生物は水がなくては生きていけません。
しかし，私たち人間の生活が便利になったことで排出量が増加した生活廃水・工場廃水などにより，水域では有機物・窒素・リンといった物質が増え，その結果，植物プランクトンが大量増殖し，まるで緑色のペンキを流したような汚い水域になってしまいます。
さらに近年，地球温暖化を起因とした海面上昇や異常気象などが続き社会問題となっています。
温暖化の原因としては化石燃料の燃焼（例えばガソリンの使用）による二酸化炭素（CO2）の増加が思い浮かぶと思いますが，日本のような火力発電をメインとしている国では電力需要の増加も大気へのCO2排出量を増加させます。

「水」と「大気」，別の環境問題を話しているようですが，水が蒸発すれば水蒸気が大気中へ放出されるように，実はとても密接に関わっています。

上に書いたような汚れた水域をきれいにするには，汚れている現場での対策と，水域への汚染物質の供給量を削減する対策（例えば下水処理）があります。

本講義では，水および汚濁物質の水中と大気中での循環，微生物による廃水処理の仕組み，それに伴う温暖化ガス排出抑制への関わり，そして水をきれいにしながら発電も行なう試みについてお話しします。