Najčešći i najrašireniji rizik po zdravlje je zagađenje vode za piće uzrokovano direktno ili indirektno izlučivanjem mikroorganizama koji se nalaze u fecesu ljudi ili životinja. Ukoliko je kontaminacija sveža a osobe koje su joj doprinele i nosioci zaraznih enteričnih oboljenja, neki od mikroorganizama koji uzrokuju ova (stomačna) oboljenja mogu da budu prisutni u vodi. Konzumiranje kontaminirane vode ili njena upotreba u pripremi hrane može da izazove nove slučajeve infekcije. Pod najvišim rizikom od infekcije su bebe i deca, osobe s oštećenim imunim sistemom, bolesnici i stara lica. Patogeni organizmi koji predstavljaju posebnu pretnju su bakterije, virusi i protozoe koji izazivaju različita oboljenja, od blagog gastroenteritisa to ozbiljnih dijareja, dizenterije, hepatitisa, kolere ili tifusne groznice.
Tipična oboljenja koja se prenose vodom izazivaju mikroorganizmi koji vode poreklo iz gastrointestinalnog trakta (želudac, tanko crevo i debelo crevo) ljudi, ali i domaćih životinja u uslovima kad otpadne materije prodiru u podzemne vode izvorišta vode za piće. U bakterije koje se prenose na ovaj način spadaju Salmonella spp., Shigella spp., enterovirulentne Escherichia coli, Vibrio cholera, Yersinia enterocolitica, Campylobacter jejuni i C. coli. Pošto se iz tela domaćina izluče u feces ove patogene bakterije postepeno gube sposobnost da se razmnožavaju i rastu i sposobnost da izazivaju infekcije. Stopa propadanja varira od soja do soja i obično je eksponencijalna, a posle izvesnog vremena, patogeni mikroorganizam postaje je nemoguće izolovati. Najčešće bakterije koje se prenose vodom su visoko infektivni sojevi ili sojevi visoko rezistentni na propadanje izvan ljudskog organizma. Patogeni niske perzistencije, odnosno, oni koji ne mogu da opstanu dugo izvan tela domaćina, moraju brzo da nađu novog domaćina i verovatnije će se preneti kontaktom obolele i zdrave osobe. Ovo su okolnosti koje se dešavaju zbog loše lične higijene ili higijenski neispravne hrane, a ne putem vode za piće. Ako je voda za piće kontaminirana fekalijama, patogene bakterije će se verovatno široko i brzo disperzovati, odnosno, proširiti. Zato su epidemije oboljenja koja se prenose vodom često infekcije u celoj zajednici koja koristi vodu za piće iz istog vodovodnog sistema.
Postoje različite vrste bakterija koje se normalno javljaju u životnoj sredini i mogu da izazovu infekcije kod ljudi. Tu spadaju tzv. oportunistički patogeni, odnosno mikroorganizmi koji izazivaju bolest samo ukoliko je izostala normalna otpornost organizma. Najviše su pod rizikom one osobe koje imaju oštećene lokalne ili opšte mehanizme odbrane: stari, veoma mladi, osobe s opekotinama, osobe koje su bile podvrgnute hirurškoj intervenciji ili one koje su teško povređene, kao i osobe sa ozbiljnim oštećenjem imuniteta organizma. Ukoliko ovakve osobe koriste vodu za piće ili kupanje koja je bakteriološki neispravna (odnosno, sadrži veliki broj oportunističkih patogena) kod njih se mogu javiti infekcije kože, sluzokože oka, uha, grla i nosa. Primeri ovakvih oportunističkih bakterija su Pseudomonas aeruginosa i Klebsiella sp.
Treća velika grupa mikroorganizama su protozoe koje se mogu javiti u vodi za piće i izazvati različite neželjene posledice po zdravlje. Protozoe se dele u dve funkcionalne grupe, na enterične protozoe koje se najčešće javljaju kao paraziti u organima za varenje ljudi i drugih sisara i organizme koji žive slobodno i predstavljaju oportunističke patogene kod ljudi. Ovih mikroorganizama je veoma malo i odgovorni su za ozbiljna cerebralna i očna oboljenja. Velika većina protozoa u svežoj vodi su prirodni vodeni organizmi, koji ne utiču na zdravlje. Oni se, uopšteno rečeno, hrane drugim mikroorganizmima kao što su bakterije, cijanobakterije ili alge. Najveća raznovrsnost protozoa se može naći u površinskim vodama, uključujući i izvorišta snabdevanja vodom. Postoji, međutim, nekih vrsta protozoa koje se razmnožavaju u vodovodnim cevima, a stepen njihovog prisustva zavisi od zastupljenosti drugih mikroorganizama kojima se one hrane.
