בריכות חמצון הן מקווי מים מלאכותיים שאליהם מתנקזים שפכים של יישובים קטנים, לשם טיהור שפכים ביתיים. בבריכות מתבצע סילוק של החומר האורגני שבשפכים באמצעות חמצון ביולוגי. שיטה זו מתאימה בעיקר ליישובים קטנים ומבודדים,

שבהם מאות ספורות של תושבים,ובעבר הייתה השיטה הנפוצה בישראל.

תהליכי הטיהור המתבצעים בבריכות חמצון מתבססים על קשרי גומלין בין אצות ירוקות המבצעות פוטוסינתזה בשכבת המים העליונה, שאליה חודרות קרני השמש, ובכך מעשירות את המים בחמצן, לבין מיקרואורגניזמים המנצלים את החמצן כדי להתקיים ולפרק את החומר האורגני המצוי בשפכים. כמו כן מתבצעים תהליכים של מינרליזציה וניטרפיקציה שבה הופכת האמוניה לחנקית ולחנקה.
התהליך רגיש לתנאי האקלים, לטמפרטורה, לאורך היום, להיפוך שכבתי של המים וכדומה. ככל שעומס השפכים על הבריכות גדול יותר, הן הופכות למטרד בגלל היחס בין קצב ייצור החמצן הנגרם על ידי השמש והאצות (פוטוסינתזה), לדרישת החמצן הנגרמת על ידי כמות השפכים.
המים בבריכת חמצון הם סביבה עוינת לבעלי חיים. הכמויות הגדולות של חומרי מזון גורמות להתפתחות יתרה של אצות בבריכה. האצות מבצעות הטמעה בנוכחות אור יום ונשימה בלילה, ויוצרות מחזוריות יום-לילה בבריכה. במשך היום ה-pH וריכוז החמצן עולים. ערך ההגבה הגבוה גורם לעליית ריכוז האמוניה לעומת יון האמון. במשך הלילה, לעומת זאת, יש ירידה בערך ההגבה וברמת החמצן המומס עד מתחת ל־p.p.m 0.1. בעלי חיים שמסוגלים לחיות בבריכות חמצון צריכים להתמודד עם ריכוזי אמוניה גבוהים ביום ועקת חמצן במשך הלילה. כל זאת בנוסף לריכוזי ניטריטים, דטרגנטים ומזהמים אחרים.
ברם, ישנם בעלי חיים שמעדיפים התפתחות במים מזוהמים בחומר אורגני. כאלה הם למשל יתושי כולכית מצויה טרדנית, ואכן, בעיית היתושים הללו קיימת בכל אגני החמצון, תעלות הביוב והנחלים המזוהמים שבהם מוזרמים שפכים, שכן אלו מהווים מוקדי דגירה עיקריים של היתושים. במקווי מים בלתי מזוהמים מתפתחת אוכלוסייה של אויבים טבעיים לזחלי יתושים כמו דגים, זחלי חיפושית המים, זחלי שפיריות וראשנים. במקווי מים כאלה מתפתחים בדרך כלל מעט מאוד זחלי יתושים או שהם נעדרים כליל. אולם, בניגוד לטורפיהם, מסוגלים הזחלים של יתושי כולכית מצויה טרדנית, להתקיים בסביבה העוינת מאוד של חלק ממקווי המים המלאכותיים, משום שטווח התנאים לקיומם של הזחלים רחב בהרבה מן הטווח הצר שבו מתקיימים אויביהם. התפתחות הזחלים מתרחשת במים מתוקים או מליחים, בטווחי חומציות וטמפרטורה רחבים ובמים שבהם העומס האורגני גבוה וריכוז החמצן נמוך. בנוסף להיעדר כמעט מוחלט של אויבים, מצויות במי בריכות החמצון תרכובות של זרחן ושל חנקן בריכוזים גבוהים, המדשנות את גדות הבריכות וגורמות להתפתחות צמחייה עשירה על שפת המים, שהיא חביבה על יתושים אלה. גם הזרימה האיטית בבריכות ופני המים השקטים הם גורמים ההופכים את בריכות החמצון לבתי גידול אידאליים לזחלי יתושים.
הדברת יתושים בבריכות חמצון

• הדרך הנפוצה למניעת התפתחות יתושים בבריכות חמצון מבוססת על עיקור צמחיית הגדות באמצעות קוטלי צמחייה כימיים, ריסוס רצועת המים הקרובה לגדות בקוטלי חרקים כימיים ויציקת חומרים שמנוניים למים בצמוד לגדות. לשיטה זו מספר חסרונות :
  הכנסת כימיקלים לבריכה מפרה את שיווי המשקל הביוכימי במים ומפריעה לתהליכי החמצון.
• השימוש הנרחב בפיזור רעלים כימיים מביא לזיהום סביבתי ולפגיעה משנית באורגניזמים שונים שאינם מטרת ההדברה. חומרים אלה מצטברים בגופם של האורגניזמים, עוברים בשרשראות המזון וכך פוגעים, בסופו של דבר, במארג כולו.
• עלותם הגבוהה של חומרי ההדברה והצורך המתמיד בהעלאת הריכוזים שבשימוש ובפיתוח חומרים אלטרנטיביים – כנגד התפתחות התנגודת המהירה של הזחלים, הנעשים עמידים לרעלים השונים בתהליך הברירה הטבעית - אשר מייקרים עוד יותר את השימוש בהם.