水體自凈是環(huán)境科學中的重要研究課題，同水體污染的研究密切相關。建立關于水體自凈過程規(guī)律的通用數(shù)學模式將有助于控制水體污染。對不同水體進行考察并掌握各種水體的自凈規(guī)律，就能充分利用水體自凈能力，減輕人工處理污染的負擔，保證水體不受污染，并據(jù)此安排合理的生產(chǎn)布局和以的方法控制和治理污染源。

　　在河水的自凈過程中可見，隨著水體中有機物和懸浮狀態(tài)固形物濃度的逐漸降低，氨態(tài)氮和硝酸鹽的量大增。生物相的變化，首先是異養(yǎng)茵大量繁殖并出現(xiàn)高峰，然后是吞食細菌的原生動物出現(xiàn)高峰，后是依靠氮磷等無機營養(yǎng)物為生的藻類出現(xiàn)高峰。溶解氧濃度隨著微生物氧化分解作用大量消耗而很快降低到點，隨后由于有機污染物礦化、水面復氧和藻類光合作用，使溶解氧濃度逐漸升高。

　　水體自凈(self-purification)指的是受污染的水體由于自然的作用，使污染物濃度逐漸降低，后恢復到污染以前狀態(tài)的過程。自然水體，尤其是快速流動、O2充足的水體對有機或無機污染物的自凈能力更強。水體的自凈作用包括物理、化學、生物等方面的作用。物理作用指水體中可沉降性固形物逐漸下沉，懸浮物、膠體和溶解性污染物稀釋混合，污染物濃度逐漸降低的過程。化學作用包括水體中物質(zhì)的氧化還原、分解、化合、吸附和凝聚等。生物作用主要指水體中微生物對污染物的氧化分解，它在水體自凈中起著非常重要的作用。微生物在水體自凈中的生物學和生物化學作用，包括具有莢膜的細菌對污染物質(zhì)的吸附、沉降作用，好氧菌對有機物質(zhì)的降解作用，原生動物對細菌的吞噬作用，噬菌體對宿主的裂解作用，藻類對無機元素的吸收利用，以及浮游動物和一系列后生動物通過食物鏈對有機物質(zhì)的攝取和濃縮作用

　　在水體自凈過程中，起初水體中細菌代謝活躍，生長旺盛。但經(jīng)過一段時間或流過一段距離，有機物被分解，濃度降低，可供異養(yǎng)細菌作為碳源的物質(zhì)減少，日光照射、水溫以及pH值等條件不適于細菌生長，以及原生動物和后生動物對細菌的捕食作用，細菌死亡率增加，數(shù)量下降。

　　水體的自凈能力是有限的。當水體中有機物濃度很高時，異養(yǎng)微生物便會大量繁殖，它們的好氧呼吸消耗大量氧氣，導致水體缺氧，從而使好氧微生物的活動受到限制，厭氧微生物開始活躍生長。厭氧微生物不能使有機物*氧化，但可在無氧的條件下分解蛋白質(zhì)等含硫有機物，產(chǎn)生許多具有惡臭的中間代謝產(chǎn)物，如腐氨、尸胺以及H2S、CH4、CO2、NH3等。H2S遇鐵可產(chǎn)生黑色的硫化鐵沉淀，于是使水體變黑發(fā)臭。

　　物理過程：指污染物在水體中的混合稀釋和自然沉淀過程。混合稀釋：紊動擴散（污染物自高濃度向低濃度區(qū)轉移）；移流（水流推動）；離散（水流方向橫斷面上流速分布不均勻而引起分散）。湖、庫水混合方式分紊動混合（風力和水利坡度作用產(chǎn)生），對流混合（湖水密度差異產(chǎn)生）。影響生物自凈作用的關鍵是：溶解氧的含量；有機污染物的性質(zhì)；濃度以及微生物的種類、數(shù)量等。河流中影響污染物輸移的主要的物理過程是對流和橫向、縱向擴散混合。