Posebnu grupu predstavljaju modrozelene bakterije, cijanobakterije ili modrozelene alge, koje se javljaju kao pojedinačne ćelije, vlakna ograničene dužine ili kolonije, a njihova brojnost im omogućava da migriraju ka površini vode, što je posledica njihove reakcije na svetlost. Cijanobakterije nastanjuju sve prirodne vode, a problem predstavljaju jedino onda kada ih ima u velikom broju (cvetovima). U uslovima eutrofikacije povećava se i cvetanje cijanobakterija. Prisustvo cijanobakterija u vodi za piće značajno je prvenstveno zbog intracelularnih toksina koje one proizvode. Ovi toksini pripadaju trima vrstama: hepatotoksini, koji oštećuju ćelije jetre; neurotoksini, koji oštećuju nervne ćelije, i cilindrospermopsin, koji može da izazove oštećenja jetre, bubrega, gastrointestinalnog trakta i krvnih sudova. Unošenjem toksina koje luče cijanobakterije nije smrtno opasno, ali konzumiranje vode koja sadrži ove toksine može da izazove gastroenteritis. Neprijatan ukus i miris vode može da nastane usled jedinjenja koja stvaraju određene vrste algi, cijanobakterije (modrozelene alge), bakterije i ponekad protozoe. Aktinomicete i cijanobakterije, na primer, proizvode Geosmin i 2-Methylisoborneol (MIB), koji imaju „miris zemlje“, a prag ukusa i mirisa je oko 0, 00001 mg/ l.
Značaj određenog patogenog organizma u vodi može poprilično da varira. Na primer, neki potencijalno patogeni organizam neće uvek izazvati simptomatsko oboljenje kod svih osoba sa kojima dođe u dodir. Šanse da dođe do infekcija koje se prenose vodom u nekoj sredini koja se snabdeva iz istog vodovodnog sistema zavisi od više faktora, i to: koncentracije patogenih organizama u vodi; virulentnosti tog soja; unosu kontaminirane vode per capita; infektivne doze određenog patogenog mikroorganizma; podložnosti pojedinaca; incidenca infekcije u određenoj zajednici (što određuje broj patogenih organizama koji su prodrli u izvorište ili direktno u vodovodnu mrežu). Zato idealna bakterija - indikator za određivanje prisustva patogenih mikroorganizama u vodi za piće bi trebalo da ima sledeće karakteristike: da uvek bude prisutan kada su prisutni i patogeni sličnog porekla; da bude prisutan u realtivno velikom broju, kako bi se mogao detektovati i posle znatnog razblaženja; da ne bude prisutan u odsustvu kontaminacije; da se može brzo i lako izolovati i identifikovati; da može da preživi u vodi onoliko dugo koliko i patogeni mikroorganizmi koji se prenose vodom; i da bude slične osetljivosti na sredstva za dezinfekciju kao i patogeni mikroorganizmi. Ne postoji ni jedan mikroorganizam koji potpuno ispunjava nabrojane karakteristike.
Ukupan broj koliformnih bakterija određen kao najverovatniji broj (MPN/100ml, 370C) i ukupan broj koliformnih bakterija fekalnog porekla određen kao MPN/100ml na 440C se dugo koristi kao indikator patogenih mikroorganizama u vodi za piće, ali se danas on više ne preporučuje u ovu svrhu. Ukupan broj koliformnih bakterija se smatra slabim parametrom stepena fekalne kontaminacije u vodi, jer su ove bakterije uobičajeni stanovnici zemljišta i vode. U sistemima distribucije vode za piće, rezervoarima i vodovodnoj mreži ovi mikroorganizmi mogu da se razmnožavaju i u odsustvu fekalne kontaminacije. Ova metoda za određivanje prisustva koliformnih bakterija je jednostavna u laboratorijskim uslovima. Novija regulativa ističe bakteriju Escherichia coli kao najpogodniji indikator za eventualno prisustvo patogenih mikrorganizama koji se javljaju usled fekalne kontaminacije. U okviru pristupa upravljanja rizicima, praćenje prisustva E.coli u vodi kao najspecifičnijeg indikatora sveže fekalne kontaminacije direktno ukazuje na rizik po zdravlje ljudi. Druga grupa bakterija koje se nalaze u fecesu ljudi i životinja su Enterococcus (fekalni streptokok). Iako su u poređenju po brojnosti u fecesu ljudi malobrojnije od E.coli, Enterococcus u vodi preživljavaju duže i smatraju se boljim indikatorom prisustva fekalne kontaminacije vode i namirnica. Enterococcus je rod sa više vrsta ali samo dve uzrokuju infekciju kod čoveka, to su E. faecalis i E. faecium.
