Từ những năm 2008-2009, bằng phương pháp đo đạc, phân tích liên tục chất lượng nước theo chiều dài các dòng sông, kết hợp số liệu phân tích vào 2 mùa tại 50 điểm, nhóm các nhà khoa học Viện Khoa học Môi trường và Phát triển tiến hành Đề tài “Nghiên cứu phân vùng chất lượng nước các sông, hồ trên địa bàn thành phố Hà Nội, đề xuất các giải pháp sử dụng hợp lý và bảo vệ”, qua đó đã xác định rõ ràng sự phân bố các vùng nước bị axit hóa, bị ô nhiễm do các chất hữu cơ, dinh dưỡng, dầu mỡ và vi sinh.    

Các bản đồ (số hóa) về diễn biến các thành phần ô nhiễm này được xây dựng. Đường cong biến đổi oxy hòa tan (DO, đặc trưng cho ô nhiễm hữu cơ) và các chất ô nhiễm khác dọc sông Hồng, sông Đuống, sông Nhuệ, sông Cầu và sông Cà Lồ, hồ Tây, đã được xác lập. Đây là các tài liệu có giá trị cao phục vụ cho việc đánh giá diễn biến chất lượng nước hiện nay và trong tương lai của Hà Nội, phục vụ quản lý môi trường, cảnh báo ô nhiễm và cung cấp thông tin cho việc sử dụng nước.    

Theo đó, nguyên nhân gây ô nhiễm các sông, hồ ở Hà Nội là do phần lớn nước mưa, nước thải sinh họat và sản xuất đều được đưa vào các sông trong thành phố. Sau đó, lượng nước thải này đổ tập trung vào sông Tô Lịch rồi chảy vào sông Nhuệ qua đập Thanh Liệt. Việc lượng nước thải tập trung chảy vào sông Nhuệ đã làm nước sông ở đây bị ô nhiễm nghiêm trọng.    

Tuy vậy, chất lượng nước sông Hồng từ điểm hợp lưu với sông Đà ở Phong Vân-Ba Vì đến Đông Ngạc-Từ Liêm và từ Hồng Vân-Thường Tín đến ranh giới tỉnh Hà Nam vẫn đạt loại II theo WQI - chỉ ô nhiễm nhẹ nên đạt yêu cầu cấp nước cho các nhà máy nước phục vụ sinh hoạt. Còn chất lượng nước sông Đà vào một số thời điểm trong năm có dấu hiệu ô nhiễm do chất thải rắn lơ lửng, dầu mỡ và vi sinh. Đặc biệt các sông: Nhuệ, Tích, Bùi, Tô Lịch, Kim Ngưu... đều bị ô nhiễm nặng đến rất nặng. Ô nhiễm do các chất có độc tính cao được phát hiện ở nhiều sông thuộc tỉnh Hà Tây (cũ) và các sông nội thành Hà Nội.      

Hiện Hà Nội có 1.350 làng nghề và làng có nghề, trong đó 244 làng có nghề truyền thống. Kết quả khảo sát sơ bộ cho thấy, mức độ ô nhiễm do nước thải và rác thải các làng nghề trên địa bàn Hà Nội tăng qua từng năm. Hầu hết các làng nghề đã ô nhiễm ở mức báo động, ảnh hưởng đến đời sống của nhân dân, như các bệnh tiêu hóa và mắt chiếm 37%, bệnh hô hấp 20%, bệnh ngoài da 31% và các bệnh khác như tai - mũi - họng, thần kinh…    

Từ việc xác định rõ mức độ ô nhiễm, khoanh vùng ô nhiễm từng sông và từng đoạn sông, nhằm quy hoạch cho phép sử dụng nước an toàn vào mục đích cấp nước sinh hoạt, thủy sản, thủy lợi và du lịch. Đồng thời, đây cũng là cơ sở khoa học và thực tiễn để đề xuất các biện pháp kiểm soát ô nhiễm trên các sông, trong quá trình Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội thành phố Hà Nội đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030.