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A poluição do mar é resultado das mesmas ações geradoras da poluição da água. Porém, existe uma diferença. O mar constantemente corre riscos de acidentes com navios petroleiros, que cruzam os oceanos diariamente e em grande quantidade.
O derramamento de petróleo é considerado um dos maiores e mais graves desastres ecológicos. Os ecossistemas, quando afetados, só conseguem se recompor após dezenas de anos, desde que sejam limpos rapidamente e desde que não haja mais nenhum outro problema sério nesse longo período.
Os navios petroleiros e os oleodutos contribuem para a poluição marinha. O petroleiro pode causar contaminação das águas quando ocorrem vazamentos e após ter retirado o produto permanecem alguns resíduos, então é realizada uma lavagem nos tanques do navio e a água suja com petróleo é jogada no mar. No caso de oleodutos, desastres acontecem quando o encanamento se rompe produzindo vazamentos. Esse tipo de poluição marinha é chamada de "maré negra".
Todos os anos são transportadas nove bilhões de toneladas de petróleo pelo mar. Anualmente, a humanidade despeja 130 milhões de litros de petróleo nos oceanos do mundo. Este dado assustador não inclui os gigantescos derramamentos acidentais, como o desastre causado pelo navio Exxon Valdez, em 1989, na costa do Alasca, EUA, que chocou-se contra os recifes derramando 40 milhões de litros de óleo no oceano. Vários animais morreram aos milhares e os que sobreviveram ficaram intoxicados propagando os efeitos do acidente.
O derramamento de petróleo causa um enorme desequilíbrio nas regiões afetadas. O petróleo flutuando não permite que a luz do Sol penetre na água, inviabilizando o processo de fotossíntese da vegetação aquática. Sem oxigênio e alimento, a morte dos peixes, em grande escala, é inevitável. Aqueles que chegam à superfície ficam impregnados de óleo e morrem por asfixia.
As aves que se alimentam de peixe também acabam morrendo ou acabam contaminando os demais