De wateren in het Rijnstroomgebied zijn verontreinigd met verschillende stoffen. De verontreinigingen hebben uiteenlopende bronnen, bijvoorbeeld verstedelijkte gebieden, industrie, mijnbouw of landbouw. De meeste nutriënten komen vanuit landbouwgebieden in de wateren terecht. Andere organische stoffen kunnen met het stedelijk en industrieel afvalwater, bijvoorbeeld van de voedingsmiddelenindustrie, op de wateren worden geloosd.
De bouw of de uitrusting van afvalwater- en rioolwaterzuiveringsinstallaties in het Rijnstroomgebied heeft de afgelopen 30 jaar meer dan 80 miljard euro gekost, maar heeft een uitermate positief effect gehad op het Rijnwater. Er komen beduidend minder schadelijke stoffen uit de lozingspijpen van industrie en steden in onze beken en rivieren terecht. Terwijl de vervuiling uit dergelijke puntbronnen meestal duidelijk zichtbaar is op de lozingslocatie en relatief gemakkelijk kan worden gemeten, is de vaststelling van lozingen uit het omliggende stroomgebied, uit de zogenaamde diffuse bronnen, heel wat moeilijker.
Grote hoeveelheden stikstofverbindingen, fosfor en gewasbeschermingsmiddelen worden diffuus geloosd: ze komen via de lucht (atmosferische depositie) of afspoelend hemelwater in de wateren terecht.
Nutriënten, zoals fosfor- en vooral stikstofverbindingen, zijn hoofdzakelijk afkomstig uit de landbouw en kunnen leiden tot vermesting (eutrofiëring) van rivieren en zeeën. Andere diffuus geloosde stoffen, zoals gewasbeschermingsmiddelen, zware metalen, organische verontreinigingen en geneesmiddelen, kunnen giftig zijn, hormoonverstorend werken en het genetisch materiaal beschadigen. De bronnen van deze stoffen moeten niet alleen worden gezocht in landbouw en industrie. Een deel komt voort uit huis-tuin-en-keukengebruik.