Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств воды за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностно-активные вещества, пестициды и т.п.).
Нефтяное загрязнение опасно по двум причинам: во-первых, на поверхности воды образуется пленка, препятствующая доступу кислорода к морской флоре и фауне; во-вторых, нефть сама по себе является токсичным соединением. При содержании нефти в воде 10—15 мг/кг гибнут планктон и мальки рыб.
Наиболее загрязнены воды Персидского и Аденского заливов, Индийского океана, северная и экваториальная части Тихого океана, воды течения Гольфстрим в Атлантике, Северное и Средиземное моря. Балтийское, Северное и Ирландское моря сильно загрязнены сточными водами. В водах Балтийского и Северного морей в 1945—1947 гг. английским, американским и советским командованиями было затоплено около 300 тыс. т трофейных и собственных боеприпасов с отравляющими веществами (ипритом, фосгеном, адамситом). Операции по затоплению проводились в большой спешке, с нарушениями норм экологической безопасности, и по прошествии времени корпуса химических боеприпасов сильно разрушились, что чревато тяжелыми последствиями.
Вредные вещества в Мировой океан попадают преимущественно из рек, воды которых каждый год приносят в колыбель человечества свыше 320 млн т различных солей железа, более 6 млн т фосфора, не говоря уже о тысячах других химических соединений. Кроме того, загрязнение Мирового океана происходит также и из атмосферы: 5 тыс. т ртути, 1 млн т углеводородов, 200 тыс. т свинца. Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь, локализуются в отдельных районах в прибрежной зоне, однако некоторая их часть выносится далеко за пределы территориальных вод, подавляя развитие фитопланктона и, таким образом, уменьшая поступление кислорода в атмосферу.
В воды морей и океанов попадает примерно треть всех минеральных удобрений, используемых в сельском хозяйстве, только фосфора и азота ежегодно попадает примерно 62 млн т. Вследствие этого бурно развиваются некоторые одноклеточные водоросли, образующие местами на поверхности океана огромные «одеяла» площадью в квадратные километры и более 1,5 м.
Цветение воды
Другой распространённый вид загрязнения океанов — цветение воды из-за массового развития водорослей или планктона. Буйное цветение вод Северного моря у берегов Норвегии и Дании было вызвано разрастанием водорослей Chlorochromulina polylepis, в результате чего серьёзно пострадал промысел лосося. В водах умеренного пояса такие явления известны уже довольно давно, но в субтропиках и тропиках «красный прилив» был впервые замечен вблизи Гонконга в 1971 г. Впоследствии такие случаи часто повторялись. Считают, что это связано с промышленными выбросами большого количества микроэлементов, особенно смывом в водоёмы сельскохозяйственных удобрений, действующих как биостимуляторы роста фитопланктона. Со взрывным ростом биомассы фитопланктона консументы первого порядка не справляются, в результате чего большая часть в пищевых цепях не используется и просто отмирает, опускаясь на дно. Разлагая органическое вещество отмершего фитопланктона, донные бактерии нередко используют весь растворенный в воде кислород, что может привести к формированию зоны гипоксии (с недостаточным для аэробных организмов содержанием кислорода). Подобные зоны приводят к сокращению биоразнообразия и биомассы аэробных форм бентоса.
Устрицы, как и другие двустворчатые моллюски, играют важную роль в фильтрации воды. Раньше устрицы за восемь дней полностью фильтровали воду в части Чесапикского залива, относящейся к штату Мэриленд. Сегодня они затрачивают на это 480 дней из-за цветения и загрязнения воды. После цветения водоросли умирают и разлагаются, способствуя размножению бактерий, поглощающих жизненно важный кислород.
Все морские животные, добывающие пищу путём фильтрации воды, очень чувствительны к загрязнителям, которые накапливаются в их тканях. Плохо переносят загрязнение кораллы, и над коралловыми рифами и атоллами нависла серьёзная угроза.
Воздействие на экосистемы
От загрязнения страдают все океаны, но загрязнённость прибрежных вод выше, чем в открытом океане, из-за намного большего числа источников загрязнения: от береговых промышленных установок до интенсивного движения морских судов. Вокруг Европы и у восточных берегов Северной Америки на мелководных континентальных шельфах устраивают садки для разведения устриц, мидий и рыб, уязвимых для токсичных бактерий, водорослей и загрязнителей. Кроме того, на шельфах ведётся нефтеразработка, что увеличивает риск разлива нефти и загрязнения.
Воды Средиземного моря полностью обновляются раз в 70 лет Атлантическим океаном, с которым оно сообщается. До 90 % сточных вод поступало сюда из 120 прибрежных городов, а другие загрязнители приходятся на долю 360 млн людей, живущих или проводящих отпуск в 20 средиземноморских странах. Это море превратилось в громадную загрязнённую экосистему, куда ежегодно поступает около 430 млрд тонн отходов. Наиболее загрязнены морские побережья Испании, Франции и Италии, что объясняется наплывом туристов и работой предприятий тяжёлой промышленности.
Из местных млекопитающих хуже всех пришлось средиземноморским тюленям-монахам. Они стали редко встречаться из-за возросшего потока туристов, а отдалённые места их обитания на островках теперь достижимы для быстроходных катеров и аквалангистов. Кроме того, всё больше тюленей погибает, запутавшись в рыболовных сетях.
Зелёные морские черепахи обитают во всех океанах, где температура воды не опускается ниже 20 °C, но их гнездовья находятся под угрозой как в Средиземном море (в Греции), так и в океане. На острове Бали (Индонезия) яйца черепах собирают и инкубируют в искусственных условиях, чтобы выпустить черепашат в море вдали от берега, тем самым повысив их шансы на выживание.