海、河口域、汽水域で水が汚れる原因としては、工場などからの産業排水、日常生活から出される生活排水、海底資源の採掘や沿岸域の開発による生態系の破壊及び汚染物質の流出、廃棄物の投棄、船舶からの汚染、大気を通じての汚染などがあげられます。
工場および生活排水が流入すると窒素やリンなどの栄養過多になります。栄養が増え過ぎた状態を富栄養化といいます。富栄養化した海では赤潮や青潮の発生原因にもなります。
赤潮、青潮が発生した、富栄養化状態の海では、水中の酸素が不足します。水中の酸素が不足すると、好気性細菌が正常に働かず、有機物が分解されずに腐敗し、水質が悪化します。
廃棄物の投棄、植物の残骸、ごみ、鳥や動物のフンなどが水底で堆積し、空気に十分に触れることができずに腐敗するとヘドロになります。ヘドロの中にはダイオキシンなどの有害物質を含むものや、アンモニアやメタンなどの悪臭ガスを発生することもあり、嫌な臭いの原因にもなっています。