飲用水中化學(xué)物質(zhì)對健康的不良影響主要是長期較低劑量暴露于這些化學(xué)成分所致，包括致癌性毒性和非致癌性毒性。

化學(xué)物質(zhì)引起正常細胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化并發(fā)展成惡性腫瘤的作用稱為化學(xué)致癌作用，該物質(zhì)則被稱為化學(xué)致癌物。致癌物分為遺傳毒性致癌物和非遺傳毒性致癌物。一般認為:遺傳毒性化學(xué)致癌物的始動過程是在體細胞(即除卵細胞和精子外的細胞)的遺傳物質(zhì)脫氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid，DNA) 中話發(fā)突變，在任何暴露水平(即無闕值) 都具有理論上的危險性。另一方面，有的致癌物能在動物或人體生成癌瘤，并不具有遺傳毒性，而是通過間接機制起作用的。一般認為，非遺傳毒性致癌物存在闕值。

在評估化學(xué)物質(zhì)潛在致癌作用時，主要以長期動物實驗為基礎(chǔ)。有時也有流行病學(xué)研究數(shù)據(jù)，其大多數(shù)來源于職業(yè)暴露。根據(jù)現(xiàn)有證據(jù)，國際癌癥研究機構(gòu)(International Agency for Research on Cancer，IARC) 將化學(xué)物質(zhì)按照其潛在致癌風(fēng)險進行分組:1 組，對人體致癌的物質(zhì):2A 組，很可能使人致癌的物質(zhì):2B組，可能使人致癌的物質(zhì): 3 組，不按對人有無致癌作用來分類的物質(zhì): 4 組可能不會使人致癌的物質(zhì)。而 USEPA 對現(xiàn)存化合物或危害未明的化合物的資料進行評估后，根據(jù)動物和人類資料證據(jù)的程度進行分組:A 組，人類致癌物:B組，很可能的人類致癌物 (包括兩個亞組，即 B1，流行病學(xué)研究證明其致癌性證據(jù)有限:B2，動物實驗有充足的證據(jù)，但流行病學(xué)研究的證據(jù)不足或缺乏):C 組，可能的人類致癌物: D 組，不能確定為人類致癌物:E 組，對人類無致癌證據(jù)物質(zhì)。

WHO 制訂的《飲用水水質(zhì)準則》 中涉及致癌及可能致癌的無機物和有機物共有 36 項。無機物主要包括含有鉻、砷、鍋、鉛和汞等重金屬的單質(zhì)及化合物:有機物主要包括揮發(fā)酚類、四氯化碳、苯并花、亞硝胺及飲用水處理過程中生成的多種 。

根據(jù)有害影響的部位，化學(xué)物質(zhì)的非致癌毒性可以分成肝毒性、腎毒性、呼吸毒性、神經(jīng)毒性、造血毒性、循環(huán)毒性、生殖毒性。甲基汞、鋁、汞、錳、鉛和有機氯農(nóng)藥等被證實具有神經(jīng)毒性。研究發(fā)現(xiàn) 50 多種廣泛使用的化學(xué)物質(zhì)對實驗動物具有生殖毒性，如內(nèi)分泌干擾物(雙酚和有機氯等) 與金屬(鉛、鍋汞、砷和錳等)。氟化物和砷是飲用水中兩類地域性很強的化學(xué)物質(zhì)。例如，暴露于天然高氟水可導(dǎo)致氟斑牙，嚴重時可造成致殘性氟骨癥。類似的，如果天然飲水中砷濃度過高，除有致癌危害外，還可導(dǎo)致許多非致癌性的皮膚損害，包括黑變病、色素沉著和皮膚角化。

大量的流行病研究和實驗數(shù)據(jù)表明，化學(xué)物質(zhì)低于某一劑量時無法觀察到產(chǎn)生的健康危害現(xiàn)象，即化學(xué)物質(zhì)的非致癌毒性被認為存在朗值現(xiàn)象[.