。<chem>O2</chem>在低温海水中的溶解量更高（见物理性质一节），所以两极附近海洋的生物密度比其他海洋高许多。受硝酸盐、磷酸盐等植物养分所污染的水可促使藻类生长（称为富营养化过程）。这些藻类以及其他生物物质在分解后，会降低水的氧含量。水体的生化需氧量，即把含氧量复原至正常水平所需的氧气量，是水质的一项量化指标。
分析.古气候学家可通过测量海洋动物外壳和骨骼中<chem>^18O</chem>和<chem>^16O</chem>同位素之比，推算百万年前的地球气候。同位素<c