微塑料污染了包括河口在内的所有海洋生境，而河口是许多鱼类的繁殖栖 息地。水体和沉积物中存在的微塑料污染物为水生和海洋生物提供了直 接的暴露途径。微塑料还可以通过海洋食物链内的转移来污染猎物和捕食 者。对于摄食生态涉及消耗整个猎物的任何物种（包括人类），这代表了 一种间接但可能很重要的微塑料摄入途径。
研究人员已观察到海洋环境中微塑料的营养转移，例如，浮游水蚤 （Daphnia magna）吃掉绿藻（Scenedesmus spp.），而包括北梭鱼和大西洋鲑鱼在内的几种鱼又吃掉水蚤。
　　有关机构研究了荧光纳米级聚苯乙烯塑料（纳米塑料）在含有藻类、水蚤 和消费鱼的淡水生态系统中的营养转移，证实纳米塑料很容易通过水生食 物链转移。
　　暴露于纳米级聚苯乙烯塑料的水蚤表现出体型减小和严重的繁殖变化。新 生水蚤的数量减少，体型更小，个体畸形率上升至68%。
　　微塑料的直接消耗在许多悬浮摄食动物（例如牡蛎和贻贝）以及底栖摄食 动物（例如海参、螃蟹和龙虾）当中很普遍。这些生物无法区分微塑料和 食物。海洋环境中获得“二甲基硫化物特征”的微塑料使情况进一步 复杂化，它会发出吸引某些水生和海洋野生动物的气味。浮游植物在海 水中释放二甲基磺酸丙酸盐，后者分解成二甲基硫化物（DMS）并排放到 空气中。海鸟和企鹅等捕食者借助该分子来定位觅食区域。
　　研究表明，塑料碎片可以穿透肠道并阻碍食物通过，这可能导致亚致死影 响（例如生长减缓）甚至致命影响。然而，有人从生态毒性研究框架的 角度认为，无法证明这些死亡会导致可识别的生态影响，例如种群 改变。
　　实验室研究表明，水生生物暴露于微塑料已经与负面健康影响相关，例如 免疫反应增加、食物消耗量减少、体重减轻和能量损耗、生长速度降低、 生育能力下降以及对后代的影响。

　　微塑料可能会促进海水化学污染物的蔓延。喂养实验表明，多氯联苯可以从受污染塑料转移到白额鹱雏鸟。
　　对野生海鸟的研究表明，它们的污染物负荷可能与摄入的塑料量呈正相关。
　　研究人员在评估肉足鹱幼鸟体内塑料负荷和微量元素浓度之间的关系时，在其胸部羽毛中发现了浓度可测量的17种微量元素。铬和银的高浓度与摄入塑料的质量呈正相关。铬在禽类组织中生物累积，并且羽毛中超过2.8毫克/克的浓度被认为与不利的神经毒性作用有关。银纳米粒子在细胞和亚细胞水平的毒理作用已得到充分的文件证明。
　　倘若贻贝（Mytilus galloprovincialis）暴露于多环芳烃污染的微塑料，则其血淋巴、鳃，特别是消化组织中会出现塑料，并伴有明显的芘（一种多环芳烃）积累。研究人员观察到不良细胞效应，包括免疫应答和神经毒性作用的改变。在沙蠋和来自南大西洋的蛇鼻鱼体内也发现了微塑料引起的多氯联苯负荷增加现象；更高的塑料密度与明显更高浓度的多溴二苯醚有关和来自南大西洋的蛇鼻鱼体内也发现了微塑料引起的多氯联苯负荷增加现象；更高的塑料密度与明显更高浓度的多溴二苯醚有关。
　　虽然已经证明了海洋污染物和海洋塑料碎片的影响，但生态影响的频率和性质尚未量化和充分了解。对于一些海洋哺乳动物和海鸟来说，有充分的信息表明海洋污染物暴露和微生物摄入的不利影响。尽管如此，人们对于日益严重的海洋污染物问题对水生和海洋生态系统的全面影响依然知之甚少。

　　海洋污染使得海水中的化学物质浓度超过可接受的水平。废水排放、工业和农业污染物含有有害化学物质，如重金属、石油烃类和农药残留，它们污染了海洋水体。这导致海洋生态系统中的生物无法适应或生存，影响了海洋的自净能力。
　　污染物沉积和底质污染发生在海洋底部和沿岸地区。底部生物和底栖生物是海洋生态系统的重要组成部分，但它们容易受到沉积物和有毒化学物质的影响，导致繁殖、生长和养分循环的问题。
　　海洋中的人为噪音源包括船只、声纳活动、爆炸声等。这些声音会扰乱海洋生物的正常行为，干扰它们的交流、导航和觅食能力。例如，声纳活动可能导致鲸类迷失方向，与其他个体分离，甚至引发听力损伤。