산불이 발생하게 되면 산림 내 표층토양이 일시적으로 단단해지는 등 토양의 물리성이 악화되고 이로 인해 산림의 강수저류 효과가 발휘되기 어려워진다. 뿐만 아니라 산불 발생 후 홍수기를 맞게 되면 강수로 인해 산불지역에서 탄 물질(재) 등 유기물과 토사 등이 유출되어 수질오염을 발생시킬 수 있다.
아울러 산불이 발생하게 되면 재 등 알칼리성 물질의 하천 유입 증가로 일시적인 수소이온농도(pH)가 낮아져 알카리화 될 수 있다. 또한 물 속에서 용존된 이온의 양을 파악할 수 있는 전기전도도는 유기물 및 토사의 유입으로 높아질 수 있고, 탁도도 증가하게 된다. 이러한 기작은 산사태 및 토석류 등 재해로 인한 수질오염과 유사하다.