6.1 水体中需氧性有机污染物和水体自净
6.1.1 降解和需氧污染物
含碳有机物在自然界中大量存在，它们都是在生命活动中通过负熵过程产生的，因而也都是还原性的和热力学不稳定的，通过各种环境因素作用，可能由大分子转化为小分子或由结构复杂的分子转化为简单分子，乃至彻底地转为无机物分子，这就是所谓的降解过程。一般所说的降解可依环境因素的不同而划分为三大类：①生物降解——靠生物机体的作用；②光化学降解——需要有光能介入的非代谢性降解；③化学降解——靠化学试剂化学作用而发生降解。三类降解机理的相对重要性固然与有机物本性有关，但与其所在介质的性质也有密切关系。如光化学过程在大气中最为重要，但在土壤中发生的可能性最小；对存在于水体和土壤中的有机化合物来说，生物降解往往是决定该化合物最终归宿的最重要过程。各种有生命机体都有降解化学物质的能力，但由于微生物有着繁多的种类和很快的代谢速率，所以由这些还原者引起的生物降解作用具有特别重要的意义。
对化学物质降解行为进行研究，可以确定其在环境中是否有相当长的滞留时间，以使迁移过程得以发生；如果停滞在某一圈层之中，又是否可能因降解而产生毒性更大的中间产物等。总的说来，降解作用是关系到化学物质环境归宿的一个重要因素。
存在于水体中的有机物在发生生物降解过程中需要耗用水体中的溶解氧（需将氧分子作为有机物脱氢氧化过程中的受氢体），故又将这类有机物称为需氧污染物。
6.1.2 有机污染物来源及有关水质指标
在天然水体中本来就存在着相当数量的天然有机残体。如表6－1所列的就是有关生命物质降解产物的一份调查资料，虽然内容已经大大压缩和简化，但也包括了天然水中已被发现和鉴定过的许多特殊有机化合物。表6－2则给出了海水中有机化合物平均浓度一览表。
水体中需氧污染物的人为来源主要有生活污水、牲畜污水及食品、造纸、制革、印染、焦化、石油化工等工业废水。从排水的量上看，生活污水是需氧污染物质的最主要来源。目前国外不少城市的生活污水人均已达600L/d，也正是生活污水中的需氧有机物使流经世界上各大城市的河流遭受严重污染。
由于水体中有机污染物种类繁多，不可能逐一测定每一种有机物质的含量和耗氧量，又因为有机污染物的主要危害是消耗水中溶解氧的含量，所以在实际工作中一般采用下列“非专一性参数”来作为水中耗氧有机物的指标：①生物化学需氧量（BOD）；②化学需氧量（COD）；③总需氧量（TOD）；④总有机碳量（TOC）。对于单一化合物，则可以通过化学反应方程进行计算，以求得其理论需氧量（ThOD）或理论有机碳量（ThOC），在这些参数中，BOD和COD是天然水、用水、废水的经常性必测水质指标。
现考虑浓度为1mg/L的邻苯二甲酸氢钾纯水溶液，从理论上计算该有机物被彻底氧化为CO2和H2O时需要消耗多少氧气。首先写出氧化反应方程：
2KHC6H4（COO）2 15O2=16CO2 5H2O K2O
由此可以算出水中所含该有机物全部被氧化后，水中溶解氧将降低1.175mg/L这样一个浓度数值，也就是该水溶液的理论耗氧量ThOD为1.175mg/L。由上列方程还可以计算出水中邻苯二甲酸氢钾内全部的含碳量，即理论有机碳ThOC值相当于0.47mg/L。我们还可以说，对浓度为1mg/L的邻苯二甲酸氢钾的纯水溶液，有ThOD/ThOC=1.175/0.47=2.5的比值。