Ma, la relativamente scarsa popolazione umana permise che si mantenesse per molto tempo un certo equilibrio biologico fra gli uomini e l'ambiente in cui abitavano. In ogni epoca esisteva il problema dell'eliminazione dei prodotti di rifiuto, ma negli ultimi tempi, l'esplosione demografica ha causato il cosiddetto inquinamento dell'ambiente. La contaminazione raggiunge tutti i settori della Terra con cui l'uomo è a contatto, il suolo, l’aria, l’acqua, i vegetali e gli animali. Spesso vengono infatti ancora usati i fiumi come fogne. Inoltre, l'attuale società umana impiega in scala sempre crescente sostanze più complesse, derivate dallo sviluppo dell’industria chimica. Gli scarichi di queste attività - come gas tossici o corrosivi - producono effetti nocivi che aumentano con il progresso tecnologico.
Presso le concentrazioni urbane e le aree industriali, l'aria è contaminata da sostanze chimiche (come l’acido solforico) che poi le piogge disperdono in località popolate.

Un altro esempio dell'inquinamento delle acque è dato dal petrolio e dai suoi derivati e, in forma meno appariscente, dalla presenza di detergenti sintetici che decomponendosi molto lentamente, impediscono la proliferazione dei batteri, che svolgono un importante ruolo di demolizione della sostanza organica. Inoltre l'effetto dei detergenti si estende ai corsi d'acqua in cui si riversano le fognature cittadine. Oggi si producono detergenti con una struttura molecolare diversa, che si degradano rapidamente prima di produrre un effetto letale sui pesci. Uno strato di detergente non degradabile riduce inoltre l'ossigenazione dell'acqua e conseguentemente la sua purificazione naturale. Un altro importantissimo aspetto dell'inquinamento che interessa le grandi concentrazioni urbane, è quello dei gas scaricati dai motori a combustione interna, così come il fumo delle ciminiere e dei camini, che coprono queste città con una nube quasi costante che viene chiamata «smog» (dall’inglese smoke = fumo e fog = nebbia).

Lo smog contiene gas tossici quali il monossido e il diossido di carbonio e persino particelle di metalli in sospensione, come il piombo. Un altro fenomeno di contaminazione proprio di questo secolo è quello proveniente da fonti di recente utilizzazione da parte dell'uomo: la radioattività e gli insetticidi. Le grandi calamità naturali dovute agli insetti, le malattie di molte piante e le erbe che infestano le coltivazioni hanno sempre costituito un fattore di limitazione notevole per i raccolti. Il progresso della chimica ha reso possibile l'elaborazione di insetticidi organici di sintesi, dagli effetti molto drastici, ma con effetti che costituiscono un grave pericolo per molte altre forme di vita sia animale che vegetale, e quindi, anche per l'uomo.

Molti studi sono stati fatti in questo senso poiché quando delle sostanze contaminanti sono presenti nell'acqua delle abitazioni e delle piscine (che deriva dalla stessa fornitura) la qualità si deteriora acquistando cattivo odore, sapore e colore, torbidità ed avendo un’alta percentuale di sostanze corrosive e incrostanti. A livello medico questo può provocare gravi conseguenze sulle cellule e sui tessuti, considerando che la gravità del problema si è acuita dall'introduzione di un gran numero di nuovi prodotti chimici, molti dei quali non sono sensibili ai tradizionali metodi di trattamento dell’acqua.

Le acque di superficie, inoltre, possono essere contaminate anche dalla caduta di sostanze che inquinano l’atmosfera: materiali radioattivi, acido solforico, solfidrico e nitrico, fluoruri, aldeidi organiche solubili, mercaptani e idrocarburi. Per quanto riguarda la contaminazione delle acque dolci il fenomeno è facilmente spiegabile: l’acqua che scorre sul terreno discioglie infatti molti tipi di sostanze minerali dalle rocce o dal suolo; le più comuni e importanti sono il calcio, il magnesio, il sodio, il solfato di potassio, bicarbonati e cloruri, vari sali di ferro. il manganese e silicio, fluoruri e nitrati. Tutti questi minerali disciolti si possono considerare dei contaminanti chimici naturali.

