海水的化学需氧量又称化学耗氧量（chemica oxygendemand，CODMn），是利用高锰酸钾作为氧化剂，将海水中可氧化物质（有机物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等，但主要是有机物）氧化分解，然后根据残留的氧化剂量计算出氧的消耗量，单位为毫克/升。CODMn 和生化需氧量（BOD）都是表示水质有机污染程度的重要指标。CODMn 的值越小，说明海水污染程度越轻，水质越好，CODMn 的值越大，说明水体污染程度越严重。
相应的，水中溶解氧含量越低，水中需氧生物将因缺氧而死亡。根据《中华人民共和国国家标准海水水质标准》（GB3097—1997），我国的海水水质分为四类，对CODMn 浓度的限值要求分别为：2毫克/升（Ⅰ类），3毫克/升（Ⅱ类），4毫克/升（Ⅲ类），5毫克/升（Ⅳ类）。
深海环境研究
深海通常是指1000米以下的海洋，是地球系统中关键而又不为人知的部分。那儿面临高压、低温或高温、黑暗及低营养水平等极端环境，长期以来一直被认为是一片“荒芜的沙漠”。早在1960年，美国“的里雅斯特”号载人潜水探测器就在马里亚纳海沟下潜了10910米，并由此拉开了人类深海探险活动的序幕，而最早实施深海环境研究计划的国家却是日本。1971年成立的日本海洋科学技术中心JAMSTEC（2004年重组为日本海洋地球科学与技术部）从1991年就开始实施了“深海之星（Deep Star）”项目，专注于研究深海环境的微生物。
项目组成员建造了令人难以置信的深海科研设备，如载人深潜器“深海（SHINKAI）2000”、“深海（SHINKAI）6500”及1万米级遥控无人探测器“海沟”号，从深海获得了1000多株嗜压、嗜冷、嗜热（110℃～150℃）、嗜碱及耐有机溶剂的极端细菌。1995年，JAMSTEC 研究人员成功地探测了世界上最深的马里亚纳海沟，从传回的图像中可清晰地看到游动着数条小鱼。然而，此前人们一直以为鱼儿能生存的最深水深是8370米呢！在从1万米深海海底采回的泥浆中，科研人员检测到180种微生物。
近年来，新一轮的深海环境研究计划已经开始。
利用海水自净能力治理海洋污染
城市生活污水通过适当方式向深海排放，在海洋的自净能力范围内，并不会对海洋水质和生态功能造成显著影响，还可节约大量治污资金。因此，污水深海排放在一定程度上是可行的。在澳大利亚的悉尼市等沿海城市，大约有80％的生活污水在进行浅度处理后进行深海排放。一些滨海城市采用岸边排放生活污水的方式是相当不合理的，因为近岸海域对污染物的降解速度远不如深海快，还会直接污染到海滩和近海的海洋自然保护区、海滨风景名胜区等重要保护对象，对保护近海海洋环境十分不利。
当然，为了防止海洋环境污染，深海排放必须经过充分的工程设计和技术论证。《中华人民共和国海洋环境保护法》第三十条规定：在有条件的地区，应当将排污口进行深海设置，实行离岸排放。设置陆源污染物深海离岸排放的排污口，应当根据海洋功能区划、海水动力条件和海底工程设施的有关情况确定，具体办法由国务院规定。我国《防治海洋工程建设污染管理条例》第二十三条规定：污水离岸排放工程排污口的设置应当符合海洋功能区划和海洋环境保护规划，不得损害相邻海域的功能。污水离岸排放不得超过国家或者地方规定的排放标准。在实行污染物排海总量控制的海域，不得超过污染物排海总量控制指标。
绿牡蛎事件
1986年1月，我国台湾省高雄县二仁溪口海域养殖户发现，自己养殖的牡蛎呈现奇怪的绿色，人称“绿牡蛎”事件。后经研究表明，附近的废五金处理厂排放的含铜废水，是导致牡蛎变绿的主要原因。二仁溪位于高雄县、台南县与台南市三个地区的交界处，这是人口稠密，工厂林立，废五金处理厂在对废电线电缆、电子零件、电路板等进行酸洗时，所产生的废液中含有大量的铜离子。这些废水与其他工业废水大都未经处理就直接排至二仁溪，顺流进入河口附近海域，长期的污染造成海水铜浓度过高，并被养殖牡蛎吸收富集。实测结果显示，该海域的牡蛎含铜量高达4410μg/g（干重），富集系数超标50万倍！一般当牡蛎体内累积的铜超过500μg（干重）时，肉眼看上去呈绿色，但是即使体内含铜量高达4500μg/g（干重），牡蛎的生长仍然不受影响。随后几年，台湾新竹香山、台南安平附近海域养殖的牡蛎也相继出现轻微变绿的现象，其铜含量大都介于600～8000μg/g（干重）之间，变绿原因亦和铜污染有关。
