유류 오염은 유조선 등 선박에서의 빌지 수(bilge water, 배 바닥에 괴는 더러운 물) 및 밸러스트 수(ballast water, 선박의 안정을 위해 배의 밑바닥에 싣는 물) 배출 또는 선박사고 등에 기인 한다. 유출유는 표면에 유막을 형성하여 수중의 용존산소 포화도를 저하시키고 햇빛의 입사량을 감소시켜 광합성을 저해하고 생물체에 부착하여 냄새에 의한 장애와 직접적인 유독성을 나타낸다. 이와 같은 영향은 해조류와 어패류, 조류 및 저서생물 등 전생태계에 미쳐 어 장이 황폐화 되고 해변의 심리적 이용가치를 저하시킨다.

중금속은 생활하수, 산업폐수, 광물의 풍화작용, 대기오염에 따른 낙진, 강설 및 강우를 통한 고체 폐기물에서의 용출, 농약, 광산에서의 유출 등으로 환경에 방출된다. 대부분의 중금속은 지속성이 큰 까닭에 어떤 형태로든 환경에 노출되면 마지막으로는 연안으로 유입된다. 그리고 먹이사슬을 통해 상위 생물에 축적·전이된다. 중금속은 생활 활동에 꼭 필요하지만 지나치면 독성이 있어 하위단계에서 큰 영향이 없을지라도 상위 영양단계에서는 농축 효과로 치명적일 수 있다.

살충제, 제초제 등의 농약과 폴리염화바이페닐(PCB)은 지속성이 강하여 쉽게 분해되지 않고 유기용매에 잘 녹기 때문에 동물 체내지방에 축적된다. 이들 염화탄화수소가 동물 및 인간의 체내에 생물축적되면 생식과 성장을 저해한다.

핵실험 또는 핵사고로 방출된 방사능은 대기와 강우를 통하여 해양으로 유입된다. 최근에 원자력의 평화적 이용으로 원자력 발전 시설이 증가하고 있다. 이들 시설에서의 방사능 누출과 방사성 폐기물(radioactive waste)에서 유출되는 방사성 물질은 연안 생태계 내에서 생물 축적되기 때문에 극히 낮은 농도도 문제가 될 수 있다.

발전소에서는 해수를 냉각수로 이용하고 폐열로 인한 온배수를 방류한다. 온배수의 높은 온도는 해수의 용존산소량을 감소시켜 어패류에 직접적인 영향을 미칠 수 있으며 밀도와 점성을 변화시켜 부유물질을 빨리 침강하게 만들고 높은 온도로 반응속도를 증가시켜 수질오염을 가속화할 수도 있다.

육상으로부터 유입되는 고형물질(폐기물, 특히 하계 장마철에 많음), 연안 개발 사업(매립, 준설 등)에 기인한 오염물질(대표적으로 부유토사), 해양투기(ocean dumping) 등 다양하면서 만성적인 오염원이 내재하고 있다.

해양오염 중에서도 가장 심각한 것이 연안에서 발생하는 적조현상이다. 적조란 육지로부터 생활하수, 공장폐수 등이 바다로 흘러들어 바닷물이 부영양화 상태가 될 때, 또는 수온의 급격한 상승에 의해서 식물플랑크톤이 한꺼번에 번식할 때 바닷물이 검붉은색으로 변하며 썩는 현상이다. 적조가 발생하면 해수 중의 용존산소가 결핍되고, 적조생물이 내뿜는 독소나 이 생물의 분해과정에서 발생하는 황화수소, 메탄가스, 암모니아 등에 의해 어패류가 떼죽음을 당하게 된다. 
우리나라는 1962년 남해에서 적조가 처음 발생한 이후 전 해역으로 확산되고 있어 수산물 양식에 많은 어려움을 겪고 있다. 적조에 의한 피해 정도를 보면 1992년에는 25회에 피해액이 194억 원에 이르던 것이 1995년에는 피해 건수가 65회로 피해 액수도 842 억원으로 대폭 증가하였다.
한편, 해상물 동량의 증가에 따라 매년 300여 건의 해양유류오염 사고가 발생하고 있으며 유조선의 대형화로 인한 대규모 오염 사고도 자주 일어나고 있다. 특히 남해의 유류 오염 사고는 이 지역에 광범위하게 분포되어 있는 양식장, 어장을 포함한 해양생태계에 막대한 피해를 주고 있다. 해양이 기름에 의해 오염되면 기름막이 형성되어 광합성 작용의 억제, 가스교환의 방해, 용존산소의 감소 등을 유발하고 기름 자체의 독성으로 인해 해양 생태계에 영향을 미친다. 이 오염은 플랑크톤이나 어패류의 성장을 방해하거나 질식시킨다. 특히 조류(鳥類)의 경우 기름이 깃털에 묻으면 깃털의 보온작용을 약화시켜 떼죽음을 당하게된다.

연안에 유입되는 오염물질의 대부분은 생활하수와 산업폐수가 하천 또는 방류관을 통하여 유입되는 육상 기원이다. 따라서 하천의 수질을 향상시키는 대책을 강구하고 하수종말처리장들의 환경 기초시설을 확충하거나 비점오염원의 적정처리 대책을 강구하는 것이 바람직하다. 또한, 선박이나 해상 구조물 등에서의 오염 물질 투기를 방지하는 것도 중요한 요소이다.

현재 적조에 관한 다양한 연구가 진행 중이며, 적조예보시스템이 구축되어 적조발생 해역에 체계적인 구제활동을 벌이고 있다. 그러나 이러한 사후 대책도 주로 황토 살포를 통한 단편적인 방법에 의존하고 있으며 장기적인 관점에서의 발생원 대책과 함께 다양한 구제방법 등이 개발, 보급되어야한다.

오염 문제는 해양 환경만을 단독으로 관리하거나 조치해서는 그 해결이 불가능하므로 육상의 수질과 폐기물 등의 상호 연관된 종합적인 관리체계를 수립하는 것이 바람직하다고 볼 수 있다. 따라서 현재 환경부, 국토해양부로 이원화되어 법률 조직 등의 체계를 통합 관리가 가능하도록 정비하여 합리적이고 실현 가능한 대책이 수립될 수 있도록 연구 보완하여야 한다.

현재 해양 환경의 연구에 있어 다양한 원격 탐사 방법이 연구되어 있으며 광역적으로 수온, 클로로필, 부유물질 등의 해석 알고리즘이 개발되어 일부 활용되고 있다. 앞으로 지속적으로 관측위성의 활용 및 센서의 개발 등 원격탐사방법의 개선과 더불어 다른 새로운 방법을 연구, 개발하여 적극적인 오염관리방안을 수립해 나갈 수 있도록 정책을 추진해야 한다.

오염 문제는 한 나라에 한정되는 것이 아니라 인접한 국가들 간 분쟁의 소지가 될 수 있으므로 주변국가와의 자료 및 정보교환, 분석방법의 상호보정, 공동조사 등의 다양한 방법들이 국제 협력 기구 틀에서 이루어져야 할 것으로 판단된다.