Химический состав поверхностных вод отличается большим разнообразием. Это связано с различием физико-географических условий, а также с неодинаковой степенью нагрузки сточными водами и другими антропогенными загрязнениями участков рек.
В пределах Ростовской области качество воды р. Дон формируется под влиянием сбросов сточных вод городов Волгодонска, Константиновска, Семикаракорска, Ростова-на-Дону, Азова; основных притоков рек Северский Донец, Сал, Маныч, Аксай, Темерник и других. На основе данных, полученных в результате гидрохимических наблюдений, в контролируемых пунктах наблюдений состав поверхностных вод практически на всем протяжении рек бассейна не соответствует требованиям установленных нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ для водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение, по таким показателям, как БПК (биологическое потребление кислорода), железо общее, медь и нефтепродукты. Класс качества воды, в основном, "загрязненная".
На качественный состав водных объектов отрицательно влияет хозяйственная деятельность промышленных (сбросы неочищенных или недостаточно очищенных промышленных сточных вод, загрязненных шахтных вод, имеющих в составе железо общее, медь, цинк, сульфаты и т.д.) и сельскохозяйственных организаций (сбросы сточных вод по сбросным оросительным каналам после орошаемого земледелия без очистки, почвенный вынос химических веществ: кальций, магний, натрий, сульфаты, хлориды, медь и т.д.); объектов водопроводно-канализационного хозяйства (сбросы загрязненных сточных вод, в том числе без очистки и недостаточно очищенных) и диффузные источники загрязнения (ливневые и талые воды без очистки с территории населенных пунктов, отходы организаций, находящихся вблизи водных объектов, неорганизованные свалки мусора населенных пунктов и т.д.).
Основными факторами формирования гидрохимического режима Цимлянского водохранилища - основного регулирующего водоема в бассейне реки Дон, являются химический состав поступающих с речным стоком вод и процессы смешения их с водами, аккумулированными в водохранилище.
В водном питании водохранилища главную роль играет сток р. Дон (до 93 процентов) и незначительную - боковая приточность (6,6 процента).
Основной ствол р. Дон и гидрографическая сеть поймы реки Дон и его притоков включены в перечень водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение для воспроизводства и добычи водных биоресурсов, а также использующихся как места обитания (зимовки) особо ценных видов рыб.
Вода в водных объектах, располагающихся в зонах влияния шахт Восточного Донбасса, по своему качеству оценивается как "грязная" и "очень грязная", и прослеживается устойчивое влияние сбрасываемых шахтных вод на качество воды в водных объектах.
По результатам наблюдений высокий уровень загрязнения регистрируется в местах сброса с очистных сооружений шахтных вод - рек Аюта, Гнилуша, Кундрючья, вода по своему качеству в створах наблюдений оценивается как "грязная" и "очень грязная".