污染物投入水体后，使水环境受到污染。污水排入水体后，一方面对水体产生污染，另一方面水体本身有一定的净化污水的能力，即经过水体的物理、化学与生物的作用，使污水中污染物的浓度得以降低，经过一段时间后，水体往往能恢复到受污染前的状态，并在微生物的作用下进行分解，从而使水体由不洁恢复为清洁，这一过程称为水体的自净过程。

水体的自净过程十分复杂，受到很多因素影响。从机理上看，水体自净主要由下列几种过程组成。

(1)物理作用物理作用包括可沉性固体逐渐下沉，悬浮物、胶体和溶解性污染物稀释混合，浓度逐渐降低，其中稀释作用是一项重要的物理净化过程。

(2)化学和物理化学作用污染物质由于氧化还原反应、酸碱反应、分解和化合以及通过吸附和凝聚等作用而使污染物质的存在形态发生变化和浓度降低的过程即化学和物理化学净化过程。

①吸附和凝聚通过水体中的无机胶体、复杂的次生黏土矿物和含有以腐殖质为主的有机胶体对污染物的吸附和凝聚，并随水流扩散迁移至远方，使水体达到部分净化。一般在
没有人为污染情况下，天然水体中的污染物经过重力沉降和胶体吸附作用后可去除大半，余下来的溶质主要由微生物参与的氧化还原反应来去除。

②酸碱反应纯水应是中性的，一般天然水的pH在6～8之间。水体在不同pH条件下对污染物均有去除作用，但方式是不同的。某些元素在强酸条件下可以形成易溶化合物，故可随水漂移而稀释。而在中性或碱性环境中，某些元素容易形成难溶化合物而沉降。这两种反应虽一为溶解，一为沉淀，但均达到了从水体中去除杂质离子的目的。但是天然水的环境以接近中性为主，强酸、强碱条件下的去除杂质离子，在水体自净过程中没有什么实际意义。

至于能影响溶液酸碱度的二氧化碳，它属于水体中正常的溶质，虽在其溶解量过大时，会造成腐蚀性危害，但在一般情况下，它对调整水中矿物质的含量方面还是有用的。

③氧化还原反应氧化还原反应在河流的自净过程中起着重要的作用，溶解氧是主要的氧化剂。流动的水体依靠其表层滚滚的波涛将大气中的氧不断溶入，水体表面的污染物与氧发氧化反应。某些重金属离子可由氧化而生成难溶物沉淀析出（如Fe、Mn等），S2-可被氧化为SO2-4E而随水迁移。还原反应对水体自净有时也起到一定的作用，这一反应多在微生物的作用下进行。

(3)生物作用由十各种生物(藻类、微生物等)的活动，特别是微生物对水中有机物的氧化分解作用使污染物降解。它在水体自净中起非常重要的作用。

上述过程会引起溶解氧大量消耗，如果大气氧不能及时补充，出现缺氧状况将使水质变坏。当溶解氧不足时，好氧微生物迅速减少，一切反应都在厌氧微生物作用下进行，有机物质不能完全分解，出现许多还原物质。例如生活污水排出的许多物质。如淀粉、脂肪和蛋白质等本是无毒的，但之所以会引起水质恶臭，就是因为它们在水中发生厌氧分解的缘故。

从另一个角度来看，在缺氧处发生的还原作用也是使大分子物质降解的一种途径，并且有些物质在还原条件下往往形成微溶或难溶的化合物，从而减少了这类毒物在水中的浓度，例如重金属Hg和As等形成难溶的硫化物，如HgS、CdS、As2S3等，所以还原反应构成了水体自净的另一个侧面。

另一方面，微生物有时也可能起到加剧污染危害的作用，如在缺氧条件下，某些厌氧细菌可以把水中或淤泥中某些金属从无机化合物转化为有机化合物，如把无机汞转变为甲基汞所产生的严重问题就是一个典型例子。

了解水体生物净化作用及影响因素（微生物种类、溶解氧数量、水温、太阳辐射、水流方式、流量、流速、污染物的性质、浓度和时间），依靠人力调整水体的净化条件，使净化作用得以加速进行，这就是研究污水处理方法的中心理论基础。

水体中的污染物的沉淀、稀释、混合等物理过程，氧化还原、分解化合、吸附凝聚等化学和物理化学过程以及生物化学过程等，往往是同时发生，相互影响，并相互交织进行。一般说来，物理和生物化学过程在水体自净中占主要地位。