص مناسب است ممکن است برای دیگر مصارف مناسب نباشد. برای مثال ، ممکن است آب یک دریاچه برای شنا کردن بسیار مطلوب و مناسب باشد اما برای آشامیدن نیاز به تصفیه داشته با شد. آب آشامیدنی ممکن است برای آبیاری مناسب باشد اما برعکس آن ممکن است صادق نباشد. ممکن است آبی که برای آبیاری استفاده می شود ، استانداردهای آب آشامیدنی را نداشته باشد. آنچه نوع استفاده از آب را تعیین می کند ، کیفیت آن است.
دانشمندان به جنبه های دیگری از کیفیت آب نیز علاقمند هستند. برای آنها ، کیفیت آب توسط نوع و مقدار مواد محلول و معلق در آب مشخص می شود. غلظت این مواد است که تعیین می کند آیا آب برای مصارف مختلف مناسب است یا خیر؟ حتی آب رودخانه ها و دریاچه هایی که به ظاهر خالص و سالم هستند نیز ، کاملا خالص و سالم نیست. حتی آب باران هم ممکن است دارای مقادیری ناخالصی از جمله : سولفات ، سدیم ، کلسیم ، منیزیم ، پتاسیوم و به طول کلی مواد جامد محلول (TDS) باشد. این ناخالصی ها ممکن است از راه های زیر وارد آب شوند:
خاک و لایه های زمین و بستر رودخانه ها
اطراف پوشش های گیاهی و حیات وحش
بارش و جاری شدن رواناب از زمین های مجاور
فرایندهای بیولوژیکی ، فیزیکی و شیمیایی در آب
فعالیت های انسانی در منطقه
اما طبیعت همان قدر که در آلودگی آب نقش دارد ، در موارد زیادی نیز به تصفیه آب کمک می کند. پدیده تصفیه طبیعی آب شامل حذف آلاینده های مختلف از آب در حین عبور از طبیعت می باشد. بعنوان مثال ، یکی از تصفیه کننده های آب ، لایه های خاک هستند که مثل یک فیلتر عمل کرده و ذرات معلق آب را حذف می کنند. به همین دلیل آب های زیرزمینی عمدتا زلال و شفاف هستند.
آب توسط بخش بزرگی از اقدمات معمول موجودات زنده نیز تصفیه می شود. تابش نور خورشید باعث پدیده فتوسنتز در گیاهان آبزی می گردد که منجر به تولید اکسیژن و تجزیه بعضی از مواد آلی نظیر ضایعات گیاهی و حیوانی می شود. این تجزیه منجر به تولید دی اکسید کربن ، مواد مغذی و سایر مواد مورد نیاز گیاهان و حیواناتی که در آب زندگی می کنند می شود. با مرگ این گیاهان و حیوانات و تجزیه بقایای آنها به وسیله باکتری ها و به وجود آمدن نسلهای جدید موجودات زنده ، چرخه تصفیه طبیعی آب ادامه می یابد.
از طرف دیگر ، باتلاق ها نیز بعنوان کلیه های اکولوژیکی فعالیت می کنند و قادر هستند 20 تا 60 درصد فلزات و 80 تا 90 درصد رسوبات رواناب ها ، و 70 تا 90 درصد نیتروژن آب را تصفیه کنند. جنگل های اطراف رودخانه ها نیز در تصفیه آب نقش دارند و بعنوان فیلتر عمل می کنند و مواد مغذی اضافی و رسوبات آب را جذب کرده و بسیاری از آلاینده های آب را تبدیل و اصلاح می کنند. تحقیقات نشان می دهد که جنگل های حریم رودخانه ها ، غلزت نیتروژن موجود در آب را تا 90 درصد و غلظت فسفر را تا 50 درصد کاهش می دهند.