זיהום כימי

צמחים ובעלי חיים מייצרים אינספור חומרים כימיים כחלק מתהליכי החיים שלהם. למטרות של 'מדד בריאות הים' המונח 'כימיקל' מתייחס לתרכובת או לחומר שעברו טיהור או ייצור על ידי בני אדם.
יותר מ-100,000 כימיקלים משמשים באופן מסחרי (Daly 2006), ורבים מתוכם חודרים לסביבה הימית באמצעות העברה אטמוספרית, נגר לתוך נתיבי מים או הזרמה ישירה לים.
שלוש קטגוריות כלליות של כימיקלים הן בעלי עניין מבחינת הסביבה הימית: נפט, מתכות רעילות ומזהמים אורגניים עמידים.

כיצד בוצעה המדידה?
עדיין בלתי אפשרי, ואולי מעולם זה לא יהיה אפשרי, למדוד את הריכוזים המעשיים של החומרים הרבים הנמצאים בתוככי הים, ולכן נעשה שימוש באמצעים המקורבים הבאים. זיהום של מתכת כבדה בדגים חופיים נבחר בתור המיצג של זיהום כימי מכימיקלים שמקורם באתרים יבשתיים. זיהום שמקורו בים עבר מידול מתוך נתונים אודות נתיבי ספנות מסחריים ונמלים. 
מודלים אלה מספקים אומדנים גסים בלבד לגבי עוצמת הזיהום. הם אינם מיצגים את כל הכימיקלים והם אינם מבדילים בין כימיקלים שרמת הרעילות שלהם גבוהה או נמוכה יותר. 
נפט
בוצע אומדן של כלל כמות הנפט החודר לתוך הים, אולם נתונים כלל עולמיים בנוגע לגודל ולתפוצה הגיאוגרפית של שפכי נפט אינם זמינים לנו, כך שלא ניתן היה לקבוע את הזיהום שמקורו בנפט בתור קטגוריה נפרדת במסגרת 'מדד בריאות הים'.  יחד עם זאת, שמן כן יהיה בין החומרים הנמצאים בתוך נגר ממשטחים אטומים שנפלט מספינות ומתחומי הנמלים.
'שמן' הוא המונח הכללי עבור כל נוזל סמיך, צמיגי ולרוב דליק שאינו מתמוסס במים אך כן מסיס בממסים אורגניים. צמחים ובעלי חיים מיצרים מגוון של שמנים טבעיים, אולם המטרה 'מי ים נקיים' קשורה בראש ובראשונה לשמנים הנגזרים מתוך מרבצים גיאולוגיים של נפט גולמי המיועדים לשימוש בתור דלק או חומר סיכה.
נפט טבעי מהווה 47% מהנפט בים. כ-600,000 טון מעוקב של נפט חודרים לים באופן טבעי בכל שנה על ידי חלחול דרך סדקים רבים בקרקעית הים (NRC 2003), אולם הספיגה מכל אחד מהם היא בדרך כלל איטית (Wells 1995) וחלחול טבעי אינו נחשב כזיהום.
המחצית השנייה של הנפט מגיעה ממקורות הקשורים למעשי ידי אדם, לרבות סירות, נגר יבשתי, ובמידה פחותה יותר, דליפות נפט. מקורות אלה מהווים סיכון גדול יותר לסביבות הימיות מאחר שהשמנים אלה נפלטים לתוך הים באזורים מתוחמים בקצב זרימה גבוה.
המקורות הנרחבים ביותר של זיהום שמנים מעשה ידי אדם הם נגרים עירוניים והזרמות תפעוליות של שמנים ונפט מתנועת כלי שיט ומתפעול הנמלים. הזרמות מתוך כלי שיט מהוות 24% מכלל הכמות של שמנים המגיעים לים (UNEP/GPA 2006).
