A、空气中含有氧气、氮气、二氧化碳、稀有气体等物质属于混合物，故A错；

B、自来水中含有水、消毒剂等物质属于混合物，故B错；

C、矿泉水中含有水和多种矿物质，属于混合物，故C错；

D、蒸馏水是由水一种物质组成，属于纯净物，故D正确．

故选D．