水体自身循环更新周期是很长的，地下水更新周期要1400 a；湖泊要17 a。1977年联合国水问题大会中，科学家估算的各水体的循环更新周期，如表3.3.3所示。只有大气水最活跃，只要8 d更新一次。任何水体对进入的污染物质，都具有一定承受能力，即所谓环境容量。污染物质进入水体后，通过在水中的物理作用、化学作用和生物作用，使污染物质的浓度和毒性，经过一定时间逐渐降低到允许范围，称之为水体自净作用。
表3.3.3 全球各种水体更替周期
水体自净作用是一个复杂的过程，按作用机理可分为物理作用、化学作用和生物作用。物理作用，主要指污物在水体中的混合、稀释、扩散、挥发、吸附、沉淀等过程，物理作用与水体环境的温度、流速、流量等有关，也与污染物质自身性质有关，物理作用在海洋、江河等大型水体作用显著。化学作用是污物在水体中以离子或分子状态迁移，或动态转化，发生的化学作用包括：酸碱中和、氧化还原、分解化合、吸附解吸、溶胶凝胶等作用过程，使污物分解转化解毒。生物自净是污染物质经水中微生物的吸收，降解而消失或浓度降低的过程，主要作用是生物分解、生物转化和生物富集后沉淀等。
进入水体的碳水化合物、脂类物质、蛋白质以及碳氢化合物主要通过生物、化学作用进行降解，使之转化、挥发或沉淀。重金属污染主要经过物理、化学作用后沉入底泥。已经污染的水体治理都是困难的，尤其是地下水污染，几乎是不可能治理或者是需巨额花费。因此查清污染渠道切断污染源，保护水体不受污染是最重要的环境保护。