水体受外来杂质污染后，由于自然界各种物理、化学和生物学因素的综合作用，使污染逐渐消除，恢复或部分恢复到原先状况，称为水体自净。这个过程称为水体自净过程，主要包括稀释作用、吸附与沉降、挥发逸散、中和作用、有机物分解、病原体死灭等几个方面。

(1) 稀释作用： 废水排入流动的水体后，主要靠水体湍流运动形成涡流扩散，使废水与水体混和，污染物逐渐被稀释。港湾水体受潮汐影响，海洋湖泊受风力作用，深水湖泊因表底水温差而使水体上下对流，这些都有利于混和与稀释。此外由于废水与接纳水体两者的水温往往有差别，或因溶解性盐类等含量不同，也可导致废水与水体间发生混和扩散。稀释作用的结果使废水中各种有害物质浓度逐渐降低，特别是一些不易被水中微生物氧化分解的污染物质，如重金属盐类，一些无机化合物以及形成色、嗅、味的污染物质，排入水质后主要靠稀释作用达到水体净化，并在一定条件下有可能使其浓度降到难以检出或不足以引起毒害作用的程度。

地面水体的稀释能力，因其流速、流量、河床形状等因素而不同。流速快、流量大、河床弯曲的河流其稀释作用较强。此外河水流量与排放废水量的比率，废水排出口的位置和构造等，也会影响稀释过程。欲了解废水被稀释情况，可于废水排出口下游不同距离河流的断面上取水样进行水质检验。在水质监测中也常选择原废水的某种主要成分作为观察指标，观察这种物质在水中的变动情况。

(2) 吸附与沉降： 废水中的悬浮物进入水体后，在重力作用下可逐渐下沉。沉降作用与悬浮物的比重、颗粒大小、水流速度等有关。沉降作用也可使附着于悬浮物的一部分微生物和寄生虫卵随之下沉。湖泊与水库因水流缓慢，此种沉降作用更为明显。除重力沉降外，还可通过吸附沉降，即悬浮或溶解状态的污染物被水中的胶状物质、悬浮微粒、浮游生物等所吸附吸收，随之而沉降。如DDT、六六六等农药就容易吸附沉降，有些污染物如砷化合物易与水中的氧化铁、硫化铁等结合而发生共沉降。

沉降虽是水体自净的一个方面，但污染物沉降至水底沉积物(底质)中后，在某些情况下仍是潜在的污染源。大量有机物沉积于水底后，由于水底缺乏溶解氧，有机物进行厌氧分解;在未完全分解或无机化以前，如遇水体流量猛增，水底沉积物可被水流冲起，重新进入水体，引起再次污染，当再氧化分解时又将消耗溶解氧。因此，当污染物从水面向底层转移时，水体污染暂时被清除，但潜在的危害并未完全消除，这一现象应引起充分的重视。

(3) 挥发逸散： 污染水体的一些挥发性物质，如酚类、金属汞、二甲基汞、硫化氢、氰氢酸等，在阳光和水流搅动等作用下，可部分挥发逸散而进入大气，且又可随降水再返回水体。

