하천·호소·해역 등의 자연수역에 인위적 또는 자연적 요인에 의해 가해진 오탁(汚濁)물질이 그 수역 속에서 자연히 그 농도가 감소되는 작용. 자연정화작용(natural purification)이라고도 한다.

자정작용이 일어나는 요인으로는 희석·확산·침전 등의 물리적 작용, 산화·환원·흡착·응집 등의 화학적 작용, 수중의 여러가지 생물에 의해 분해되는 생물적 작용을 들수있다.

자정작용에 따라 유기물이 미생물분해되면 수중의 용존(溶存)산소가 소비되고, 용존산소의 농도가 감소하면 농도기올기에 의해 공기 중에서 하천속으로 산소가 공급된다.

이것을 재폭기(再曝氣 ; reaeration)라 한다.

H.W.스트리터와 E.B.펠프스는 이 현상을 다음 식으로 나타냈다.

여기서, L은 BOD 농도, C는 용존산소농도, C*는 포화용존산소농도, t는 흘러내리는 경과시간이다.

①,② 식 모두 흘러내리는 데 따른 확산은 무시한다.

①식은 BOD의 감소속도를 나타내는데, 분해 및 침강등을 합한 속도상수 K는 자정 계수(seIf-purification coefficient)라고한다.

②식의 K는 미생물의 정화작용에 수반되는 산소소비속도를 나타내며, 탈산소계수(deoxygenation coefficient)라고 한다.

Ka는 재폭기계수이다.

①식의 L은 1차 반응이므로 지수함수적으로 단조(單調)감소한다.

②식 의 C는 최초에 감소하고, 어느 유하시간(流下時間)을 넘으면 다시 증가해 원래의 용존산소농도로 회복된다.

따라서 C는 유하시간에 대해 현수상(懸垂狀)의 곡선이 된다.

이것을 용존산소 수하곡선(垂下曲線)이라고 한다.