生活污水及工业废水中所含的有机物排入水域后，在微生物的作用下分解、消耗水中的溶解氧（DO），而引起的污染。溶解氧下降会影响水中生物的生存；溶解氧耗尽后，有机物在厌氧条件下分解，会放出硫化氢、甲烷、氨等难闻气体，污染环境。故溶解氧的多少是评价水质的一项重要指标，生化需氧量（BOD）则是表征水体受到有机污染的主要标志。有机质污染的数学模型，就是要建立并求解DO-BOD的扩散输移方程。

河流有机污染的模型最早是1925年斯特里特（H.W.Streeter）及费尔普斯（E.B.Phelps）建立的，后经基特里尔（F.W.Kittrell）等人的不断补充与修正，坎普（T.R.Camp），多宾斯（W.E.Dob-bins）及德斯南克（R.Dresnack）等人对一维恒定水流，提出了如下的微分方程：

有机污染

第（1）式为有机污染物的质量平衡方程或移流离散降解方程，第（2）式为溶解氧的质量平衡方程或移流离散复氧方程。式中，L为生化需氧量浓度；D_L为纵向离散系数，单位为米²/秒；k_I为有机质耗氧系数，单位为1/秒；k₃为污染微粒沉降系数，单位为1/秒；L_a为生化需氧量沿河加入速度，单位为吨·秒^－1·米^－3；C为溶解氧的浓度；Cs为溶解氧的饱和浓度；K₂为复氧系数，单位为1/秒；K₂（C_s－C）为复氧量，它与缺氧量（C_s－C）有关；P为光合作用的增氧速度，单位为吨·秒^－1·米－³；R为底泥耗氧及水生物呼吸耗氧的速度，单位为吨·秒^－1·米^－3；V为断面平均流速。

方程中的参数通过实验及现场观测或配合分析计算确定，其值是否正确，直接影响到模型的可靠性。至今这方面的研究工作仍极为活跃。

一般说来，河流模型比较能反映实际，而湖、海的模型比较复杂，可靠性差。水质模型的维数，主要取决于所研究的范围及水体中污染物的混合情况，一般使用一维或二维的模型已足够了。