(4) 中和作用： 天然水中常含有长石、粘土等硅酸盐矿物及石灰石等的微粒，对酸性废水有一定的中和作用，反应式如下：

天然水中混悬的二氧化硅微粒和溶解的二氧化碳，对碱性废水有中和作用，反应式如下：

SiO₂+2(Na，K)OH→(Na，K)₂SiO₂+H₂O

CO₂+2(Na，K)OH→(Na，K)₂CO3+H₂O

此外，酸性和碱性废水相遇时也可中和一部分。但这些中和作用都有一定限度，如排入的酸性或碱性废水过多，仍将改变水质的pH值。

(5) 有机物分解： 有机物在微生物的作用下分解成无机物，称为生物性降解;有些有机化合物也可通过水解、氧化、还原等反应分解，称为化学性降解。生物性降解过程可分为需氧和厌氧两种类型，参与分解作用的主要有水栖细菌、真菌、藻类、原虫及其他单细胞和多细胞低等生物。在需氧分解中，含有硫、磷、氮、碳等的有机化合物分解成为硫酸盐、磷酸盐、硝酸盐和二氧化碳等无机物，这些产物较稳定，没有特殊的臭气，且分解得比较快。如水体中溶解氧缺乏，则有机物在厌氧细菌作用下分解，分解产物为硫化氢、硫醇、氨、甲烷等，往往有难闻的臭气，性质也不太稳定，遇溶解氧能继续被氧化，消耗水中的溶解氧。厌氧分解过程比较缓慢，有些严重污染的河流或水沟发臭发黑，主要是由于水中缺氧，有机物在厌氧状态下进行腐败的结果。微生物对水中污染物质的分解转化，在一般情况下可使污染物质的毒性降低，但亦有使污染物质的毒性反而增加的，如无机汞通过生物甲基化作用可转化成毒性较强的甲基汞(见“汞污染”条)。

在有机物消耗水中溶解氧的同时，由于水中溶解氧含量不呈饱和状态，空气中的氧可通过水面不断溶解补充到水体中去，这一过程称为“复氧作用”。复氧作用是使水体污染达到自净的必要过程。急流和起伏不平的河床，以及风力引起的波浪，都可使复氧过程加强。水中溶解氧的补充，也可由降水和清洁的支流带入溶解氧。此外，如水体中生长有水生植物，它们在光合作用下放出氧，也是水体溶解氧的来源。

水体污染后的自净过程，可从无机氮的形态中反映出来。由于蛋白质等有机含氮化合物先分解成氨，然后逐步转化成为亚硝酸盐和硝酸盐，而硝化细菌必须有足够溶解氧存在时才能生长繁殖，所以污染水体中氨含量较高，而无亚硝酸盐和硝酸盐。随着自净过程的进行，如无新的污染物进入，则水体中氨的含量逐渐减少，而亚硝酸盐和硝酸盐逐渐增多。此外，自净过程也可从水体生化需氧量和化学需氧量的逐渐降低和溶解氧含量的逐渐回升反映出来。

(6) 病原体死灭： 水体受污水中微生物污染后，由于阳光的照射，水生生物间的拮抗作用，噬菌体的噬菌作用，以及不适宜的生活环境等因素的影响，微生物可逐渐死亡，一般情况下病原微生物的死亡更快些。但目前对污水中微生物进入水体后的繁殖规律还不十分清楚，且不同种类的微生物所需要的生存和繁殖条件不同，各种水体本身的性状也有所差别，因而微生物在水体中的消长情况也很不相同。寄生虫卵进入水体后，除血吸虫、肺吸虫、姜片虫等能在水中孵化外，其它大都先沉入水底，随后逐渐死亡。

上述主要是指江河水体的自净，其他水体的自净各有其特点。如湖泊和水库水流缓慢，使悬浮物易于沉降，水质较易澄清，水中微生物含量也可降低; 但由于水流缓慢，污水排入后的混和与稀释过程较差。湖泊或水库水愈浅，则复氧作用愈强，对有机污染物的自净能力也愈大;但过浅时，风浪可冲起水底淤泥，使水质变浊并再次受到污染。如有大量生活污水不断直接排入，或大量的城市污水仅经过一级或二级处理即排入湖泊内，由于此等污水中含有大量的氮和磷，因而可使水体富营养化(见“水体富营养化”条)。水体一旦形成富营养化后，欲通过自净恢复到原来的面貌是极为缓慢的。地下水由于所处环境与地面水不同，如不易接触到大气，溶解氧含量低，受不到阳光照射，微生物少，流速缓慢等，因此自净作用较弱。污染物一旦进入地下水，会长时间得不到消除。

水体自净是自然界的一个有利因素，但是水体的自净能力是有限的，超过负荷即不易达到自净，同时有些“自净”仅是将污染物由水相转移至底质内，继续存在潜在的危害。所以决不能仅依赖水体的自净过程而忽视对废水排放前的净化处理。