Im Bereich der Spurenstoffe sind aufwendige Trenn- und Anreicherungsverfahren notwendig, um Substanzen im Mikro- oder Nanogramm-Bereich in Wasserproben bestimmen zu können.

Mit dem Atom-Absorptions-Spektrometer beispielsweise werden Metalle, mit dem Gas-Chromatograph und dem Hochdruckflüssigkeits-Chromatograph werden organische Spurenstoffe gemessen.
Spurenstoffe können durch ihre Verwendung im täglichen Leben ins Wasser gelangen (Waschmittelzusatzstoffe, Pflanzenschutzmittel wie Atrazin) oder durch die Verwendung von Desinfektionsmitteln wie Chlor oder Ozon gebildet werden (z.B. FHKW, also flüchtige Halogenkohlenwasserstoffe sowie organische Säuren, Aldehyde und Ketone). Ferner können Spurenstoffe aus Altlasten ins Quell- oder Grundwasser verfrachtet oder mit dem Regen aus der Luft ausgewaschen werden (z.B. polyaromatische Kohlenwasserstoffe, Perchlorethylen, Metalle).