Lo studio dell'acquifero sulfureo di Frasassi ha consentito di riconoscere condizioni di elevata vulnerabilità potenziale all'inquinamento, per l'elevato grado di fratturazione della roccia e per il grande sviluppo del carsismo profondo, in particolare in condizioni freatiche. Apporti di inquinanti sono possibili attraverso tre potenziali vie, rappresentate dalle acque di infiltrazione meteorica diretta, dalle acque del Fiume Sentino, e dalla grotta turistica. Per quanto il carsismo nella zona vadosa di trasferimento presenti un grado di sviluppo fortemente inferiore rispetto alla zona freatica, con assenza quasi totale di gallerie praticabili, i dati ricavati dal monitoraggio delle acque forniscono una chiara prova della possibilità di una ricarica estremamente rapida dell'acquifero da parte di acque meteoriche.

Più controversa la possibilità che il Fiume Sentino possa concorrere direttamente o indirettamente all'inquinamento delle acque sotterranee; nonostante ciò sia stato ipotizzato da vari Autori, allo stato attuale non sono state portate evidenze chimiche o fisiche di questi fenomeni, né tantomeno risultano eventi di inquinamento delle acque sotterranee. In ogni caso l'elevato grado di permeabilità e le ampie dimensioni dei condotti freatici fanno ritenere che i rapporti idraulici tra fiume e falda debbano essere meglio definiti, non escludendo la possibilità che almeno le zone più esterne dell'acquifero possano subire fenomeni di diretta miscelazione con le acque fluviali.

La circolazione idrica nella zona insatura è controllata dalla rete di fratture e da un insieme di canali di piccole dimensioni; tutti questi ambienti non sono normalmente accessibili all'esplorazione speleologica. La circolazione freatica avviene in condotti carsici sommersi con prevalenza di moti non turbolenti, mentre solo localmente possono aversi corsi d'acqua a pelo libero. La superficie freatica all'interno delle grotte affiora in numerosi punti, con livello piezometrico sostanzialmente uniforme, regolato dal fiume Sentino, e con solo modeste variazioni stagionali. All'interno della struttura carsica di Frasassi sono presenti due gruppi principali di acque sotterranee: - le acque bicarbonato-calciche, derivanti direttamente dall'infiltrazione delle acque meteoriche e presenti in tutta la zona di perco-lazione e negli acquiferi minori sospesi a quote più elevate; - le acque mineralizzate dell'acquifero principale, caratterizzate un forte arricchimento in sodio e cloruri, e subordinatamente in solfati; queste ultime sono comunemente note con il termine di acque sulfuree, per la presenza di H2S in concentrazioni fino a 18 mg L-1. Piuttosto comuni nei laghi sotterranei fenomeni di stratificazione tra i due tipi di acque, favoriti dalla loro diversa densità e dalla prevalenza in larghe parti della grotta di flussi non turbolenti.

Il flusso turistico nelle grotte di Frasassi può costituire una via di immissione di sostanze estranee nell'ambiente sotterraneo, una parte delle quali possono essere poi trasportate in falda dallo stillicidio o da eventi casuali; la posizione della grotta turistica, situata in zona periferica rispetto alle principali linee di flusso sotterraneo e la limitata quantità di materiali che vengono immessi nel sottosuolo non hanno allo stato presente causato fenomeni di inquinamento rilevabili. La sempre maggior cura che viene posta nella riduzione delle sostanze di provenienza esterna all'interno della grotta, responsabili in primis del degrado degli aspetti scenografici relativi alla grotta turistica stessa, sembra costituire una garanzia che nel futuro i margini di rischio possano ulteriormente diminuire. Allo stato attuale quindi non risultano fenomeni di inquinamento documentabili all'interno dell'acquifero sulfureo di Frasassi; ciò appare dovuto alla bassa pressione antropica che allo stato presente grava sull'area, in quanto al contrario l'acquifero presenta livelli di vulnerabilità piuttosto elevati. Condizioni di rischio più elevate possono essere riconosciute nelle zone esterne dell'acquifero, soggette a maggiori contatti con le acque fluviali, più prossime alla superficie topografica ed interessate dalla presenza turistica.

I motivi di interesse economico e naturalistico che ruotano intorno alle acque sulfuree inducono pertanto a suggerire la massima attenzione alla conservazione delle presenti condizioni, al fine di prevenire un innalzamento dei margini di rischio. Le ricerche condotte nella zona di Frasassi forniscono inoltre indicazioni indirette utili per la comprensione della circolazione sotterranea anche negli acquiferi non mineralizzati, ampiamente impiegati nella regione marchigiana per usi idropotabili. In questi casi infatti lo sviluppo modesto del carsismo profondo, con scarsità di grotte accessibili, non esclude la possibilità di flussi rapidi dalla superficie fino alla zona freatica.