Океан – это конечный резервуар, куда с суши сносится большая часть продуктов эрозии  и отходов человеческой деятельности. Активное использование человеком Мирового океана для транспортных целей, в качестве источника пищевых и минеральных (нефть, железо-марганцевые конкреции, полиметаллические сульфиды и др.) ресурсов, резервуара для хранения твердых и жидких (включая химические и радиоактивные) отходов неизбежно порождает природоохранные проблемы. Огромное их количество связано с загрязнением окружающей среды, приводящим к серьезным негативным последствиям. Одним из таких последствий является сокращение воспроизводства морских биологических ресурсов: только в результате рыболовства их изымается более 70 млн. тонн в год. В результате во многих районах Мирового океана сложилась весьма напряженная экологическая ситуация.

Наиболее интенсивно загрязняется прибрежная зона. Площадь прибрежной экономической зоны государств мира, имеющей ширину 200 миль и наиболее интенсивно эксплуатируемой человеком, составляет около трети всей акватории Мирового океана. Именно она испытывает максимальную антропогенную нагрузку.

Вклад основных источников загрязнения  распределяется следующим образом: сток с суши и выпадения из атмосферы – по 40 %, а остальные 20 % приходятся на морские источники (судоходство, добыча нефти). Поэтому зоны загрязнения в Мировом океане распределены таким образом, что:

• они сосредоточены вдоль побережья в соответствии с величиной антропогенной нагрузки;
• в большей степени загрязнены внутренние моря и заливы, так как при высокой антропогенной нагрузке они отличаются более слабым водообменом с океаном;
• более загрязнены приустьевые участки рек, куда приносятся загрязняющие вещества с речных водосборов.

Все загрязнители, характерные для рек, присутствуют и в морской воде. Особенно велика их концентрация в портах, куда попадают загрязнения с судов, промышленных зон, городских территорий. Однако для океана очень характерно загрязнение нефтью и нефтепродуктами, пластиковым мусором, канализационными стоками, а также токсичными хлорорганическими веществами и тяжелыми металлами, радиоактивными и другими опасными отходами.

Особенно опасно нефтяное загрязнение в результате крушения крупных танкеров и морских платформ по добыче нефти. Одной из крупнейших катастроф такого типа было крушение танкера «Амоко Кадис» у берегов Франции в 1978 г., когда в океан вылилось 220 тыс. т нефти. Однако крупнейшей в истории катастрофой стал взрыв нефтяной платформы компании ВР в Мексиканском заливе в 2010 г., в результате которого за 87 дней в залив вылилось почти 700 тыс. т нефти.

В результате разливов нефти и мазута загрязняются морское побережье, пляжи, значительный ущерб наносится птицам, уловам рыбы, морепродуктов. Нефтяная пленка на поверхности воды (а 1 т нефти способна загрязнить около 12 км² площади, сейчас пленка покрывает около 20% акватории океана) препятствует проникновению света, энерго- и газообмену морских вод с атмосферой, испарению и аэрации. Нефть токсична для гидробионтов: исчезает планктон, разрываются пищевые цепи. Оседая на дно, нефть заражает грунт, отравляя бентос. Ежегодно в океан попадает более 10 млн т нефти.

Практически не разлагается пластиковый мусор: сети, поплавки, упаковка, бутылки. Он переносится поверхностными течениями и скапливается островами в открытом океане.

С каждым годом в результате разрушения контейнеров возрастает опасность загрязнения морских вод высокотоксичными (вплоть до химического оружия) и радиоактивными отходами, захороненными на глубоководьях в предыдущие десятилетия.

Расчет распространения примесей в морской воде основывается на трехмерном уравнении турбулентной диффузии и описывается, например, в (Двинских, 2010), при этом необходимо учитывать процессы самоочищения в морской среде.  

Значительное загрязнение испытывают моря, омывающие российскую территорию. Охрана Мирового океана от загрязнения опирается, помимо охраны речных вод, на систему международных соглашений, в число которых входят:

• Лондонская конвенция 1972 г, запрещающая сброс на дно морей и океанов радиоактивных и ядовитых химических отходов;
• Конвенция по мирному использованию Мирового океана в интересах всех стран и народов 1982 г.;
• Конвенция по предотвращению загрязнения морской среды 1983 г.;
• Конвенцию по защите морской среды Балтийского моря 1984 г.;
• Конвенция по охране среды Балтийского моря 1992 г. и др.