水体增温加速了水生态系统的演变或破坏。硅藻在20℃的水中为优势种；水温32℃时，绿藻为优势种；水温37℃时，只有蓝藻才能生长。鱼类种群也有类似变化。对温性鱼类来说，水温在10～15℃时，冷水性鱼类为优势种群；水温超过20℃时，温水性鱼类为优势种群；当水温为25～30℃时，热水性鱼类为优势种群。水温超过33～35℃时，绝大多数鱼类不能生存。水生物种群之间的演变，以食物链相联结，升温促使某些生物提前或推迟发育，导致以此为食的其他种生物因得不到充足食料而死亡。食物链中断可能使生态系统组成发生变化，甚至破坏。
水体升温加速了水及底泥中有机物的生物降解和营养元素的循环，藻类因而过度生长繁殖，导致水体富营养化；有机物降解又加速了水中溶解氧消耗。
某些有毒物质的毒性随水温上升而加强。例如，水温升高10℃，氰化物的毒性就增强1倍；而生物对毒物的抗性，则随水温的上升而下降。
水体热污染区域可分为强增温带、适度增温带和弱增温带。热污染的有害效应一般局限在强增温带，对其他两带的不利影响较小，有时还产生有利效应。热污染对水体影响程度取决于热排放工业类型、排放量、受纳水体特点、季节和气象条件等。
各国对水热污染及其影响进行了多方面的研究，并制定了冷却水温度的排放标准。美国、俄罗斯等国按不同季节和水域，制定了冷却水温度的排放标准；德国以不同河流的最高允许增温幅度为依据，制定了冷却水温度排放标准；瑞士则以排热口与混合后的增温界限为最高允许值，确定排放标准。中国和其他一些国家尚未制定有关标准。
2.热污染对鱼类的影响
人类是温血动物，对于外界温度变化有良好的适应能力，而生活在水中的生物大多属于冷血动物，对于水温的改变非常敏感，忍受热污染的能力也非常有限。鱼类不断地洄游，一方面是为了觅食；另一方面也是为了寻求适温的环境。例如，每年夏季，小管鱼类常洄游到中国台湾北部沿海；每年冬季，乌鱼常成群在台湾西岸沿海出现。这些都是鱼类寻求适温环境的行为，也就是因为水中生物对水温变化比较敏感，因此热污染在水中比在陆地上更容易造成生态环境的改变。
海洋鱼类能带给人类什么
海洋鱼类是人们喜爱的食品，它们不但富含蛋白质、脂肪、糖类、矿物质和维生素等人类必需的营养物质，而且味道鲜美，其蛋白质和脂肪都比其他动物性肉类易于被人体消化吸收。海洋鱼类也是重要的工业原料。鱼肉可制作罐头食品，鱼肝可提取鱼肝油，鱼鳞、鱼骨可以制胶，鱼油可制作肥皂、润滑油，有些鲨鱼的皮可制成皮革，杂鱼可制成鱼粉，鱼的内脏和某些有毒鱼类的毒素可提取制成各种药物。
热污染提高水温对鱼类的影响主要有以下几点：
第一，加快鱼类的新陈代谢率。一般而言，水温每增加10℃，鱼的新陈代谢率就加倍，如25℃时新陈代谢率为15℃时的2倍，35℃时新陈代谢率为15℃时的4倍。水温增加会使水中的溶氧量减少，而鱼类却因新陈代谢加快而需要更多的氧。因此，水温增加到某一限度，鱼类便会死亡。每一种鱼的致命温度并不相同，如北美洲一种褐色鳟鱼的致命水温为26℃，而小龙虾则可以忍受水温升至35℃才死亡。
第二，可能使鱼类停止繁殖。鱼类都是在一小范围的适温环境产卵，水温增高，鱼类排卵的数目往往就会减少，有时甚至无法排卵。而且，水温增高也会影响卵的正常发育。例如，一种大西洋的鲑鱼受精卵，在2℃的温度中需经114天的孵化，小鱼才出来；水温提高到7℃，孵化期就缩短为90天，太早孵出的未必是健康的小鱼。鱼的成长也会受到影响，水温再提高，受精卵甚至都无法孵化了，因此，在一个比较封闭的水体中，如小湖或小溪，水温提高到某一限度，虽然没使成鱼立刻死亡，但可能使某些鱼终将绝迹。
第三，会减短鱼的寿命。由于水温增高会缩短卵的孵化时间以及加速鱼的新陈代谢率，因此很容易推想鱼的寿命也会减短。例如，北美洲一种淡水水蚤在8℃的水温中可活108天，但在28℃的水中只能活29天，鱼的寿命减短了，当然，也就长不到它应有的长度与重量。
