在典型的海域布設監測環境用的浮標，或者建立監測用的平台，上麵裝有儀器，專門監測海洋水質。除了觀測海洋水文要素，像溫度、鹽度、海流、波浪等以外，重點測量的水質要素有酸度、溶解氧含量、海水的濁度、化學耗氧量、生物需氧量、各種重點汙染物的濃度、油的濃度和種類等。有些量，像酸度、溶解氧，已經能用電極和特製的膜做成傳感器，連續地測量。而另一些量，特別是痕量的汙染物，還沒有找到合適的傳感器來連續、快速地測量，現在采取把化學分析實驗室搬到現場的辦法，用自動的電化學、光譜分析的方法在現場代替人進行測量。隨著光纖技術的飛速發展，用激光和光纖還能做出新的傳感器來，日本已經有全部用光纖監測的海洋汙染監測站。在監測浮標或平台上的計算機每隔一定的時間間隔采集一次數據，把它儲存起來，或者通過通信手段把數據傳遞出來。在汙染的情況超過警戒限度時，還會自動發出警報。在河流的入海口、汙水排海出口、水產養殖區附近、工廠附近、電廠溫排水入海口等汙染比較嚴重的海區都應該設置監測站。根據海洋學理論還可以建立模型來模擬汙染物的擴散情況，幫助決策人決定采取什麼防治措施。
衛星和航空遙感的方法也常常用來監測汙染。用電磁波可以探測到海麵上的油膜，並且能測出油膜的厚度。用遙感光學儀器可以發現海麵上的油膜、赤潮，還可以看到懸浮物擴散、分布的狀況。遙感方法最適宜用於經常的監測、監視。
石油是由很多種烴構成的，分辨出海麵溢油的構成，可以了解油的種類，從而確定油汙染的來源。根據各種烴的熒光性質的差異，可以把各種典型烴的光譜作出“油指紋”檔案，在分析溢油事故、找出溢油責任者時是很有用的。
有些海洋生物富集某種汙染物的本領特別大，例如貽貝能富集重金屬。於是用它作為重金屬汙染的指示生物，采集貽貝樣品，分析它的肉裏所含的重金屬含量，比直接分析濃度非常低的海水要容易、準確得多。
還有一種魚，視覺不好，在海水中發出電脈衝定位，它發出的電脈衝隨著海水中汙染程度而變化，檢測這種魚的電脈衝，就能發現汙染是否有變化。
舉一反三，將來還可以找到更多、更好的辦法，從各個方麵來監測海洋環境的汙染狀況。
遏住汙染的源頭
各種有毒的物質大部分是從陸地上排到海洋裏來的，它們一旦進入海洋，溶解或懸浮在海水裏，就難以治理了。因此，最根本的治理海洋環境汙染的辦法是遏住陸源汙染的源頭。
對於能產生有毒物質的工業，不能因噎廢食，而應該改進工藝，盡量減少廢物以及減少廢物中所含的有毒物質。通常把工廠產生的廢渣、廢水和廢氣叫做三廢。最理想的辦法是把廢渣集中起來，開發一些回收技術，把它裏麵的化學物質提取出來，化害為利，生產有用的化工產品。最後沒有其他利用價值的廢渣可以加壓製成建築材料，既不至於占用土地堆放，又可以省掉製造建築材料的原料和燃料。含有有機質的汙泥可以放在會旋轉的圓桶形窯裏，通熱空氣烘幹，使它變成顆粒狀，這種顆粒可以作為燃料。對於廢水，要進行化學、生物處理。加化學藥劑，使其中的一些化合物與藥劑起化學反應，變成無毒的化合物而沉澱下來，從這些沉澱物中可以提取一些有用的物質。剩下的汙水中主要含有有機汙染物，可以用氧化和生物降解的辦法來淨化。生物淨化的方法很多，例如用厭氧發酵技術或者噴灑細菌的技術，使廢水中殘留的有機物被細菌改造而與水分離。最終，使盡渾身解數，可以使淨化的水恢複清澈的本來麵目，而且生物可以在裏麵生存。淨化了的水又可以循環使用。這些淨化技術產生的廢料是無毒的，不會造成新的汙染，還有一部分可以當作肥料，或製成有用的化工產品。日本的東京灣、英國的泰晤士河、德國的易北河都曾經是漆黑的、沒有生命的水體，經過多年治理，已經重新變成清水，海洋生物又回到那裏生長。我國沿海水質總的來說是比較好，但是在大城市工業密集的地方，岸邊、河口的海水的汙染已到了不容忽視的程度了，需要從根本上治理，從處理廢渣汙水做起，控製住源頭，使海洋環境得到改善。