貽貝是一種瓣腮類軟體動物，體內能積存對海洋汙染最嚴重的貴金屬。海洋學家通過測定貽貝體內的重金屬含量來掌握各海域鋅、鎘、銅等汙染物的分布狀況。日本從1991年開始。利用烏賊作為汙染物的采集裝置。海洋汙染物質通常積蓄在烏賊的肝髒裏，查明其中重金屬和有機物的含量可以確定海區的汙染狀況。
最近，法國科學家發明了一種用探測水汙染的新裝置。這個“探測器”由一個直徑59厘米的漏鬥和一條小鱒魚組成。當遭受汙染的水通過漏鬥時，小鱒魚就會煩躁不安並加快遊動速度，最後因疲勞過度而死亡。鱒魚對水汙染極為敏感，能夠測出監測器也無法測到的輕微汙染。
非洲的長頜魚具有類似雷達的奇特功能。當它在混濁的水流中遊動時，尾巴上的一個器官可以放出電脈衝，然後被它身上的感覺器官所接收。當長頜魚在含有氰化物、苯酚等毒性物質汙染的水中遊動時，尾巴器官釋放出的電脈衝會急劇波動。英國科學家把長頜魚發來的電信號放大後送入計算機進行分析，就能獲悉海域的汙染情況。
生活在海洋中的某些細菌能夠在水體受到汙染時身體發出亮光。水中有毒物質積聚越多，細菌發出的亮光就越強烈。毒性越厲害，細菌的發光速度就越快。科學家根據細菌發光的亮度可以在刻度盤上看出汙染的性質。
海洋哺乳動物也能夠監測汙染。科學家在北極海豹體內發現了29種汙染物質及22種殺蟲劑。獨角鯨、白鯨、北極熊等野生動物都已受到化學物質的汙染。美國生物學家提出了監測海洋汙染的“冷凍”方法，即對海洋哺乳動物的身體組織如鯨脂和海豹的肝髒進行冷凍，用於分析海水中的致癌物多氯聯苯和氯化殺蟲劑及鉛、汞、砷等汙染物。美國已於20世紀80年代末開始實施這項“冷凍”計劃，並建立了“國家海洋哺乳動物組織庫”，將現在收集到的樣品數據與10年後控製出的相應數據進行對比研究，對海域較長周期的汙染情況進行追蹤監測。
1990年底，地中海有上萬隻海豚突然相繼死亡。科學家通過對死亡海豚的解剖發現，它們體內都含有石油所產生的碳氫化合物。原來每年航行在地中海裏的油船向海洋排油65萬噸，其中30％的油變成“油餅”而凝固在東地中海海岸，這是殺死海豚的主要原因。
海洋的石油汙染是海洋最主要的汙染，也是對人類危害最大的汙染。
震驚世界的海灣戰爭更是一場空前的生態災難。雖然戰爭已經結束，硝煙散盡；當人們分析這場戰爭所造成的損失時，才驚訝地發現，真正難以彌補的並不是眾多斃命疆場的士兵而是生態環境遭到的慘重破壞。
海灣盛產石油，自戰爭開始後，密如蛛網的石油設施，在成千上萬噸炮彈的狂轟濫炸下，紛紛陷於癱瘓，大量的石油注入海灣。據估計最少在36萬～70萬噸之間，這片濃得像漿糊一樣的“黑潮”，猶如瘟疫，所到之處，海洋生物便遭滅頂之災。魚類、蝦大量死亡。“黑潮”經過庫蘭島，綠龜瀕臨滅絕。更令人不安的是，許多海麵，油膜正在下沉。一旦沉到海底，將再也無法處理。環境消化這一毒害，至少需要50年時間。
每年由河流和沿海廠礦排入海洋的石油數量約500萬噸，占石油入海量的50％。此外，油輪因觸礁、碰撞、擱淺和失火等意外原因遇難，也使石油流入海洋。海上油田的開發，如果產生油井井噴事故，也會有大量的石油瀉入海洋。各種車輛、船舶、飛機等排出的含油廢氣會經大氣而進入海洋；眾多的原因，使海洋遭受了嚴重的汙染。石油汙染造成的危害是多方麵的，對於海洋生物、水產資源、海洋環境以及人類健康都有一定的影響。
石油油膜會減少太陽輻射透入海水的能量，會降低海洋植物，特別是浮遊植物的光合作用強度，阻礙細胞的分裂、繁殖。浮遊植物的減少，勢必引起食物鏈上更高環節生物數量的減少，從而引起整個生物群落的衰退。
石油汙染對幼魚和魚卵的危害更大。油膜和油塊能粘住大量的魚卵和幼魚，使其死亡。在石油汙染的海水中孵化出來的幼魚大部分是畸形的。當石油從海麵下沉時，會使底棲動物窒息而死。