רק 8% מכלל זיהום השמנים בים נובעים משפכים המתרחשים במהלך הובלה או ייצור. יחד עם זאת, רמות הרעילות של שפכים אלו נוטות להישאר יציבות לאורך זמן ונקשרו לאסונות מקומיים ואזוריים בעלי בולטות ציבורית גבוהה.
גם לאחר 20 שנים, זיהום הנפט מאסון Exxon Valdez שהתרחש בשנת 1989 עדיין קיים, באזורים מסוימים, והוא רעיל כמעט כמו שהיה מראשיתו (Exxon Valdez Trustee Council 2009; Raloff 2009).
מתכות רעילות
מתכות הן יסודות כימיים שהן לרוב קשות, מבריקות, ניתנות לחישול, להתכה, למשיכה, עם מוליכות חשמלית ותרמית טובות. מתכות הופכות רעילות כאשר הן משנות את המבנה והתפקוד של חלבונים ואנזימים (GESAMP 2001).
מתכות הנמצאות בים שהן רעילות מאוד לכשעצמן כוללות כספית, קדמיום, עופרת, ארסן, בדיל, נחושת, ניקל, סלניום ואבץ. כספית, קדמיום ועופרת עלולות להפוך לרעילות עוד יותר בשילוב עם תרכובות אורגניות. לדוגמה, כספית עשויה ליצור תרכובות רעילות למערכת העצבים כגון מתיל כספית (CH3Hg), בתגובה לפחמן.
ארסן, נחושת, ניקל, סלניום, בדיל ואבץ אינן מתכות רעילות במיוחד לכשעצמן, אולם הן מסוגלות להגיב עם חומרים אורגניים ליצירת תרכובות רעילות מאוד (UNEP 2006).
מתכות רבות מופיעות באופן טבעי בסביבה, אולם שחרור שלהן ממקורות מעשה ידי אדם, כגון פעילויות תעשייה וכרייה, עלול להגדיל את הריכוזים של רבות מהן לרמה רעילה.
96% מהכספית חודרים לים דרך העברה אטמוספירית (GESAMP 2001).
בעוד שחלק מהמתכות נזרקות במכוון לים, רבות מהן נמצאות במורד הזרם יחסית למקורותיהן, לרבות אתרי פסולת, אזורי תעשייה, ואזורים בהם מתקיימות פעילויות כרייה ועיבוד מתכת.
כיצד בוצעה המדידה?
ריכוזי המתכות הכבדות ארסן, קדמיום, כספית ועופרת בדגים חופיים נבחנו ביחס לקווים המנחים של משרד הבריאות לדגי מאכל 5  בדגים Lithognathus mormyrus, Diplodus cervinus, Mullus surmuletus, Sargocentron rubrum, Siganus rivulatus, Siganus Iuridus שנאספו מעכו, חיפה, מפרץ חיפה, ג'יסר אזרקא, מכמורת, נתניה, פלמחים ואשדוד. לא נאספו דוגמאות מאזור תל אביב ואת חסר זה במידע השלמנו על פי הערכים של אזור מרכז הסובב את אזור תל אביב. דוגמאות בהן ריכוזי המתכות חרגו מסף הקווים המנחים של משרד הבריאות לריכוז בדגי מאכל6, קיבלו ערך מרבי לזיהום במתכות כבדות ( 1 מתוך 1, גרוע). דוגמאות בהן המתכות הכבדות היו מתחת לסף זה קיבלו ערך אפס זיהום (טוב). הממוצע על פי אזור של כל הדוגמאות נתן את הציון לזיהום הכימי באזור.
מזהמים אורגניים עמידים (תרכובות POP)
מזהמים אורגניים עמידים הם תרכובות כימיות רעילות לאדם ולחיות הבר.
מזהמים אורגניים עמידים כוללים חומרי הדברה כגון DDT, קוטלי עשבים, ביפנילים עתירי כלור (PCBs, חומרים הנמצאים ברבים מחומרי קירור, מעכבי בעירה ודבקים) וכן ביספנול איי (תרכובת הנמצאת בחומרי פלסטיק – בעיקר בבקבוקי פלסטיק).