Fosfori ja typpi
Itämeri on muuttunut 1800-luvun niukkaravinteisesta ja kirkasvetisestä merestä reheväksi ympäristöksi. Meren rehevöityminen tarkoittaa, että ravinnepitoisuudet ovat liian suuria, eli toisin sanoen vedessä on liikaa typpeä ja fosforia.
Typpi ja fosfori eivät sellaisenaan ole vaaraksi meren eliöille, mutta suuret ravinnepitoisuudet aiheuttavat liiallista levien kasvua, jolla on useita negatiivisia vaikutuksia vesiekosysteemiin. Rehevässä ympäristössä vesi samentuu ja kalastossa ja kasvillisuudessa tapahtuu muutoksia. Orgaaninen aines ja hapenkäyttö lisääntyvät, mistä seuraa merenpohjassa happikato ja pohjaeliöiden kuolema.
Typpi ja fosfori päätyvät Itämereen joko vesiteitse tai ilmateitse. Suurin osa ulkoisesta kuormituksesta tulee Itämeren valuma-alueelta jokia ja ojia pitkin tai suoraan rannikolta. Merkittävimmät veden mukana kulkeutuvien ravinteiden lähteet ovat maa- ja metsätalous, teollisuus, kotitaloudet, kalankasvatus sekä luonnonhuuhtouma. Ilmaperäisillä ravinnepäästöillä tarkoitetaan ilmakehän laskeumaa, jolloin ravinteet voivat olla peräisin niin Itämeren valuma-alueelta kuin sen ulkopuoleltakin. Merkittävimmät ilmalaskeumana Itämereen päätyvien ravinteiden lähteet ovat vesi- ja maantieliikenne, maatalous ja energiantuontanto.
Kun liiallisen rehevöitymisen prosessi on alkanut, sitä on vaikea hillitä. Pohjasedimenttiin monien vuosien aikana kertyneitä ravinteita on hankala poistaa ja ne jatkavat levien ja muiden kasvien kasvun ruokkimista. Pohjan hapettomissa olosuhteissa fosforia saattaa vapautua sedimentistä takaisin veteen, mikä lisää veden rehevöitymistä. Tätä prosessia nimitetään myös sisäiseksi kuormitukseksi, jota on huomattavasti vaikeampi kontrolloida kuin jokien, rannikoiden ja ilmakehän ulkoista kuormitusta.
Itämeri on hyvin herkkä ihmistoiminnan vaikutuksille. Sen erityiset fysikaaliset ominaisuudet tekevät siitä yhden maailman suurimmista murtovesialtaista. Itämeren valuma-alueen pinta-ala on neljä kertaa suurempi kuin sen oma pinta-ala, ja valuma-alueella asuu peräti 85 miljoonaa ihmistä. Itämeri on yhteydessä maailmaan meriin ainoastaan kapeiden ja matalien Tanskan salmien kautta. Veden vaihtuvuus Itämeren ja Pohjanmeren välillä on siis vähäistä, joten ravinteet voivat pysyä Itämeressä jopa 30 vuotta. Näin ollen kaikilla ravinnepäästöillä on pitkäaikaisia vaikutuksia, ja meren palauttaminen alkuperäiseen tilaan on pitkäkestoinen prosessi.