重金属对生物体的危害程度，不仅与金属的性质、浓度和存在形式有关，而且也取决于生物的种类和发育阶段。一般海洋生物的种苗和幼体对重金属污染较之成体更为敏感；此外，两种以上的重金属共同作用于生物体时比单一重金属的作用要复杂得多，归纳起来计有三种形式，即两种以上重金属的混合毒性等于各重金属单独毒性之和时称为相加作用，若大于各单独毒性之和则为相乘作用或协同作用，若低于各单独毒性之和则为拮抗作用。两种以上重金属的混合毒性不仅取决于重金属的种类组成，且亦与其浓度组合及温度、pH等条件有关。
农药的污染
随着工农业生产的增长，人口的增加，含磷农药和农肥的大量使用，使水体的磷污染日益严重。磷是地球系统中维系生命的主要元素之一，也是构成生物体并参与新陈代谢过程必不可少的元素。但水体中如果磷含量每升超过20毫克，就会导致海水水体富营养化，造成藻类大量繁殖，藻体死亡后分解会使海洋造成重大污染，影响鱼类等水生生物的生存海洋农药污染是指农药及其降解产物在海洋环境中造成的污染。其危害程度按其数量、毒性及化学稳定性有很大的差异。
污染海洋的农药可分为无机和有机两类，前者包括无机汞、无机砷、无机铅等重金属农药，其污染性质相似于重金属；后者包括有机氯、有机磷和有机氮等农药。从20世纪40年代开始使用的有机氯农药（主要是DDT和六六六），是污染海洋的主要农药。
工业上广泛应用于绝缘油、热载体、润滑油以及多种工业产品添加剂的多氯联苯和有机氯农药一样，都是人工合成的长效有机氯化合物，由于它们在化学结构、化学性质方面有许多近似处，所以它们对海洋环境的污染也很严重。上个世纪60年代以后，各国认识到对环境的危害，纷纷停止生产。
农药污染也是沿海污染的重要来源，农药主要包括含汞、铜等重金属的农药，有机磷农药和有机氯农药等，毒性都很强。它们经雨水的冲刷、河流及大气的搬运最终进入海洋，抑制海藻的光合作用，使鱼、贝类的繁殖力衰退，降低海洋生产力，导致海洋生态失调，还能通过鱼、贝类等海产品进入人体，危害人类健康。
鉴于有机氯农药进入海洋后无法回收，有些国家已停止生产或限制其使用。中国在60年代初开始禁止在蔬菜、水果和烟草上喷撒DDT或六六六，同时研制高效低毒，易在环境中分解的生物性农药（如外激素性农药），又采取以虫治虫等综合性防治病虫害措施。
四、震惊世界的水俣湾事件
日本熊本县水俣湾外围有一个被九州本土和天草诸岛围起来的内海，那里海产丰富，水俣湾附水俣镇等地有5万左右的居民，世世代代在此安居乐业。可是，1956年，水俣湾附近却发现了一种奇怪的病。这种病症最初出现在猫身上，被称为“猫舞蹈症”。病猫步态不稳，抽搐、麻痹，甚至跳海死去，被称为“自杀猫”。随后不久，此地也发现了患这种病症的人。患者由于脑中枢神经和末梢神经被侵害，轻者口齿不清、步履蹒跚、面部痴呆、手足麻痹、感觉障碍、视觉丧失、震颤、手足变形，重者精神失常，或酣睡，或兴奋，身体弯弓高叫，直至死亡。当时这种病由于病因不明而被叫做“怪病”。
很长一段时间，当地居民对此莫衷一是，无法找到一个真正的答案。事实上，早在多年前，就屡屡有过关于内海附近的鱼、鸟、猫等生物异变的报道，有的地方甚至连猫都绝迹了。“水俣病”危害了当地人的健康和家庭幸福，使很多人身心受到摧残，经济上受到沉重的打击，甚至家破人亡。由于大多数病人的病因都是吃了水俣湾内的水产品，从此，水俣湾的鱼虾没人再敢捕捞食用，当地渔民的生活失去了依赖，很多家庭陷于贫困之中。曾经繁荣兴旺，自得其乐的水俣湾失去了生命力，伴随它的是无期的萧条。
