5.2.1.1 水体的自净
天然淡水水体是人类生活和工业生产用水的水源，也是水生动、植物生长繁殖的场所。在正常情况下，各种水体有各自的生态系统，以河流为例：土壤中动、植物残体及生活污水、工业废水等排放入河流后，水中细菌由于有丰富的有机营养而大量生长繁殖。随着有机物含量逐渐降低，藻类含量逐渐增多，原生动物以细菌和藻类为食料而大量繁殖，成为轮虫和甲壳动物的食料。轮虫和甲壳动物大量繁殖为鱼类提供食料。鱼被人食用，人的排泄物及废物被异养细菌分解为简单有机物和无机物，同时构成自身机体。随后各种生物又按前述次序循环。这种河流中的生物循环构成食物链。食物链如下：
食物链中各种生物与它们的生存环境之间通过能量转移和物质循环，保持着相互依存的关系，这种关系在一定的空间范围和一定时间内呈现稳定状态，即保持生态平衡。
污染物质进入水体后，使水体受到污染。但是，自然环境包括水环境对污染物质都具有一定的承受能力，即所谓环境容量。水体能够在其环境容量的范围内，经过水体的物理、化学和生物的作用，使排入污染物质的浓度和毒性随时间的推移，在向下游流动的过程中自然降低，称之为水体的自净作用。也可简单地说，水体受到污染后，靠自然能力逐渐变清洁的过程称为水体的自净。当排入水体的废水浓度小于水体的“自净容量”时，水中的植物和动物都可以正常生存并有利于人类；当排入水体的废水浓度大于自身的“自净容量”时，正常生物循环或生态平衡将被破坏，水体就会遭到污染。
5.2.1.2 水体的自净过程
水体的自净过程很复杂，按其机理划分如下。
1.物理过程
物理过程包括稀释、混合、扩散、挥发、沉淀等过程。水体中的污染物质在这一系列作用下，其浓度得以降低。稀释和混合作用是水环境中极普遍的现象，又是比较复杂的一项过程，它在水体自净中起着重要的作用。
2.化学及物理化学过程
污染物质通过氧化、还原、吸附、凝聚、中和等反应使其浓度降低，这就是化学及物理化学过程。
3.生物化学过程
生物化学过程是污染物质中的有机物，由于水体中微生物的代谢活动而被分解、氧化并转化为无害、稳定的无机物，从而使浓度降低的过程。总之，水体的自净作用包含着十分广泛的内容，任何水体的自净作用又常是相互交织在一起的，物理过程、化学和物化过程及生物化学过程常常是同时同地产生，相互影响，其中常以生物自净过程为主，生物体在水体自净作用中是最活跃、最积极的因素。(www.xing528.com)
水体自净过程大致如下（见图5.3）：
（1）有机污染物排入水体后被水体稀释，有机和无机固体物沉降至河底。
（2）水体中好氧细菌利用溶解氧把有机物分解为简单有机物和无机物，并用以组成自身有机体，水中溶解氧急速下降至零，此时鱼类绝迹，原生动物、轮虫、浮游甲壳动物死亡（见图5.4），厌氧细菌大量繁殖，对有机物进行厌氧分解。有机物经细菌完全无机化后，产物为CO2、H2O、
、NH3和H2S，NH3和H2S继续在硝化细菌和硫化细菌作用下生成
和
。
（3）水体中溶解氧在异养菌分解有机物时被消耗，大气中的氧刚溶于水就迅速被消耗掉，尽管水中藻类在白天进行光合作用放出氧气，但复氧速度仍小于耗氧速度，氧垂曲线下降。在最缺氧点，有机物的耗氧速度等于河流的复氧速度。再往下流的有机物渐少，复氧速度大于耗氧速度，氧垂曲线上升。如果河流不再被有机物污染，河水中溶解氧恢复到原有浓度，甚至达到饱和（见图5.5）。
（4）随着水体的自净，有机物缺乏和其他原因（例如阳光照射、温度、pH值变化、毒物及生物的拮抗作用等）使细菌死亡。
图5.3 河流污染和自净过程
图5.4 河流污染对水生生物的影响
图5.5 污染河流中氧浓度昼夜变化示意图
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