Анализ состояния и динамики качества воды в водохранилище на основе многолетних наблюдений свидетельствует, что наиболее распространенными загрязняющими веществами являются нефтепродукты, медь, азот аммонийный, железо, органические вещества по БПК5 (биохимическая потребность в кислороде за 5 суток как показатель загрязненности). Водохранилище отнесено к умеренно загрязненным водным объектам.
Прибрежные части правого и левого берегов города не имеют комплекса сооружений для сбора, очистки и отведения поверхностных вод. Неочищенные паводковые, дождевые и другие поверхностные стоки с урбанизированной части города без очистки поступают в водохранилище и являются одним из основных источников негативного воздействия на его экосистему (в т. ч. накопления значительного объема загрязненных донных отложений), что может повлечь загрязнение коммунальных водозаборов питьевой воды и причинить вред здоровью граждан и природной среде.
Основными источниками загрязнения поверхностного стока, формирующегося на городской территории, являются продукты эрозии почвы, пыль, строительные материалы, сырье, продукты, хранящиеся на открытых складских площадках, выбросы в атмосферу, различные нефтепродукты, попадающие на территорию в результате их разлива и неисправности автотранспорта и другой техники.
Поскольку поверхностный сток является одним из основных источников загрязнения окружающей среды, организованное его отведение и обезвреживание является важнейшим требованием охраны поверхностных вод.
Выполнение работ по проектированию и строительству комплекса сооружений для сбора, очистки и отведения поверхностных вод с береговой зоны Воронежского водохранилища позволит снизить техногенную нагрузку на водоем и, как следствие, улучшить экологическое состояние Воронежского водохранилища.