По имеющимся оценкам, 80% загрязнителей попадают в морскую среду с суши. Некоторые образующиеся в результате промышленной, сельскохозяйственной и горнодобывающей деятельности опасные вещества, например токсичные тяжелые металлы, стойкие органические загрязнители (включая пестициды и промышленные химикаты), углеводороды и радиоактивные вещества, в конечном итоге попадают в морскую среду через поверхностные и подземные воды.

Содействуя государствам-членам в решении проблем загрязнения прибрежных и морских экосистем, МАГАТЭ разработало ряд научных инструментов и методов, которые помогают лицам, принимающим решения, обеспечивать защиту морской среды. В ведении Агентства находятся лаборатории окружающей среды в Монако и Зайберсдорфе, Австрия, в которых с помощью ядерных и изотопных методов изучаются процессы загрязнения и определяются источники загрязнения.

Попадающие в прибрежные воды загрязнители могут через пищевую цепочку накапливаться в морских организмах, снижая жизнеспособность экосистемы и создавая угрозу здоровью людей, потребляющих в пищу загрязненные морепродукты. В последние годы увеличилось число случаев вредоносного цветения водорослей, в процессе которого могут образовываться токсины, вызывающие такие пищевые заболевания, как смертельное паралитическое отравление моллюсками и сигуатерное отравление рыбой. Такие случаи наносят урон рыболовству, аквакультуре, туризму, препятствуют использованию питьевой воды и рекреационных водных ресурсов.

Благодаря своим лабораториям окружающей среды МАГАТЭ играет существенную роль как в исследованиях, так и в обучении методам мониторинга опасных загрязнителей и биотоксинов в морепродуктах, в том числе с применением радиолигандного рецепторсвязывающего анализа – аналитической процедуры, используемой для обнаружения токсинов в периоды вредоносного цветения водорослей. Кроме того, в партнерстве с Региональной организацией по охране морской среды, одной из программ по региональным морям, входящей в состав Программы Организации Объединенных Наций по окружающей среде, расположенные в Монако лаборатории окружающей среды МАГАТЭ проанализировали пробы устриц и морских отложений из Персидского залива, чтобы определить уровень радионуклидов, микроэлементов, органических загрязнителей и биотоксинов в связи с вредоносным цветением водорослей.

В океанах накапливаются некоторые виды медленноразлагаемых пластмасс. По одним оценкам, в мировом океане дрейфует 5,25 триллиона частиц пластмассы общим весом 250 000 тонн, включая микропластик (частицы пластмассы меньше 5 мм). Его источниками являются более крупные куски пластмассы, которые разрушаются в результате атмосферного воздействия или распада, таблетки, используемые при изготовлении пластмасс, добавки для чистящих средств и косметической продукции, синтетическая одежда.

Из-за малых размеров микропластика его могут принять за планктон различные морские организмы – двустворчатые моллюски, мидии, рыбы. Вместе с накопившимися на нем загрязнителями микропластик может перемещаться по всей пищевой цепочке. Меченные изотопами индикаторы помогают понять, каким образом микропластик собирает органические загрязнители и переносит их в морские организмы.

Точно так же исследования "природных архивов", например донных отложений, кораллов и раковин, проливают свет на историю загрязнений морских экосистем. Так, в лаборатории радиометрии МАГАТЭ методами геохронологии с применением свинца-210 и цезия-137 реконструируется история экологических изменений, которую хранят отложения и кораллы. Такие исследования помогают оценить темпы загрязнения прибрежных и морских экосистем.