В некоторых прибрежных водах уровень кислорода падает настолько низко, что большинство животных не могут выжить. Такие зоны называются мертвыми зонами. Они образуются, когда избыток питательных веществ, обычно азота и фосфора из сельского хозяйства и сточных вод, способствует интенсивному цветению водорослей. Когда водоросли отмирают и опускаются на дно, бактериальное разложение потребляет растворенный кислород быстрее, чем он может восполняться.

Стратификация водной толщи препятствует перемешиванию богатых кислородом поверхностных вод с глубинами, что усугубляет проблему. Мертвая зона Мексиканского залива, питаемая рекой Миссисипи, является одной из крупнейших и наиболее изученных. Аналогичные особенности наблюдаются в Балтийском море, Чесапикском заливе и многих других богатых питательными веществами системах по всему миру.

Передвижные животные убегают; сидячие организмы погибают. Страдают рыбные ресурсы и экосистемные услуги. Основным долгосрочным решением является снижение нагрузки питательных веществ за счет улучшения управления удобрениями, очистки сточных вод и восстановления водно-болотных угодий, которые задерживают питательные вещества. Сезонный мониторинг отслеживает размер и интенсивность мертвых зон каждый год.

«Мертвая зона» может расширяться на тысячи квадратных километров летом и снова сужаться во время осенних штормов.