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.   

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.