Cette famille regroupe l'oxygène dissous indispensable à la vie aquatique et un ensemble de substances organiques susceptibles de consommer cet oxygène lors de leur dégradation. Ces substances sont contenues dans tous les rejets d'origine urbaine et agricole et dans de nombreux rejets industriels.
La présence d'oxygène dissous dans les eaux de surface joue un rôle fondamental dans le maintien de la vie aquatique et dans l'autoépuration.
Les teneurs en oxygène dissous dans les eaux naturelles sont déterminées principalement par :
- Les échanges avec l'atmosphère
- La respiration des organismes aquatiques
- L'oxydation et la dégradation des polluants
- L'activité photosynthétique de la flore
Les rejets d'effluents organiques ou réducteurs dans le milieu naturel ont pour effet principal de diminuer la quantité d'oxygène, c'est pourquoi cette pollution organique est évaluée par la demande en oxygène :
- la demande biologique en oxygène ou DBO,
- la demande chimique en oxygène
Depuis 1990, on assiste à une amélioration sensible et régulière de l’état des grands et moyens cours d’eau du bassin : 9% sont classées en qualité médiocre à mauvaise en 2001 contre 35% en 1990. A l’inverse, les stations de très bonne qualité qui étaient pratiquement inexistantes en 1990 représentent 15% en 2001.
Sur la période 1997-2001, le bilan reste à l’amélioration : 36% des stations ont gagné au moins 1 classe de qualité contre 22% montrant une baisse d’une ou plusieurs classes. Les améliorations les plus significatives (augmentation de 2 ou 3 classes de qualité) sont notamment observées sur les secteurs suivants : la Seine en aval de Rouen, les bassins de l’Yerres et de la Mauldre, l’aval de l’Armançon et du Serein, la Saulx et quelques petits cours d’eau haut-normands (Dun, Valmont, Lézarde). A l’inverse des dégradations sensibles se sont manifestées sur les secteurs suivants : la Seine aux environs de Melun, l’Oise aux environs de Pont-Sainte-Maxence, l’Ardon en aval de Laon, l’aval du Surmelin, la Saire et la Divette en Basse Normandie.

En 2000, de très bonnes qualités sont rencontrées sur une large bande est et sud du bassin ainsi que sur les côtiers de Haute-Normandie. La classe bonne qualité est assez généralisée en Basse-Normandie, sur l’Oise moyenne et la rivière Aisne. L'amélioration très nette du classement des cours d'eau bas-normands par rapport aux années précédentes résulte entre autres du remplacement de la mesure de la DCO par celle du Carbone organique.
Les qualités médiocres et mauvaises se concentrent au centre du bassin et notamment sur les grands axes conformément à la densification de l’occupation urbaine et industrielle.
En cas particuliers, certains hauts bassins se révèlent plus dégradés que les portions aval (cas du Noirieu -amont de l’Oise-, de l’amont de l’Epte et de l’Andelle , l’amont des bassins de la Risle, Charentonne et Iton de l’Oeuf, de la Vesle), témoignant d’impacts parfois très sévères de certaines agglomérations sur de petits cours d’eau récepteurs.