U sanitarnoj mikrobiologiji virusi su od najvećeg značaja, i tu spadaju: enterovirusi, enterični adenovirusi, rotavirusi i hepatitis A i E virusi. Karakteriše ih dugo preživljavanje u vodi, umerena rezistencija na hlor i visoka relativna infektivnost. Dugo vreme inkubacije (3-12 dana) i opšta kompleksnost metoda onemogućavaju rutinsko praćenje njihovog prisustva u vodi. Enterovirus u vodi može da se nađe usled fekalne kontaminacije prodorom iz kanalizacije i izazove gastroenteritis i druga oboljenja, često bez simptoma. Verovatno može da se širi preko vode za piće. Adenovirus izaziva faringitis, konjunktivitis, gastroenteritis. Širi se udisanjem unošenjem u organizam ili direktnim kontaktom. Vodu kontaminira prodiranjem iz kanalizacije. Rotavirusi su široko rasprostranjeni u životnoj sredini i mogu da izazovu težak gastroenteristis kod dece, starijih i bolničkih pacijenata, a u vodi za piće prodriru putem fekalnog efluenta iz kanalizacije. Virusi Hepatitisa A i E se mogu širiti preko vode za piće koja je kontaminirana fekalnim sadržajem iz kanalizacije.

Fizičke karakteristike vode, boja, mutnoća, ukus, miris, pH i temperatura, određuju ono sa čime se ljudi prvi put suoče kada popiju vodu i ocenjuju njen kvalitet. Druge fizičko-hemijske karakteristike, sadržaj sulfata, soli kalcijuma i magnezijuma i rastvorenog kiseonika, utiču da korozija ili enkrustacija predstavljaju značajan problem u cevima ili postrojenjima. Uopšteno rečeno, ove fizičko-hemijske karakteristike vode nisu značajne za zdravlje potrošača, ali opredeljuju ljude da piju određenu vodu. Ako voda nije prijatnog ukusa ili izgleda kao da je lošeg kvaliteta iako je potpuno higijenski ispravna, potrošač će možda, pogotovu kod lokalnog i individualnog vodosnabdevanja, tražiti druge izvore vode čiji kvalitet može da ima veći zdravstveni rizik.
Sa zdravstvene tačke gledišta kod kvaliteta vode za piće mnogo značajnije je prekoračenje koncentracija hemikalija organskih i neorganskih, uključujući i pesticide. Razlog tome je što su te hemikalije toksične, za neke je dokazano da izazvaju rak kod ljudi, dok neke od njih utiču na pojavu raka kod životinja. Neorganske materije u vodi za piće se obično javljaju kao rastvorene soli (kao karbonati i hloridi vezani za suspendovane čestice ili kao kompleksi sa organskim jedinjenjima koja se prirodno javljaju u vodi). Njihovo prisustvo može da bude posledica: prirodnog proceđivanja iz mineralnih slojeva u izvorišta vode, eksploatacije i obrade mineralnih sirovina, tehnoloških procesa metalurgije i termo-energetike, hemijske industrije, poljoprivrede, saobraćaja i deponija komunalnog i industrijskog otpada. Organske supstance su obično prisutne u vodi za piće u veoma malim koncentracijama i javljaju, najčešće, kao posledica antropogenih aktivnosti. Mogu se podeliti u dve grupe: nusproizvodi dezinfekcije i ostala organska jedinjenja. Nusproizvodi dezinfekcije nastaju u reakcijama dezinfekcionih sredstava, a posebno hlora i organskih materija koje su prisutne u vodi. To su huminske i fulvinske kiseline koje nastaju raspadanjem biljnih i životinjskih ostataka u zemljištu. Od svih nusproizvoda dezinfekcije u najvećoj koncentraciji se stvaraju trihalometani (THM). Takođe, povišene koncentracije koagulacionih i flokulacionih sredstava u vodi za piće, a tu spadaju kao koagulanti soli aluminijuma i gvožđa i organski polimeri kao flokulanti, imaju značajan zdravstveni rizik.