氯乙烯和醋酸乙烯在製造過程中要使用含汞的催化劑，這使排放的廢水含有大量的汞。當汞在水中被水生物食用後，會轉化成甲基汞。這種劇毒物質隻要有挖耳勺的一半大小就可以致人於死命，而當時由於氮的持續生產已使水俁灣的甲基汞含量達到了足以毒死日本全國人口2次都有餘的程度。水俁灣由於常年的工業廢水排放而被嚴重汙染了，水俁灣裏的魚蝦類也由此被汙染了。這些被汙染的魚蝦通過食物鏈又進入了動物和人類的體內。甲基汞通過魚蝦進入人體，被腸胃吸收，侵害腦部和身體其他部分。進入腦部的甲基汞會使腦萎縮，侵害神經細胞，破壞掌握身體平衡的小腦和知覺係統。據統計，有數十萬人食用了水俁灣中被甲基汞汙染的魚蝦。
截止到2006年，先後有2265人被確診為水俁病受害者（其中有1573人已病故）。另外還有11540人雖未獲得醫學認定，但因其身體或精神也遭受到水俁病的影響，1995年12月15日在日本政府的調解下，排汙企業向他們人均一次性賠償260萬日元。長達36年的排汙行為，所造成的直接損害以及為消除損害所支付的費用高達3000億日元，使水俁灣成為“遺恨之地和永遠慟哭之地”。
五、放射性物質
海洋放射性汙染是指人類活動產生的放射性物質進入海洋而造成的汙染。
海洋的放射性汙染主要來自：
1核武器在大氣層和水下爆炸使大量放射性核素進入海洋。核爆炸所產生的裂變核素和誘生核素共有200多種。
2核工廠向海洋排放低水平放射性廢物。建在海邊或河邊的原子能工廠，包括核燃料後處理廠、核電站和軍用核工廠在生產過程中，將低水平放射性廢液直接或間接排入海中。最典型的例子是美國漢福特工廠和日本東京福島核電站。前者1960年排入太平洋的放射性廢物達36萬居裏，後者自在2011年在福島核電站事故中，向海洋傾倒了大約10000噸左右的含有低濃度放射性物質的廢水。
3向海底投放放射性廢物。美國、英國、日本、荷蘭以及西歐其他一些國家從1946年起先後向太平洋和大西洋海底投放不鏽鋼桶包裝的固化放射性廢物，到1980年底為止，共投放約100萬居裏。據調查，少數容器已出現滲漏現象，成為海洋的潛在放射性汙染源。
4核動力艦艇在海上航行也有少量放射性廢物泄入海中。
例如俄羅斯對北冰洋核汙染是一個世界性的棘手難題，俄羅斯大量陳舊的核潛艇退役，缺乏缺乏燃料裝填和存儲設備以及維修不善是“禍因”，一般而言，對待核殘餘，根本的方式是深埋5千米的地下，等待核物質不斷衰變最終對環境無害。但俄羅斯以經濟不振為由，若外界不給國際援助，那麼就將宣布直接排海，非常輕率地將人跡罕至的北冰洋作為“核垃圾場”。在上個世紀90年代，俄羅斯科拉港是世界上最大的核潛艇墳場，而俄羅斯不斷將大量的核廢料傾倒入北冰洋的巴倫支海和喀拉海。
在福島核電站泄漏之前，海洋核汙染主要來自於核潛艇相撞、沉沒或者善後，相反，核電站引發的海洋核汙染總量因為相較下很輕微，並沒有引發過多的關注。但是福島超嚴重核泄之後提出了一個全新的命題：過去的核軍武造成的海洋汙染主要是在無人海，但核電站大多靠近人稠區，它不僅影響本國的民眾，同時也能影響鄰國的稠密人口區。