Große Mengen Schwermetalle aus Industrieabfällen und natürlichen Quellen fließen täglich ins Mittelmeer, gelangen so in die Nahrungskette und reichern sich in den Organismen an. Arsen und Blei, Cadmium, Chrom, Kobalt, Kupfer, Nickel, Quecksilber und Zink – all diese giftigen Metalle fallen bei der Produktion von Computern, Batterien, Verpackungen, Kühlmitteln, Pestiziden, Pharmazeutika und auch im Bergbau- und Hüttenwesen oder bei der Wärmegewinnung an und gelangen mit dem Abwasser von Mülldeponien ins Meer. Einmal aufgenommene Schwermetalle sind nicht abbaubar.

Gerade die Industriegebiete der Küstenzonen tragen wesentlich zur Belastung des Meeres durch Schwermetalle bei. Schon zu Beginn der siebziger Jahre wurden hohe Schwermetallkonzentrationen gemessen – im Tyrrhenischen Meer, an der toskanischen Küste, in der oberen Adria, in der Kastella-Bucht in der Nähe von Split und in weiten Teilen des östlichen Mittelmeeres ebenso wie in der Nähe von Haifa und Alexandria. Dabei fanden sich die höchsten Konzentrationen in Küstennähe; 20 Kilometer vor der Küste war die Konzentration selbst bei starker Belastung der Küstengewässer auf ein für Meerwasser natürliches Maß gefallen.

• Quecksilber: Meist wird Quecksilber als Methylquecksilber vom Organismus aufgenommen. Diese Form ist toxischer als das anorganische Quecksilber und wird zu 90 Prozent mit der Nahrung zugeführt. Typische Beispiele für Tiere, die das Metall im Körper deponieren, sind große Predatoren der Meere wie Tunfisch, Schwertfisch und Delfin, die an der Spitze der marinen Nahrungskette stehen. Beim Vergleich einer atlantischen Tunfisch-Population mit einer des Mittelmeeres fanden Wissenschaftler weitaus höhere Konzentrationen in den Fischen aus dem Mittelmeer (bis > 4.000 ng HgT g-1 für Tiere aus dem Mittelmeer, < 1.500 ng HgT g-1 für Tiere aus dem Atlantik). Sehr hohe Quecksilberkonzentrationen wurden auch in Haien und ihren Flossen festgestellt; sie betrugen in Flossenproben das 42-fache der für Menschen vertretbaren Höchstgrenze.

• Cadmium: Der Verbrauch von Cadmium zur Herstellung von Farbpigmenten, Stabilisatoren für Plastik oder Legierungen hat in den letzten Jahren stark zugenommen. Vor allem Weichtiere nehmen das Schwermetall auf. Bei verschiedenen Muschel- und Schneckenarten wurden Konzentrationen von 1.000 ng/g Frischgewicht gemessen; die erwähnten Populationen der Tunfische aus Atlantik und Mittelmeer wiesen hingegen kaum eine Belastung durch Cadmium auf. Cadmium lagert sich auch im Sediment ab. So fand die UNEP 1989 > 50 mg/kg Sediment in Gebieten mit hoher industrieller Nutzung. Die Mittelwerte aus Proben von Sedimenten ohne Belastung liegen hingegen bei 0,07 bis 0,62 mg/kg.

• Kupfer kommt in der Natur sehr häufig vor. Es wird unter anderem für elektronische und chemische Erzeugnisse benötigt. In der Mittelmeerregion wird es auch als Fungizid im Weinanbau sowie als Antifouling für Schiffsböden genutzt. Kupfer wirkt auf alle marinen Organismen stark toxisch. Seit der Einsatz von organozinnhaltigen Farben (Organozinnverbindungen sind eine Gruppe von Zinnverbindungen mit 1–4 organischen Resten, wirken hemmend auf das Immunsystem) eingeschränkt wurde, ist der Verbrauch kupferhaltiger Farben stark angestiegen.

• Blei wird seit dem Mittelalter genutzt. Es findet Verwendung in der Metall- und Baustofferzeugung, zur Herstellung von Farben und anderen chemischen Produkten sowie von Batterien. Blei wird in großen Mengen bei der Verbrennung von Öl und Benzin in Motoren freigesetzt und über die Atmosphäre in das Meer eingetragen. Erhöhte Konzentrationen finden sich vor allem in der Nähe von Industriegebieten. Blei kann bereits in geringer Konzentration (0,002–670 mg/l) akute oder chronische Affekte auslösen.

