In manchen Küstengewässern sinkt der Sauerstoffgehalt so stark, dass die meisten Tiere nicht überleben können. Diese Gebiete werden als Todeszonen bezeichnet. Sie entstehen, wenn überschüssige Nährstoffe, meist Stickstoff und Phosphor aus Landwirtschaft und Abwässern, ein dichtes Algenwachstum fördern. Wenn die Algen absterben und absinken, verbraucht die bakterielle Zersetzung den gelösten Sauerstoff schneller, als er nachgeliefert werden kann.

Die Schichtung der Wassersäule verhindert die Vermischung von sauerstoffreichem Oberflächenwasser mit tieferen Wasserschichten und verschärft so das Problem. Die vom Mississippi gespeiste Todeszone im Golf von Mexiko ist eine der größten und am besten erforschten. Ähnliche Phänomene finden sich in der Ostsee, der Chesapeake Bay und vielen anderen nährstoffreichen Systemen weltweit.

Mobile Tiere fliehen; sessile Organismen sterben. Fischerei und Ökosystemleistungen leiden. Die Reduzierung der Nährstoffbelastung durch verbesserte Düngung, Abwasserbehandlung und die Wiederherstellung von Feuchtgebieten, die Nährstoffe zurückhalten, ist die wichtigste langfristige Lösung. Saisonale Überwachungsmaßnahmen erfassen jährlich Größe und Intensität der sauerstoffarmen Zonen.

Eine Todeszone kann sich im Sommer über Tausende von Quadratkilometern ausdehnen und sich mit den Herbststürmen wieder verkleinern.