Además de los ríos, las cloacas y la escorrentía que aportan nutrientes al mar, nutrientes que van acompañados de contaminantes químicos, biodegradables o no. Estas aguas ricas en nitratos y fosfatos, ya sean de origen doméstico o agrícola, producen fenómenos de eutrofización (aumento de forma natural o por la actividad humana de la cantidad de nutrientes presentes al agua) que disparará la producción de determinadas algas del plancton llegando a generar mareas rojas, sobre todo en verano.

Estas aguas residuales irán acompañadas de disolventes, aceites, lejías y bacterias patógenas de origen intestinal como por ejemplo salmonelas, coliformes y estreptococos fecales, así como, de partículas en suspensión y otros contaminantes procedentes de la industria. El hecho que los países consumidores de petróleo estén lejos de los países productores hace necesario el transporte de estos productos por vía marítima. La Mediterránea supone sólo 1% de la superficie total de los océanos, pero circulan el 30%, de las rutas de transporte de hidrocarburos a nivel mundial, es por eso que es muy susceptible a los vertidos de estos tipos de contaminantes.

A pesar de que muchas industrias disponen de sistemas de depuración de las aguas residuales generadas, muchas moléculas indigeribles y a menudo tóxicas, se liberan al medio. Entre ellas destacamos los metales pesados y sustancias orgánicas sintéticas, entre otras, que normalmente llegarán al mar donde podrán ser incorporadas en la red trófica y ser objeto de bioacumulación (acumulación de elementos tóxicos en los tejidos de los organismos). Lo mismo pasa con los pesticidas y herbicidas utilizados en la agricultura.

Los efectos de muchas de estas sustancias químicas es desconocido. Muchas de ellas reaccionan con otros compuestos del medio originando moléculas más tóxicas que el compuesto liberado. Los metales pesados pueden producir problemas en el crecimiento y mal formaciones en los organismos marinos.