废水排放工程会使潮间带和局部水域底质、水质严重恶化。受有机污染影响，使底栖生物在局部水域种类组成简单、生物量高、耐污种类逐渐减少，而耐污种却大量繁衍，生物多样性指数下降。排污口附近细菌总数和大肠杆菌数大大增加。局部水域污染，导致悬浮物增加，水质变差，水质透明度下降，光照减少，水生植物大量减少，使鱼类产卵场、索饵场遭受破坏。氮、磷的大量排放，使水域严重富营养化，引发赤潮频频发生。赤潮周而复始的发生形成恶性循环时，将会破坏海区生态系统的平衡，造成原有生态系统生产力低下，从而对生态环境和渔业生产产生难以弥补的后果。
废水排放使有害物质在水生生物体内富集。污水中污染物质如重金属、石油烃、酚等在生物体内富集，经食物链传递，最终威胁人体健康。未经处理超标准排放污水，会导致海洋生物致畸、致死。