Trong hệ sinh thái lưu vực nước ngọt luôn tồn tại những mối quan hệ qua lại giữa các sinh vàät với nhau vàø với môi trường tạo nên trạng thái cân bằng, giữ cho chất lượng nước ít bị biến động đột ngột. Tuy nhiên, các loại nước thải, chất thải khác nhau ở khu vực đều được thải trực tiếp vàøo nguồn nước làm ảnh hưởng xấu đến giá trị sử dụng nước, làm cân bằng sinh thái của lưu vực bị phá vỡ vàø nước bị ô nhiễm. Các chất bẩn trong nước thải được phân thành 2 nhóm:
- Nhóm các chất bẩn bền vững: là các chất bẩn không bị phân hủy trong một thời gian nhất định do đó chúng sẽ tích tụ lại trong nước sông sau mỗi lần xả nước thải, vàø có thể khối lượng của chúng ở hạ lưu dòng chảy sẽ bằng tổng lượng nước thải từ tất cả các miệng xã nếu chúng không tham gia vào chuổi thức ăn hay lắng xuống bùn đáy.
- Nhóm đất bẩn không bền vững: là chất bẩn bị phân hủy sinh hóa hay hóa lý theo thời gian do đó nồng độ của chùng giảm dần theo chiều dai sông vàø lại tăng đột ngột sau mỗi lần xả thải.
Một trong những tác động chủ yếu của nước thải lên hệ sinh thái thủy vực nước ngọt là làm thay đổi chế độ oxy trong đó. Khi xã vàøo sông hồ các loại nước thải có chứa chất hữu cơ dễ bị vi khuẩn oxy hóa, quá trình oxy hóa sẽ diễn ra mạnh mẽ ngay sau cống xả. Nhưng đồng thời cũng diễn ra quá trình hòa tan oxy từ khí quyển vàøo nước. Sau một thời gian nhất định, hàm lượng DO trong nước tăng lên.
Do thiếu hụt oxy, trong nguồn nước nhiều loại thủy sinh vàät không sống được. Trong nước vàø trong lớp cặn lắng đáy sẽ diễn ra quá trình phân hủy yếm khí chất hữu cơ, giải phóng nhiều khí độc cho nguồn nước như: H2S, CH4…
Việc xả nước thải công nghiệp chứa các muối kim loại năng như Cr, Cu, pb… vàøo nguồn nước sẽ tạo nên sự độc hại đối với sinh vàät. Các nguyên tố dinh dưỡng: N, P, K vàø một số khoáng chất khác như muối Ca, Mg, SiO2 …
Các loại vi khuẩn gây bệnh tồn tại trong môi trường nước thải giàu chất hữu cơ. Khi vàøo nguồn nước chúng có thể bị tiêu diệt. Tuy nhiên, một số loại vi khuẩn gây bệnh sẽ thích nghi trong điều kiện mới, chúng sẽ phát triển vàø là nguyên nhân gây bệnh dịch cho người vàø cho động vàät khác.
Sự ô nhiễm nước sông: người ta thường sử dụng các dòng sông để pha loãng nước thải. Tùy thuộc vàøo khả năng tự làm sạch của dòng sông, nghĩa là khả năng đồng hóa các chất thải mà dòng sông có thể phục hồi chất lượng ban đầu của nó. Khả năng này được xác định bởi các tính chất đặc trưng của dòng sông, nghĩa là khả năng đồng hóa các chất thải mà dòng sông có thể phục hồi lại chất lượng ban đầu của nó. Khả năng này được xác định bởi các tính chất đặc trưng của dòng sông, kể cả điều kiện khí hậu.
Quá trình tự làm sạch các chất thải hóa học hoàn toàn phụ thuộc vàøo lưu tốc của dòng sông. Trong quá trình di chuyển xuống hạ lưu, nồng độ các chất này giảm rất nhanh do lượng nước trong lưu vực chảy vàøo sông tăng lên. Có nhiều hóa chất phản ứng vàø tiêu tán do hấp thụ hoặc phân rã sinh học. Các vi khuẩn trong nước thải sinh hoạt bị giảm về số lượng do pha loãng là do điều kiện môi trường không thuận lợi cho sự phát triển của chúng như thiếu dinh dưỡng, tác động của nhiệt độ vàø quan hệ của các sinh vàät trong chuỗi thức ăn.
Sự ô nhiễm do các chất hữu cơ: Trong nước thải sinh hoạt vàø nước thải công nghiệp có chứa các chất hữu cơ khi bị vi sinh vàät phân hủy nồng độ DO của nước sông dẫn đến các loài thủy sinh bắt đầu giảm. Vì vàäy, chỉ số DO dùng để đánh giá chất lượng nước sông.
Nước sông được bổ sung oxy trước hết là do quá trình hấp thụ oxy từ khí. Như vàäy, các yếu tố chi phối quá trình tự làm sạch của một dòng sông đối với các chất thải hữu cơ là lưu lượng dòng chảy, thời gian chảy trôi, nhiệt độ nước, quá trình tái oxy.
Một dòng sông bị nhiễm bẩn do các chất hữu cơ được chia thành 4 vùng theo dòng chảy.
- Vùng phân rã: nồng độ DO giảm rất nhanh do các vi khuẩn đã sử dụng để phân hủy các hợp chất hữu cơ trong chất thải.
- Vùng phân hủy mạnh: nồng độ DO giảm tới mức thấp nhất. Ơû đây xẩy ra cả quá trình phân hủy kỵ khí bùn ở đáy sông, phát mùi hôi, nấm, vi khuẩn phát triển làm giảm BOD vàø tăng hàm lượng NH4-.
- Vùng tái sinh: tốc độ hấp thụ oxy lớn hơn tốc độ sữ dụng oxy nên DO tăng dần.
- Vùng nước sạch: nồng độ DO được phục hồi trở lại bằng mức ban đầu, còn chất hữu cơ hầu như đã bị phân hủy hết. Môi trường đảm bảo cho sự sống bình thường của các loài thực vàät vàø động vàät.