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As toxinas causam problemas de saúde para peixes marinhos e de água doce, e consequentemente para as pessoas que comem esses peixes. A poluição está ligada a doenças de peixes, problemas reprodutivos e mutações. As toxinas incluem químicos industriais e pesticidas que entram nas pescarias através de águas subterrâneas, superficiais e pelo ar. Os peixes contaminam-se porque absorvem as toxinas na água, e estas passam para outros animais e pessoas através da cadeia alimentar.
O mercúrio é um dos piores contaminantes encontrados em peixes e pode causar doenças em quem os come. O envenenamento por mercúrio manifesta-se com sintomas semelhantes à paralisia cerebral. Outras toxinas como PCBs, dioxinas, chumbo, resíduos residenciais e farmacêuticos contribuem para tudo, desde dores de cabeça leves a cancro e morte. Peixes grandes de vida longa, como tubarão, peixe-espada e variedades de atum, podem ter maior acúmulo de toxinas simplesmente porque viveram mais tempo para as absorver. Além disso, animais terrestres que comem peixes contaminados absorvem os contaminantes e passam-nos às pessoas que por sua vez comem esses animais.
As pescarias marinhas podem ser atingidas por "maré vermelha" ou florações de algas, causadas por concentrações espessas de algas. As florações são poluentes, libertando venenos naturais e biotoxinas que podem sufocar peixes entupindo as brânquias. Os efeitos das florações são perdas de milhões de dólares quando pescarias são forçadas a fechar. Turismo e pesca recreativa também são atingidos, devastando economias costeiras.
A poluição esgota pescarias e reduz o número de peixes comercialmente valiosos. Por exemplo, números de trutas e salmões foram reduzidos em lagos e estuários atingidos por poluentes. Além disso, a poluição "envelhece" as pescarias, alterando o ambiente da água e adicionando sedimentos, transformando áreas em pântanos décadas antes de mudarem naturalmente. A poluição pode interferir com a migração de peixes, alterando a população aquática normal de uma área.