Dans la plupart des mers du globe, on observe une faible concentration de polluants métalliques à la surface de l'eau et une concentration plus importante dans les couches inférieures. En Méditerranée en revanche, ces polluants ou métaux-traces sont plus concentrés dans les couches supérieures que dans les couches inférieures où ils restent en quantité relativement stable. Cette caractéristique de la Méditerranée a permis aux chercheurs d'analyser avec plus de facilité l'évolution de la concentration des métaux-traces. Ces polluants (zinc, plomb, cuivre, cadmium) proviennent de l'atmosphère et des rivières : ils sont dus pour l'essentiel aux activités humaines. Ainsi, jusque dans les années quatre-vingt, les scientifiques ont relevé des concentrations en plomb relativement élevées. Puis, à partir de 1988, ce taux a commencé à chuter dans le bassin Nord-Ouest de la Méditerranée. En fait, il a baissé de moitié dans la couche superficielle (entre 0 et 100 mètres de la surface) dans les deux ans qui ont suivi l'application des directives européennes concernant la diminution des additifs au plomb des carburants et l'utilisation progressive d'essence sans plomb dans les pays européens. Aujourd'hui, des scénarii d'évolution de la population, de la consommation d'énergie et du nombre de véhicules sur la période 1980-2025 ont permis une prévision de l'évolution des concentrations marines en plomb pour cette même période.
On estime que 75% de la pollution marine est d'origine continentale et souvent liée à des activités quotidiennes et non à des déversements d'hydrocarbures. Les réseaux fluviaux comme ceux du Rhin ou du Danube amènent à la mer des milliers de produits chimiques. Le déversement des eaux usées entraîne la présence, dans la mer littorale, d'une quantité excessive de nutriments qui favorise la prolifération et la décomposition rapide des algues. L'eau étant alors privée d'oxygène, on constate la mort des poissons et des autres formes de vie marine.
La plus récente édition de l'Etat de l'environnement du PNUE (Programme des Nations unies pour l'environnement) contient quelques constats alarmants :
* quelque 70% des déchets déversés dans le Pacifique ne reçoivent aucune forme de traitement préalable.
* de grandes quantités de polluants agricoles, et autres, sont rejetées dans les cours d'eau qui se jettent dans la mer des Caraïbes, ce qui provoque une forte pollution par les nitrates, les phosphates et les pesticides.
* quelque 1,2 million de barils de pétrole sont déversés chaque année dans le golfe Persique.
