微生物污染是食源性疾病最常见的致病因素。自然界的水天然含有各种细菌，再经过管道系统传送到家家户户，如果不进行灭菌处理的话，就成了“细菌培养液”。即使再把它们加热灭菌，对经产生的毒素也往往无能为力。所以，在源头就进行灭菌处理，并在自来水系统中保持抑制细菌生长的能力，就成了饮用水安全至关重要的一个方面。
目前最常用的灭菌手段是加氯。通常，把氯气或者二氧化氯通入水中，形成次氯酸和次氯酸根。它们具有超强的氧化能力，能够杀灭多种细菌。氯气、二氧化氯、次氯酸、次氯酸根，都不稳定。在光照、加热等条件下，会进一步转化成盐酸、氯酸，也会形成少量的其他含氯化合物。
在自来水中会留下很少次氯酸和次氯酸根，来实现对细菌的抑制。换句话说，自来水中需要一定的“余氯”存在才能保证自来水在输送过程中的安全。氯气或者二氧化氯是自来水杀菌的方案中经济高效的一种。尽管不如臭氧那么“高级”，但效率与成本的优势使得它依然在世界许多地方广泛使用，但任何一种方式，都会带来杀菌之外的后果——各种各样的“灭菌副产物”。2007年，《突变研究》（Mutation Research）上发表了一篇综述，总结了过去30年中各种饮用水杀菌方式所产生的副产物，总共有85种，其中有11种在美国被列为受控指标。而其它的74种缺乏足够的数据来评估它们对健康的影响，也就无法设立安全标准。尽管如此，WHO等机构认为这些灭菌副产物带来的“可能风险”比不灭菌导致的“真实风险”要低几个数量级。
既然能杀菌，自然会有一定的毒性。而直接用氯处理的水进行的动物实验和人体实验，都显示了很高的安全性。比如1982年发表的一项人体试验，每公斤体重0.34毫克的剂量下，也没有观察到任何不良反应。这个剂量是试验中使用的的最高剂量，所以不清楚到底要高到什么剂量才会出现不良反应。不过，它已经大大高于人们可能从饮食中摄入的氯了。因此，只要没有闻到或者尝出自来水中的氯味———这种令人不愉悦的刺激性味道，就不用担心其中的余氯。就算是其中有一点余氯，在蒸煮东西时，也会主要分解成氯离子、氯酸根和氧气。前两者不会蒸发，后者不会影响健康，担心有氯“包覆在食物上”从而对人有害，是没必要。