• Dauergifte sind heute zu einem weltweiten Problem geworden. Sie werden als Insektizide (Aldrin, Chlordan, DDT, Lindan, Dieldrin, Endrin, Heptachlor, Mirex, Toxaphen) eingesetzt, entstehen als Nebenprodukte der Chemieindustrie (Dioxine, Furane), kommen als Kühl- oder Isolierflüssigkeit zum Einsatz (Polychlorierte Biphenyle: PCBs) oder werden als Weichmacher (Hexachlorbenzol, Phthalate) und Schiffsanstriche eingesetzt (Tributylzinn: TBT). Sie sind extrem resistent gegen jede Art von photolytischem, biologischem oder chemischem Abbau. Diese Persistent Organic Pollutants (POPs) sind stark fettlöslich und reichern sich daher vor allem in fettreichen Geweben mariner Organismen an.

Seit den vierziger Jahren des 20. Jahrhunderts werden vor allem DDT (es spielte eine wichtige Rolle bei der Malariabekämpfung und andere Hexachlorocyclane als Insektizide eingesetzt. Sie wurden bald die am weitesten verbreiteten Umweltgifte der Erde. Schon zehn Jahre nach der Einführung zeigten sie weltweit ihre verheerende Wirkung. In den fünfziger und sechziger Jahren reduzierten sich die Zahlen einiger Seevögelarten sowie die Populationen mancher mariner Säugetiere in alarmierender Weise. In daraufhin durchgeführten Versuchen zeigten Tiere, die mit DDT kontaminiert waren, Fruchtbarkeitsstörungen, verringerte Bruterfolge, Stoffwechselanomalien und selbst Verhaltensstörungen. Diese Effekte führten zu einem Verbot in den meisten Ländern der nördlichen Hemisphäre, doch erst 1985 berichtete die FAO, dass die Mittelmeerländer auf den Einsatz von DDT und weiteren ähnlichen Stoffen verzichtet haben. Eine Ausnahme ist bis heute das nicht weniger giftige Insektizid Lindan.

Die organische Zinnverbindung TBT (Tributylzinn) wird vorrangig für Unterwasser-Schiffsanstriche eingesetzt. Sie verhindert das Festsetzen von Algen, Seepocken und Muscheln an den Schiffsrümpfen. In den siebziger Jahren ersetzte TBT das Insektizid DDT ebenso wie stark giftige Farbgemische. Heute werden zwei Drittel aller Seeschiffe mit TBT-Farben gestrichen, denn glatte Schiffsrümpfe ersparen dem Reeder viel Geld für Treibstoff. Doch die Farbe wird ständig in das Wasser abgegeben und mit ihr das Biozid. Dadurch weisen die vielbefahrenen Schiffsrouten der Weltmeere, auch die des Mittelmeeres, hohe Konzentrationen an TBT im Wasser und in den Sedimenten auf; selbst Tiere der arktischen Regionen sind durch das Gift belastet.

Tributylzinn greift in das Hormonsystem der Organismen ein. Es blockiert die Produktion der weiblichen und erhöht die der männlichen Hormone bei Wasserschnecken, führt zu Missbildungen und schwächt das Immunsystem von Jungfischen. Damit belastete Miesmuscheln weisen Wachstumsstörungen auf. Das Immunsystem von Menschen wird bei Aufnahme von TBT nachhaltig gestört. Eine erhöhte Anfälligkeit für Krankheiten und geringere Abwehr gegen Tumorbildung ist nachgewiesen; darüber hinaus kann es auch beim Menschen zu hormonellen Störungen kommen. Davon betroffen sind vor allem in der Nähe von Hafenanlagen lebende und arbeitende Menschen. Im Trockendock wird der alte Schiffsanstrich entfernt; dabei gelangen große Mengen TBT-haltigen Staubes in die Luft, das Wasser der Flüsse und des Meeres. Beim Auftragen neuer Farbe gehen 20 Prozent des Anstrichs als so genannter Overspray verloren. Werftarbeiter haben somit ein erhöhtes Risiko, durch TBT vergiftet zu werden.