Poiché l'acqua di superficie e l'acqua freatica sono spesso strettamente collegate, lo scorrimento supeficiale può contaminare entrambe. E' necessario introdurre un metodo di protezione: per esempio, introducendo specifiche regolamentazioni sull'uso di pesticidi in un area interessata dalla presenza di pozzi di captazione, proibendo discariche o stazioni di benzina al di sopra di acquiferi freatici che alimentano pozzi; proibendo la presenza di allevamenti animali nei pressi di acqua freatica vulnerabile. Se l'acqua freatica già è contaminata una barriera può a volte essere inserita nel terreno per impedire un' ulteriore migrazione della sostanza inquinante, o possono essere indotte reazioni chimiche o biologiche per neutralizzare o immobilizzare l'agente inquinante.

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Una volta che inquinanta, l'acqua freatica è estremamente costosa da depurare. Ciò spesso non è fattibile con le odierne tecnologie, anche se pompa-e-tratta è una tecnica comunemente usata con l'obiettivo di ristabilire la qualità dell'acqua: l'acqua è pompata in superficie, trattata per rimuovere le sostanze inquinanti e quindi restituita alla relativa fonte. I metodi di trattamento dell'acqua contaminata includono l'osmosi inversa, l'ozonizzazione, la coagulazione-precipitazione, il trattamento biologico aerobico ed il carbone attivo. A volte l'acqua freatica è trattata in sito, cioè senza essere rimossa dallo strato acquifero. Un'altra tecnica sperimentata consiste nel trovare microorganismi anaerobici per degradare gli agenti inquinanti in sito [10].

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