Insbesondere der Eintrag von Müll aus Kunststoffen birgt eine erhebliche Gefahr für Tiere und Pflanzen der aquatischen Lebensräume. Kunststoffe sind im Wasser nahezu unvergänglich. Physikalische wie biologische und chemische Prozesse setzten dem Material nur langsam zu. Es kommt zu einem Zerfall in immer kleinere Bruchstücke, schlussendlich bleibt der Müll aber als Mikromüll erhalten. Bei diesem Zersetzungsprozess werden giftige Inhaltsstoffe frei, die in die Nahrungskreisläufe der aquatischen Lebewesen und somit auch in die des Menschen integriert werden.
Vögel verwechseln die meist bunten Kleinteile mit Futterquellen. Die Folge ist ein Verhungern mit vollem Magen, tödliche Verstopfungen oder Ersticken. Für die Nordsee gibt es bereits eine Vogelart, die als Müll-Indikator dient: Der Eissturmvogel ist ein Hochwasservogel und findet seine Nahrung ausschließlich auf offener See. Anhand der Mageninhalte von verstorbenen Eissturmvögeln konnte festgestellt werden, wie stark die Fauna der Nordsee unter der Müllbelastung leidet. In einer Untersuchung, die zwischen 2003 und 2016 zu eben diesem Thema stattgefunden hat, wurde in ca. 60 % der Eissturmvogelmägen mehr als 0,1 Gramm Plastik gefunden. Es wird geschätzt, dass bis 2050 fast jeder Meeresvogel Kunststoff im Magen haben wird, wenn die Eintragsmenge weiterhin so hoch bleibt.
Neben der vermeintlichen Nahrungsaufnahme integrieren Vögel in aquatischen Ökosystemen eine Auswahl an Müllteilen in ihre Nester. Normalerweise verwenden die Tiere Algen oder andere Wasserpflanzen für den Nestbau, da aber an der Wasseroberfläche viele leichte Müllteile schwimmen, landen immer wieder Polyethylenfasern (hohe beständige Plastikfasern) aus alten Fischernetzten, Angelschnüre oder Plastiktüten in den Nestern. Störche bauen z. B. Plastikfolien und Netze von Futterballen ein. All diese Materialien sind sehr gefährlich für das Überleben der Jungvögel, denn Kunststoffe sind wasserundurchlässig – bei Regen staut sich das Wasser in den Vogelnestern und die Küken ertrinken.
Des Weiteren sind lose Angelsehnen, Köder und Blinklichter in Fließgewässern ein Problem, denn sie werden von Wasservögeln, Fischen oder anderen am Wasser lebenden Tieren verschluckt und/oder schnüren ihnen Körperteile ab (z. B. Beine und Flossen).
Auch Mikroschadstoffe mindern die Gewässerqualität und stellen für die aquatische Fauna und Flora eine Gefahr dar. Besonders empfindliche Tierarten in Fließgewässern leiden z. B. unter dem Einfluss der Mikroschadstoffe. So wurde dokumentiert, dass Eintagsfliegen und Stein- oder Köcherfliegen durch Mikroschadstoffe gänzlich aus einem betroffenen Fließgewässer verschwinden.