Количественный и качественный состав микроорганизмов природных вод зависит главным образом от содержания в воде органических веществ, заселенности прибрежных районов, времени года, метеорологических и прочих условий.

В морях, реках, озерах и других водоемах содержатся различные микроорганизмы. Постоянно в воде встречаются Ps. fluorescens, Bact. aquatilis communis, Micr. candicans, Micr. roseus, Sarcina lutea, Torula rosea; peже — спорообразующие бактерии Вас. cereus, Вас. mycoides и др.

В чистой воде до 80% всех аэробных сапрофитных микробов приходится на кокковые формы, 20% — на палочковидные.

При загрязнении водоемов различными нечистотами, органическими отбросами производства, особенно вблизи населенных пунктов, больших городов, изменяется видовой состав микрофлоры воды, содержание палочковидных и спорообразующих бактерий увеличивается.

Количество сапрофитных микроорганизмов в воде варьирует в довольно широких пределах — от единиц до миллионов в 1 мл в зависимости от вида водоисточника и от степени его загрязнения.

Вода открытых водоемов более богата сапрофитными микроорганизмами, чем вода подземных источников.

В грунтовых водах и особенно в их глубоких водоносных слоях содержатся лишь единичные микроорганизмы.

Микрофлора морской воды представлена как микроорганизмами почвы, смываемыми с берегов, приносимыми реками, так и собственно морскими видами, обнаруживаемыми в открытом море. Это споровые и бесспоровые палочки, кокки, актиномицеты, дрожжеподобные грибы, люминесцентные бактерии. Больше половины морских бактерий хромогенны, т. е. способны продуцировать тот или иной пигмент. Встречаются галофильные микроорганизмы, которые хорошо переносят довольно высокие концентрации соли (до 20%). Многие морские микроорганизмы психрофильны, они могут размножаться и проявлять ферментативную активность при температуре, близкой к 0°С. Количество микроорганизмов в 1 мл воды Восточно-Сибирского и Чукотского морей на разных глубинах составляет от нескольких десятков до сотен тысяч. В 1 мл вод антарктического происхождения (от Антарктики до 50° ю. ш.) микробов не обнаружено.

Качественный состав микроорганизмов в реках чрезвычайно разнообразен: встречаются гнилостные, нитрифицирующие, азотфиксирующие, серо- и железобактерии, микроорганизмы, окисляющие нефть и разлагающие жиры. Наиболее интенсивно микробиологические процессы протекают в донных отложениях (донный ил). В прибрежной зоне вода и донный ил содержат большое количество микроорганизмов (от 100 млн. до 3 млрд. микробов в 1 г ила пресных водоемов).

В открытых водоемах количество бактерий резко возрастает во время весеннего половодья или обильных дождей. Зимой наибольшее количество микробов содержится в водоемах, загрязненных хозяйственно-бытовыми и промышленными сточными водами. Это объясняется тем, что зимой резко замедляются процессы самоочищения воды и увеличивается продолжительность выживания бактерий, приостанавливается развитие зоопланктона — пожирателя бактерий. Благодаря ледяному и снежному покровам, а также слабой инсоляции микробы не подвергаются действию ультрафиолетовых лучей.