地表水主要包括江河、湖庫和海洋等。地表水的污染首先是化學物質污染，如各種有機物、無機物及金屬離子等。其污染的重要特征之一是通過生物化學作用，許多化學污染物將轉化成生物性污染，導致水體自凈功能的喪失和水生生態系統的破壞，產生“富營養化”現象。
一、水體污染物與來源
水體的污染物包括有機物和無機物。
有機污染物主要來自生活污水、工業廢水、地表徑流、降水降塵、水生動植物分解以及養殖餌料等。在雨季，大量的雨水將地表層的有機物沖刷進入水體，構成湖水中有機物的主要來源。在旱季，降雨較少，湖水主要靠地下水補給，補給水中的有機物濃度較低。排入水體中的有機物分為易降解有機物和難降解有機物兩種，易降解部分能很快被微生物利用，難降解部分除腐殖質和纖維素之外，大多為毒性比較大的有機物，易在水體中積累，導致長期毒理效應。
無機污染物除氮和磷外，還可能有各種金屬離子甚至重金屬離子。排入水體中的氮主要有有機氮、氨氮和硝態氮幾種形式，城市污水及工業污水即使是達標排放也會有相當數量的氮、特別是硝態氮排入水體，值得注意的是，化肥的使用和氮素的流失是水體中氮素的重要來源之一。磷的主要來源有3個方面，即城市污水和工業廢水、含磷礦物（如磷灰石）、農田排水以及大氣沉降。水體中的重金屬污染除由于特殊的地址條件造成背景濃度高以外，絕大多數情況是人類活動造成的。其主要污染源是采礦廢水和工業廢水，特別是冶煉廢水和化工行業廢水。重金屬離子主要通過懸浮顆粒的吸附和輸送進入水體，進而產生沉淀，沉積于底泥中。
此外，湖泊水庫除上述污染物外，還由于懸浮泥砂的進入造成泥砂淤積，其來源包括周圍徑流和河流輸送，在水土流失嚴重地區，湖泊水庫的泥砂淤積現象非常嚴重，由此導致（包括金屬、營養鹽和有機物等）污染物積累增加，另外導致湖泊水庫容積損失，對航道、水電站、水輪機部件及下游河道的沖刷等都有不利影響。
二、地表水污染的特征與危害
（1）湖泊水庫的污染特征及危害
在湖泊水庫中，有機污染物是微生物的電子供體，易降解性有機物能迅速被微生物降解，導致水體溶解氧下降，對水體中的微生物生態和魚類都有一定影響。另外，有機物分子可吸附在黏土顆粒表面，使顆粒表面的Zeta電位發生改變，通過靜電吸引和絡合而吸附金屬離子Mg2+、Ca2+、Mn2+、Cu2+以及其他的重金屬離子，影響這些物質的遷移、儲存和釋放等。
湖泊水庫中的氮和磷是浮游植物合成蛋白質、葉綠素的元素，是引起藻類大量生長和富營養化的關鍵因素之一。
有機氮、氨氮、硝態氮與微生物細胞之間的轉化有著復雜反應關系。湖泊、水庫及河流中，氮素的轉化即遵循氮素循環的基本原理。氮素是在水體中存在形式多樣，是衡量湖泊水庫營養狀態的關鍵元素之一。另外，富營養化與磷的關系也極為密切，研究表明磷是藻類生長速率的主要限制性元素。
磷在水體中以正磷酸鹽、聚合磷酸鹽和有機磷3種化學形態存在，其存在形態又可分為溶解態、懸浮態和膠體3中。溶解態的正磷酸鹽是浮游植物吸收的主要形式，而懸浮態及膠體態的磷在一定條件下會轉化為溶解態。在大多數情況下，水體中的磷循環單向流動，大多數的磷因沉淀進入底泥，在厭氧條件下，底泥中的磷可被重新釋放用于藻類的快速繁殖。所以磷的污染及對富營養化的影響是極為復雜的問題。
水體中的重金屬雖然不可生物降解，但具有生物積累特性。它可通過水體食物鏈進行生物富集和濃縮，也可在一定條件下集中釋放，對頂級生物或人類造成危害。
水體中的污染產生的嚴重后果是富營養化，導致水體pH下降、水體發黑、發臭，致使高等水生植物病害和死亡，也導致水生動物（如魚、蝦、貝等）因缺氧而死亡甚至絕跡，使湖泊、水庫的宏觀生態惡化，其危害是極為嚴重的。
（2）河流污染的特征及危害
河流生態系統的特點是流水生態，有較好的生物多樣性。河流生態系統的另一個顯著特點是其由很強的自凈作用。由于河水流動，復氧能力強，對污染物的稀釋與更新能力強，各種物質能得到比較較迅速的降解。
河流污染的來源主要有工業污水、城鎮生物污水和垃圾、農業用化肥農藥以及牲畜養殖、屠宰等糞便及污水等。由于河水的流動特性，其污染物容易波及整個流域，影響周圍陸地生態、周圍地下水生態，對流域內湖泊水庫的生態、下游河口、海灣、海洋生態系統均有影響。因此，河流生態系統的污染，其危害遠比湖泊水庫等靜態水體大。
三、地表水污染的生物修復技術
(1)湖泊水庫水環境的生物修復技術
- 控制營養物質來源的技術
該法主要通過改變生產和消費方式，從源頭上減少污染物的產生，使水體中污染物質的濃度和總量得以減少。該方法從源頭上為生物修復創造條件。
- 控制藻類和植物的技術
包括機械清除技術、生態控制技術，利用食物鏈原理，增加噬藻型動物或濾食藻類的魚類，控制藻類的繁殖。消除或及時收割一些水生植物，避免其腐爛、消耗氧氣、增加有機物，為藻類提供營養等。該法是主要的生物修復（恢復）技術。
- 水動力學修復技術
利用水動力學原理，將湖泊水庫中的分層現象打破，或將含污染物、營養物豐富的底層水去除、曝氣、人工循環、稀釋或沖刷等，控制營養物質的釋放和藻類的生長繁殖。該方法是間接的生物控制修復技術。
- 消除內源污染技術
通過底泥疏浚、底泥氧化及覆蓋底泥層，消除內源污染，防止根生植物生長和營養釋放。該法是從生態系統的管理上抑制部分生物過程，便于生物恢復技術的實施。
(2)河流水體的生物修復技術
河流水體具有較強烈的自然凈化功能。污染物進入河流后，有機物在微生物作用下進行氧化降解，逐漸被分解并轉變為無機物。隨著有機物的被降解，細菌將走向衰亡，當有機物被去除后，河水水質改善，河流中的其他生物逐漸重新出現，生態系統得到恢復。
河流水體的生物修復技術通常以兩種途徑來強化河流固有的自凈修復過程，使其修復過程加快。這兩種途徑是：1向河流中進行人工復氧，2向河流中投加人工培養的活性微生物或構建微生物膜，提高污染物的降解轉化能力。