第四，可能破坏食物链。所谓食物链就是：大鱼吃小鱼、青蛙；小鱼、青蛙则以蚊虫、小虾等为食；蚊虫、小虾等则以水草、藻类等为食。上述4类生物死亡后氧化分解产生营养盐分，又可作为水草、藻类等的养料。如果热污染的结果造成其中一类生物的死亡，也可能使得以其为食的生物死亡，依此类推，这个生态系统就可能因此而受到破坏。
提高水温对其他水中生物的影响度，也与鱼类相差不多。然而鱼类会游泳，如果海洋受到热污染，鱼类尚能避开受污染的地方，伤害会减少一些。但附着在海底的生物，如珊瑚等，就难逃一劫了。
3.核能电厂与热污染
核能电厂利用核子反应产生热能发电时，不可能使热能百分之百转换为电力。多余的废热需要利用大量冷水带走，发电机才能运转。例如，我国台湾地区四周环海，海水很容易取得，因此台湾的核能电厂都是建在海边，利用海水冷却，使用过后的海水水温提高了，又被排回海洋。
一般而言，核电厂排放温水有以下两种方式：
第一：建一条排放管到离岸稍远处，在中层排放，以避免伤害到海底生物。由于高温的海水较轻，排放后往上浮而渐与上层海水混合，等至浮到海面，水温已降低许多，对海洋生态的影响便可降低。利用这种方式排放温水比较好，但所花的成本也较高。
第二，在海边直接排放于海面，用这种方式省钱，但对海洋生态的影响也较大。到目前为止，中国台湾现有的三座核能电厂都是用第二种方式，在海边把温水排放于海面。
截至2008年，在台湾北部沿海的核一、核二厂，排放的温水并未造成多大影响。南部核三厂的温排水却伤害了排水口附近浅处的珊瑚。造成南、北核能电厂的区别并非核三厂的冷却系统设计比核一、核二厂差，而是因为核三厂排水口附近刚好有很多生长良好的珊瑚，再加上当地海水的温度终年都比北部沿海的高3～5℃。核三厂所在的南湾在台湾最南端，在冬季时黑潮支流流入台湾海峡，南湾海水主要来自黑潮。夏季时中国南海海水流入台湾海峡，此时南湾海水主要来自中国南海。这两种水团的水温都很高，南湾冬季表面水温仍达24℃左右，夏季则常达29℃，甚至更高。所以，它能够忍受升温的空间就小多了，也因此核三厂的温排水对生态的影响特别引人注目。
珊瑚最适合在热带与亚热带的温暖海洋中生长，中国台湾气候属亚热带型，特别是南湾海域位于台湾最南端，海水温度全年都在20℃以上，最适于珊瑚生长，而核三厂排水口附近又是珊瑚生长比较茂盛的地方。
据调查，南湾已发现的珊瑚共有179种之多，这些珊瑚在35℃的高温海水中便会死亡，如在31～33℃的水温中，时间稍长，珊瑚便会白化，甚至死亡。
台湾电力公司早在20世纪80年代就开始建核三厂，有两部发电机。第一部于20世纪80年代初开始运转，冷却系统排出的温水水量不大，对排水口附近的珊瑚并无多大影响。到了1987年，两部机组开始稳定地同时发电。同年7月，部分排水口附近浅处的珊瑚白化了。到了冬天，白化的珊瑚又重获生机，但到了来年夏天，珊瑚又白化了，而且面积有扩大的趋势。由此不难看出，核能电厂对海中生物的影响之严重。
战火下的灾难战争污染
1991年初爆发的海湾战争，是第二次世界大战结束后，最现代化的一场激烈战争。战争双方伤亡人数并不多，但消耗的物资却是惊人的，特别是石油资源遭到人类有史以来最大的破坏，这场战争毁掉5000多万吨石油。在海湾战争期间，有700余口油井起火，每小时喷出1900吨二氧化硫等污染物质飘到数千千米外的喜马拉雅山南坡、克什米尔河谷一带，造成了全球性污染，并造成地中海、整个海湾地区以及伊朗部分地区降“石油雨”，严重影响和危害人体健康。
而此次战争中流入海洋的石油所造成的污染和破坏更是惊人。据估计，1990年8月2日至1991年2月28日海湾战争期间，先后泄入海湾的石油达150万吨。1991年，多国部队对伊拉克空袭后，科威特油田到处起火。1月22日科威特南部的瓦夫腊油田被炸，浓烟蔽日，原油顺海岸流入波斯湾。随后，伊拉克占领的科威特米纳艾哈麦迪开闸放油入海。科威特南部的输油管也到处破裂，原油滔滔入海。1月25日，科威特接近沙特的海面上形成长16千米、宽3千米的油带，以每天24千米的速度向南扩展，部分油膜起火燃烧黑烟遮没阳光，伊朗南部降下黏糊糊的黑雨。至2月2日，油膜展宽16千米、长90千米，逼近巴林，危及沙特阿拉伯。最后导致沙特阿拉伯的捕鱼作业完全停止，这一海域的生物群落受到严重威胁。更为严重的是浮油层已对海岸边一些海水淡化厂造成污染，以淡化海水作为生活用水的沙特阿拉伯面临淡水供应方面的困难。这次海湾战争酿成的油污染事件，使波斯湾的海鸟身上沾满了石油，无法飞行，只能在海滩和岩石上待以毙命。其他海洋生物也未能逃过这场灾难，鲸、海豚、海龟、虾蟹以及各种鱼类都被毒死或窒息而死，成为这场战争的最大受害者。