Numerosi prodotti chimici, sintetici, inoltre, vengono direttamente versati sulle acque di superficie per eliminare le erbacce che crescono nei laghi, negli stagni e nei bacini provocando effetti deleteri sulla popolazione vegetale e animale e anche sull’uomo sebbene gli effetti fisici in tal senso sono ancora in parte ignoti.
Le acque del mare, in prossimità delle coste, dove la gente fa spesso il bagno sono continuamente contaminate dalle feci e dalle urine dell'uomo stesso (condotti di scarico o cloache) che favoriscono il proliferare di un batterio molto pericoloso l'Escherichia coli (detto anche colibacillo). Per dare un'idea della pericolosità di questo bacillo diremo che il ritrovamento di uno di essi in un millimetro d'acqua è considerato il limite di inquinamento, mentre acque destinate ai bagni contenenti più di un colibacillo per millimetro sono da considerare pericolose.

Un altro fattore altamente inquinante è costituito dalla dispersione del petrolio sulla superficie delle acque marine e soprattutto degli oceani, dove assume proporzioni disastrose. Avendo, infatti, una densità minore di quella dell’acqua si stende sulla superficie in uno strato sottilissimo, ma sufficiente a impedire che sia la luce che l’aria filtrino normalmente provocando così una diminuzione dell’apporto di ossigeno soprattutto in profondità. Come conseguenza si ha il progressivo deterioramento fino a estremi pericolosi, cioè fino a scomparire, della vita, sia a livello vegetale che a livello animale. Per capire meglio l'entità di questo pericolo dobbiamo ricordare che le masse oceaniche contribuiscono con la loro attività biologica alla produzione del 75% di ossigeno, essenziale alla vita.

Infatti la contaminazione radioattiva dei materiali provoca degli effetti chimici, climatici e genetici dovuti alla formazione di acido nitrico per la reazione che avviene tra azoto e ossigeno nell’aria. La quantità di questo acido dà più di 2000 molecole per centimetro cubico, per 10 km di altezza: sciogliendosi l'acido produce una diminuzione del pH dell’acqua piovana provocando così un grave e totale sconvolgimento del metabolismo delle piante. Anche riguardo agli effetti che coinvolgono il clima la gravità non è minore: infatti un esplosione al suolo muove una quantità di materiale di circa un miliardo di tonnellate che viene quasi totalmente respinto nella stratosfera fino a 30 -40 km di altezza. Tutta questa materia si discioglie molto rapidamente, ma ricade sulla Terra con molta lentezza; come conseguenza si verificano effetti climatici molto evidenti: piogge torrenziali causate dalla presenza delle molecole di acidi, modificazioni dei venti causate dallo squilibrio dell'evaporazione e della variazione di temperatura. Inoltre è stato scientificamente provato che una quantità superiore di radiazioni naturali provoca gravi e spesso irreversibili effetti genetici, sebbene a lunga scadenza.

Dal punto di vista medico si possono quindi distinguere diversi effetti; per esempio, un animale colpito dalle radiazioni, immediatamente non ha sintomi patologici, ma dopo qualche giorno aumentano le possibilità che l'animale muoia. Le radiazioni poi possono produrre mutazioni, fra cui anche rotture delle catene di cromosomi; rallentano o inibiscono la divisione cellulare in modo molto evidente e l'inibizione aumenta con la dose. Anche le cellule vengono colpite di conseguenza infatti, quelle che hanno subito una inibizione nella crescita, possono trasformarsi in cellule giganti di dimensioni uguali a molte volte la dimensione normale e nel caso di cellule dell'uomo si ha una notevolissima riduzione del periodo di sopravvivenza che presenta un andamento proporzionale alla quantità delle radiazioni. Tutte le macromolecole biologiche, come l'acido desossiribonucleico (DNA), l'acido ribonucleico (RNA), gli enzimi e gli antigeni, vengono colpite e modificate in modo irreversibile; anche il metabolismo cellulare è alterato a causa dell'inquinamento dell'atmosfera, anche se in modo molto meno massivo che non i processi di divisione o la formazione di mutazioni letali.

È stato inoltre provato che l'assorbire questo pulviscolo radioattivo può amplificare l'attività catabolica degli enzimi già all'interno della cellula: uno di questi enzimi è una endonucleasi, capace di degradare irreversibilmente e gravemente le molecole di DNA. Tuttavia è fortunatamente stato dimostrato soprattutto nell'ambito delle possibilità riproduttive della cellula stessa, una discreta possibilità di un parziale recupero funzionale della vita cellulare. Attualmente infatti gli effetti della contaminazione dei materiali sono oggetto di studio da parte di molti scienziati di tutto il mondo, per scopi pacifici e umanitari come la diagnosi di molte malattie tra cui il cancro.