绿牡蛎事件并非台湾地区独有，在英国、澳大利亚和美国都曾经因船舶污染或工业污染而使其附近海域的海水铜浓度增加，早在1886年兰克斯特（Lankester）就发现了肉体变绿的牡蛎，被称为“患绿色病（greensick）的牡蛎”。
五日生化需氧量
生化需氧量又称生化耗氧量（biochemical oxygendemand，BOD），表示水中有机污染物经好氧微生物分解时所需的溶解氧量（单位毫克/升），是评价水质的常用指标。生化需氧量越高，表示水中的需氧有机污染物质越多。
有机污染物经微生物氧化分解的过程一般分为两个阶段：第一阶段，主要是有机物被转化成二氧化碳、水和氨，即碳化阶段；第二阶段主要是氨被转化为亚硝酸盐和硝酸盐，即硝化阶段。第二阶段对环境质量影响较小。废水的生化需氧量通常是指第一阶段有机物生物进行化学氧化所需的氧量。
因为微生物活动与温度有关，所以测定生化需氧量时，一般以20℃作为测定时的标准温度。这时，一般生活污水中的有机物需要20天左右才能基本上完成第一阶段的氧化分解过程，即要测定第一阶段的生化需氧量至少需要20天时间，这在实际工作中常常比较困难。
目前都以5天作为测定生化需氧量的标准时间，简称五日生化需氧量，用BOD5表示。
海洋中的生物泵
海洋浮游植物通过光合作用吸收大气中的CO2，释放出氧气，并且成为海洋食物链中其他各级生物的有机质食物来源。海洋浮游生物同时产生各种钙质生物骨骼或壳体，死亡后的残骸逐渐沉降到洋底——这就犹如一个“泵”，将上层海水中的CO2最终“抽提”输送到洋底沉积物之中。这个通过光合作用将无机碳固定为有机物，之后在食物网内的转化、物理混合、输送及重力沉降等的综合过程被称为“生物泵”，其“引擎”受浮游植物吸收碳的速率（光合作用速率）的影响，它的初级生产力是生物泵运转的“发动机”。
对于各种有机、无机形态碳之间的循环，以及碳从表层向深海的输送，除了生物泵的作用外，还有物理泵的作用。物理泵的驱动力来自海洋缓慢的环流及冷水中CO2溶解度高于温暖水体。在高纬度海域，特别是北大西洋和南大洋，冷的、密度较大的水团在沉降至海洋内部前吸收大气的CO2，这些沉降的水团伴随着其他海域的上升流流动。水团到达海洋表层时变暖，CO2溶解度降低，因而部分CO2会释放回大气中。但其综合效应的结果是将大气CO2泵入海洋内部。物理泵和生物泵共同作用，增加海洋内部的CO2浓度。
海洋生物的营养物质
海洋生物的营养物质是指生物需要能促进细胞或生物体生长、保养、活动和繁殖的物质，这些物质除蛋白质、碳水化合物、脂肪、维生素和水外，还包括无机盐等，我们都称之为营养物质。
在海洋中，许多元素是生物生长所必需的营养元素，如H、C、O、N、P、Si、Mg、Cl、K、S、Ca、Fe、Co、Cu、Zn、Se 等。在天然海水介质中，CO2、SO2-、HBO3-、Mg2+、Cl-、K+、Ca2+等的含量很高，它们不会限制海洋生物的生长，通常不将其称为营养盐。而一些痕量元素，如Fe、Mn、Co、Zn、Se 等，由于在海水中的含量很低，一般称为痕量营养盐。N、P、Si 是海洋生物生长所必需的最重要元素，也是海洋进行初级生产和食物链的基础，其在海水中的含量高低会影响海洋生物生产力与生态系统结构，反过来，生物活动又会对其在海水中的含量和分布产生明显的影响，故通常将N、P、Si 称为主要营养盐（或生源要素）。
海水中营养盐的来源包括大陆径流的输入、大气沉降、海底热液作用、海洋生物的分解等。在海洋真光层中，浮游植物在生长和繁殖过程中不断地吸收营养盐，它们在代谢过程中的排泄物和生物残骸，经过细菌的分解，又将一些营养盐再生，重新回到海水中。从真光层沉降的颗粒组分，在中、深层水体部分中再次被分解，生成无机营养盐，之后通过垂直平流、扩散作用重新回到真光层，如此不断循环。