海湾战争结束后，一些环保专家表示，要完全消除由海湾战争引发的5000万吨石油对海湾地区和全球的影响，不仅代价高昂，而且所需的时间也较为漫长。
同样的情况也在黎巴嫩出现过。2009年，黎巴嫩的濒危海龟在孵化后不久就因受到燃油污染的海水死亡；死鱼漂浮在海岸；燃烧的石油所产生的滚滚黑烟飘向城市——黎巴嫩这个拥有海滩和积雪覆盖的山脉的地中海国家，因遭受以色列轰炸而导致的石油泄漏引发了一场黎巴嫩历史上最为严重的环境灾难。但在交战双方停火以前，清污行动不能开展。联合国环境官员指出，对污染问题不加以控制的时间越久，其持续的破坏性就越大。
自以色列同黎巴嫩真主党开战以来，世界的注意力一直集中在数以百计的平民的伤亡上，而环境破坏只吸引了人们些许的注意力，但专家指出，石油泄漏污染的长期环境影响有可能是破坏性的。在以色列战机于2009年7月13日和15日轰炸了位于黎巴嫩首都贝鲁特南部19千米的吉耶赫电厂之后，电厂储油罐遭到破坏，大约1万吨重油泄漏进入地中海，形成了一个方圆50英里的浮油层。以色列海军的封锁和持续的军事行动使清除油污的行动成为不可能。
时任联合国环境规划署（UNEP）执行主任的阿基姆·施泰纳说：“污染的直接影响可能是严重的，但我们不能立即对其进行评估。对泄漏的石油不进行清理的时间越长，其清理就越困难。”对此，UNEP执行主任施泰纳指出，必须迅速采取协调行动控制油污的继续扩散，以便将其对环境的短期和长期伤害控制在最小的范围内。叙利亚环境部长已经致函UNEP-地中海行动计划，请求立即派出专业清污公司的人员帮助叙利亚控制其领海内的燃油污染，并派出评估组对这次油污造成的损害进行评估。UNEP-地中海行动计划请塞浦路斯政府启动了一个预测模式，对本次东地中海污染的扩散动态进行预测。预测初步结果显示，这次所泄漏燃油的80%将停留在黎巴嫩沿海及附近，另外20%将挥发掉。另据国际海事组织（IMO）发布的最新消息称，泄漏的石油已经污染了黎巴嫩1/3的海岸线，另有约2.5万吨的重油还有可能泄漏。战火延误清污行动。黎巴嫩的国旗上有一棵雪松，并因其拥有林木丛生的山脉而被称为“绿色黎巴嫩”，它是阿拉伯国家中十分注意污染控制的少数国家之一。在这里，使用柴油发动机的小型公共汽车已经被禁止，而工厂则被命令遵守严格的环保法规。但现在，这个国家多沙、多岩石的海滩的大部分都被一层厚厚的黑色石油覆盖了，而在以前，这里每年都要接待成千上万的观光者。
许多渔民被迫歇业，人们对吃鱼也日益恐惧。第一个提供帮助的国家是科威特，但是3卡车清理污染的援助物资在贝鲁特受阻。在清污工作开始前，援助人员只能等待战火停止。沙拉夫说：“我们不能进入黎巴嫩水域开展工作，这意味着我们已经耽误了10余天时间。而对于石油污染来说，10天就像是1个世纪。”当地环保组织呼吁双方尽快停火，以便使清污工作能尽快开展。沙拉夫估计清理黎巴嫩海岸线油污将花费大约3000万～5000万美元，而完成全部清污工作的花费将10倍于此。乐观估计是，清理海岸线油污将至少需要6个月时间，而使东地中海海洋生态系统恢复到遭受破坏前的状态则需要长达10年时间。
沙拉夫将此次污染同2002年法国“威望”号油轮漏油污染事件联系起来。在那次事件中，其运载的7.7万吨石油泄漏了80%，严重破坏了西班牙北部海岸环境，使西班牙付出了沉重代价。但由于燃烧的油罐以及无能为力的清污人员，他认为这次事件要更加复杂。他痛心疾首地说，黎巴嫩“正面临一个棘手得多的问题。想象一下你有孩子病了，你知道他病了，但在你开始给他治疗前，你却不能带他去看医生进行检查、了解他得的是什么病。这就是我们所面临的局面。”