Behandling av kommunalt avloppsvatten har avsevärt minskat föroreningen av vattenlevande ekosystem, men problemet med avloppsföroreningar kvarstår. Källor för avloppsföroreningar är överflöd av rått avlopp från överbelastade eller dåligt utformade system, ineffektiv behandling av avloppsvatten från behandlingsanläggningar och avloppsvatten från gården. Trots att det är allmänt erkänt som ett stort problem, tillämpar få länder strikt bestämmelser om utsläpp av jordbruksavlopp. Avloppsföroreningar förändrar balansen mellan marina och sötvatten ekosystem, vilket gör att de fungerar mindre effektivt.

Eutrofiering

Avloppsvatten innehåller mycket höga näringsämnen, främst kväve och fosfor. Under naturliga förhållanden begränsar låga koncentrationer av dessa näringsämnen produktiviteten hos akvatiska ekosystem. Avlopp främjar överskottstillväxten av vattenlevande primära producenter - växter, alger och cyanobakterier - i en process som kallas eutrofiering. Med ökande biomassa av primära producenter kommer en ökning av antalet primära konsumenter, såsom zooplankton och växtätande fisk. Extra produktivitet överförs upp i livsmedelskedjan på detta sätt och når så småningom rovfisk och däggdjur högst upp i livsmedelskedjan.

Gemenskapsdynamik

Förändringar i fysisk livsmiljö som uppstår genom överskott av växttillväxt kan dramatiskt förändra gemenskapens dynamik. Till exempel kan överskottstillväxten av vattenlevande växter minska den tillgängliga livsmiljön för djur som kräver öppet vatten att leva, såsom filter som matar invertebrater. Växttillväxt kan också förändra art dynamiken, till exempel genom att skapa mer tillflykt till byte djur och därigenom minska rovdjurens utfodringseffektivitet. Tillgången till extra mat kan leda till en ojämlik konkurrens på alla nivåer i livsmedelskedjan, med djur som är mer effektiva vid användning av den extra matkällan som dominerar ekosystemet. Detta resulterar vanligtvis i akvatiska ekosystem med hög biomassa men låg artsdiversitet.

Hypoxi

Avloppsföroreningar främjar hypoxi eller syreutarmning i akvatiska ekosystem på två sätt. För det första innehåller avloppsvatten i sig stora mängder organiskt material som är direkt tillgängligt för bakterier i vattnet. För det andra främjar det tillväxt av växter och alger som blir en källa till organiskt material när de dör. När bakterier konsumerar organisk substans konsumerar de också upplöst syre från vattnet. Hypoxi kan döda djur eller orsaka fysiologisk stress som stunts tillväxt och reproduktion. Ett känt exempel på ett akvatiskt ekosystem som lider av hypoxi är Mexikos döda zon. Många invasiva arter, som asiatisk karp, kan tolerera låga syreförhållanden. Avloppsföroreningar underlättar därför spridningen av invasiva arter genom att skapa lämplig habitat för dem och eliminera konkurrensen.

Antibiotika och hormoner

Antibiotika och hormoner utsöndras av boskap och människor i urin och avföring. Stora källor till avlopp som innehåller dessa föreningar är sjukhus, intensivt förvaltade gårdar och slakterier. En gång i vattnet kan antibiotika hämma tillväxten av bakterier som spelar en viktig roll för att avlägsna kväve från vatten. Antibiotika främjar också tillväxten av resistenta bakterier, vilket försvårar balansen i bakteriegemenskaperna. Syntetiska hormoner är kända för att störa det endokrina systemet - en grupp körtlar som producerar hormoner och kontrollerar deras frisättning - av däggdjur, fisk, reptiler, amfibier och ryggradslösa djur. Syntetiska versioner av hormoner, såsom östradiol, kan efterlikna naturliga hormoner och förändra känsligheten hos hormonreceptorer, vilket orsakar onormal tillväxt och reproduktion av exponerade djur.