Magazynowanie ciepła i chłodu w warstwach wodonośnych to bezpośrednia interakcja ze środowiskiem gruntowo-wodnym, gdyż to warstwa wodonośna stanowi tu przestrzeń magazynową, a nośnikiem energii jest woda podziemna. Ze względu na potrzebę ochrony zasobów wód podziemnych, każdy system korzystający z nich bezpośrednio powinien być systemem zrównoważonym - woda pobrana z warstwy wodonośnej powinna w całości zostać zatłoczona do tej samej warstwy w ramach poboru zwrotnego. Pobór, zwłaszcza znaczący, wód do celów innych niż wymiana ciepła, jeżeli jest konieczny, najlepiej żeby odbywał się poza obrębem magazynów, gdzie woda występuje w temperaturze naturalnej i równowadze chemicznej z materiałem budującym warstwę wodonośną. Z tego też powodu systemy ATES nie powinny być lokalizowane w strefach dopływu wód podziemnych do istniejących lub planowanych ujęć wód pitnych. 

Ustawa Prawo wodne (dalej: PW) w art. 130 dopuszcza możliwość zakazania lub ograniczenia wykonywania robót lub czynności obejmujących lokalizowanie pomp ciepła i akumulatorów ciepła warstwy wodonośnej na terenie ochrony pośredniej ujęć wód podziemnych ze względu na zagrożenie „przydatności ujmowanej wody lub wydajności ujęcia”. Zgodnie z art. 140 PW ustanowienie takiego zakazu w celu ochrony wód przed degradacją możliwe jest również na obszarach ochronnych w rozumieniu art. 139 PW, czyli ustanowionych na mocy prawa miejscowego. Należy przypuszczać, że ograniczenia takie muszą wynikać z lokalnych warunków użytkowania warstwy wodonośnej i uzasadnionych obaw, że w takich warunkach systemy ATES mogłyby oddziaływać niekorzystnie na jakość lub zasoby wód podziemnych.

Jest natomiast bardzo mało prawdopodobne, żeby niskotemperaturowe systemy ATES mogły niekorzystnie oddziaływać na złoża wód leczniczych czy termalnych, które co do zasady powinny cechować się stabilnością składu chemicznego oraz właściwości fizycznych, w tym temperatury, ale zlokalizowanych poniżej zakładanej strefy funkcjonowania niskotemperaturowych magazynów w użytkowych poziomach wodonośnych. W obrębie wyznaczonych obszarów z potencjałem dla ATES znalazło się kilkanaście złóż wód leczniczych, które w większości zostały udokumentowane na głębokości większej niż 200 m p.p.t., tj. poniżej zakładanej w projekcie granicy lokalizowania takich magazynów. Złoża występujące na mniejszych głębokościach zlokalizowane w Inowrocławiu, Kołobrzegu, Świnoujściu, Wieńcu-Zdroju oraz Kotowicach objęte są w większości przypadków (poza złożem w Kotowicach) koncesjami na wydobycie kopaliny i posiadają ustanowione obszary górnicze, które stanowią przestrzeń objętą koncesją na działalność wydobywczą. Obecnie wszelkie wiercenia w obrębie obszarów górniczych takich wód mogą być wykonywane jedynie po uzyskaniu decyzji zatwierdzającej plan ruchu zakładu wykonującego roboty geologiczne wydanej przez właściwy urząd górniczy po uprzedniej analizie oddziaływania przedsięwzięcia na złoże. Decyzja taka nie zostanie wydana, jeśli planowane prace mogłyby zagrozić  stabilności składu chemicznego i/lub temperaturze eksploatowanych wód.

Różnice temperatury mogą powodować zmiany w składzie chemicznym wód, ponieważ temperatura odgrywa bardzo ważną rolę w rozpuszczalności minerałów, kinetyce reakcji chemicznych, utlenianiu materii organicznej, procesach redoks oraz sorpcji-desorpcji anionów i kationów. Wprawdzie zmiany temperatury stosowane w niskotemperaturowych systemach ATES, nie przekraczające na ogół 15°C, wydają się nie mieć prawie żadnego wpływu na zawartość i formę głównych składników chemicznych wód, jednak wrażliwość warunków redoks na niewielkie zmiany temperatury, a zwłaszcza zwiększona mobilność niektórych mikroskładników, np. arsenu, obserwowana w eksperymentach laboratoryjnych opisywanych w literaturze, wskazują na konieczność dalszych badań i ciągłego monitorowania wód w rejonach funkcjonowania systemów ATES. Ze względu na zupełny brak danych dotyczących funkcjonowania tego typu systemów w Polsce, niezbędne jest zaprojektowanie instalacji pilotowych w lokalizacjach o typowych dla kraju warunkach hydrogeologicznych i przeprowadzenie przynajmniej kilkuletnich obserwacji pracy takich systemów. Wydaje się jednak sensowne i potwierdzają to już obecnie dostępne publikacje, że podczas pracy systemu ATES należy w miarę możliwości unikać kontaktu użytkowanych wód z powietrzem atmosferycznych, co zapobiegnie zmianom potencjału utleniająco-redukcyjnego, które zwłaszcza w powiązaniu ze zmianami temperatury, mogą prowadzić do wytrącania się związków słabo rozpuszczalnych i kolmatacji instalacji.    

Kolmatacja w systemach ATES znacząco wpływa na ich wydajność i koszty eksploatacji, może prowadzić do całkowitego zablokowania niezbędnego przepływu wód na wymiennikach ciepła lub/i w strefie filtrowej zwłaszcza otworów zatłaczających. Zrozumienie mechanizmów biologicznych, chemicznych i fizycznych tego procesu jest kluczowe dla opracowania skutecznych strategii zapobiegawczych i konserwacyjnych. Dalsze badania nad interakcjami pomiędzy mikroorganizmami, warunkami środowiskowymi oraz procesami biochemicznymi mogą przyczynić się do bardziej precyzyjnego przewidywania i ograniczania kolmatacji. Zastosowanie zaawansowanych technologii monitorowania i modyfikacji systemów ATES (zarówno nisko i wysoko temperaturowych) pozwoli nie tylko zwiększyć ich efektywność, ale także przyczyni się do upowszechnienia tego typu magazynowania energii cieplnej, co z kolei pozwoli na efektywne wykorzystanie zrównoważonych źródeł energii cieplnej w ciepłownictwie sieciowym oraz redukcję zanieczyszczeń pochodzących ze spalania paliw kopalnych i "alternatywnych" w ciepłownictwie indywidualnym.