“水俣病”的罪魁祸首是当时处于世界化工业尖端技术的氮生产企业。氮用于肥皂、化学调味料等日用品以及醋酸、硫酸等工业用品的制造上。日本的氮产业始创于1906年，其后由于化学肥料的大量使用而使化肥制造业飞速发展，甚至有人说“氮的历史就是日本化学工业的历史”，日本的经济成长是“在以氮为首的化学工业的支撑下完成的”。然而，这个“先驱产业”肆意的发展，却给当地居民及其生存环境带来了无尽的灾难。
氯乙烯和醋酸乙烯在制造过程中要使用含汞的催化剂，这使排放的废水含有大量的汞。当汞在水中被水生物食用后，会转化成甲基汞。这种剧毒物质只要有挖耳勺的一半大小就可以致人于死命，而当时由于氮的持续生产已使水俣湾的甲基汞含量达到了足以毒死日本全国人口2次都有余的程度。水俣湾由于常年的工业废水排放而被严重污染了，水俣湾里的鱼虾类也由此被污染了。这些被污染的鱼虾通过食物链又进入了动物和人类的体内。甲基汞通过鱼虾进入人体，被肠胃吸收，侵害脑部和身体其他部分。进入脑部的甲基汞会使脑萎缩，侵害神经细胞，破坏掌握身体平衡的小脑和知觉系统。据统计，有数十万人食用了水俣湾中被甲基汞污染的鱼虾。
截止到2006年，先后有2265人被确诊为水俣病受害者（其中有1573人已病故）。另外还有11540人虽未获得医学认定，但因其身体或精神也遭受到水俣病的影响，1995年12月15日在日本政府的调解下，排污企业向他们人均一次性赔偿260万日元。长达36年的排污行为，所造成的直接损害以及为消除损害所支付的费用高达3000亿日元，使水俣湾成为“遗恨之地和永远恸哭之地”。
五、放射性物质
海洋放射性污染是指人类活动产生的放射性物质进入海洋而造成的污染。
海洋的放射性污染主要来自：
1核武器在大气层和水下爆炸使大量放射性核素进入海洋。核爆炸所产生的裂变核素和诱生核素共有200多种。
2核工厂向海洋排放低水平放射性废物。建在海边或河边的原子能工厂，包括核燃料后处理厂、核电站和军用核工厂在生产过程中，将低水平放射性废液直接或间接排入海中。最典型的例子是美国汉福特工厂和日本东京福岛核电站。前者1960年排入太平洋的放射性废物达36万居里，后者自在2011年在福岛核电站事故中，向海洋倾倒了大约10000吨左右的含有低浓度放射性物质的废水。
3向海底投放放射性废物。美国、英国、日本、荷兰以及西欧其他一些国家从1946年起先后向太平洋和大西洋海底投放不锈钢桶包装的固化放射性废物，到1980年底为止，共投放约100万居里。据调查，少数容器已出现渗漏现象，成为海洋的潜在放射性污染源。
4核动力舰艇在海上航行也有少量放射性废物泄入海中。
例如俄罗斯对北冰洋核污染是一个世界性的棘手难题，俄罗斯大量陈旧的核潜艇退役，缺乏缺乏燃料装填和存储设备以及维修不善是“祸因”，一般而言，对待核残余，根本的方式是深埋5千米的地下，等待核物质不断衰变最终对环境无害。但俄罗斯以经济不振为由，若外界不给国际援助，那么就将宣布直接排海，非常轻率地将人迹罕至的北冰洋作为“核垃圾场”。在上个世纪90年代，俄罗斯科拉港是世界上最大的核潜艇坟场，而俄罗斯不断将大量的核废料倾倒入北冰洋的巴伦支海和喀拉海。
在福岛核电站泄漏之前，海洋核污染主要来自于核潜艇相撞、沉没或者善后，相反，核电站引发的海洋核污染总量因为相较下很轻微，并没有引发过多的关注。但是福岛超严重核泄之后提出了一个全新的命题：过去的核军武造成的海洋污染主要是在无人海，但核电站大多靠近人稠区，它不仅影响本国的民众，同时也能影响邻国的稠密人口区。