Toplinsko onečišćenje odnosi se na povećanje temperature u vodnom tijelu zbog ljudskih ili okolišnih uzroka. Iako stupanj ili dva razlika može zvučati neznatno, zagrijavanje vodenog ili morskog okoliša čak i za malu količinu može rezultirati razornim promjenama u staništima riba, insekata, biljaka i životinja. Postoji nekoliko glavnih uzroka toplinskog onečišćenja, od kojih svaki doprinosi onome što neki stručnjaci za okoliš nazivaju mogućom ekološkom katastrofom.
Jedan od glavnih uzroka toplinskog onečišćenja je industrijska upotreba vode kao rashladnog sredstva. Tvornice i elektrane obično koriste obližnje izvore vode kako bi strojevi bili hladni i funkcionalni. Iako je jeftin i učinkovit, ovaj oblik procesa hlađenja može izazvati pustoš u vodenim ekosustavima. Voda se obično izvlači iz izvora, prolazi kroz rashladne sustave u tvornici ili pogonu, a zatim se vraća u izvorni izvor.
Nažalost, u procesu hlađenja strojeva temperatura vode raste, ponekad i za nekoliko stupnjeva. Dotok tople ili tople vode natrag u prirodni izvor može uništiti izvore hrane ili ubiti vrste kojima je potrebna određena temperatura za preživljavanje. Mnogi znanstvenici za okoliš smatraju da je industrijsko zagrijavanje vode najveći čimbenik lokaliziranog toplinskog onečišćenja.
Erozija tla i krčenje šuma dva su druga glavna čimbenika koji mogu dovesti do neprirodnog povećanja temperature. Biljke i drveće na obali pomažu zasjeniti vodu, držeći temperaturu pod kontrolom pružajući zaštitu od sunčeve svjetlosti. Kada se biljke uklone, ne samo da vodeno tijelo apsorbira više sunčeve svjetlosti, već i tlo koje drže korijenske strukture pada u vodu. Erozija tla može uzrokovati podizanje korita rijeka i jezera, stvarajući pliće vodene bazene koji se brže zagrijavaju.
Jedan od primarnih razloga za zabrinutost zbog toplinskog onečišćenja je nedostatak kisika u vodi. Ribe se oslanjaju na određenu količinu kisika kako bi preživjele pod vodom; ne prilagođavaju se lako promjenama razine kisika. Što je voda toplija, može zadržati manje kisika, zbog čega cvjetni ekosustav u kratkom vremenu postaje smrtonosan za stanovnike. Osim toga, plitke i toplije vode povećavaju proizvodnju biljaka koje troše kisik, kao što su alge, koje još više smanjuju razinu kisika kako se razgrađuju.
Postoji nekoliko načina za ublažavanje učinaka toplinskog onečišćenja kako bi se stabilizirao i održao vodeni okoliš. Tvornice koje koriste vodu kao rashladnu tekućinu mogu ugraditi rashladne tornjeve i ribnjake koji vraćaju vodu na izvornu temperaturu prije nego što je ispuste natrag u prirodni izvor. Osiguravanje da obale i obalne linije imaju odgovarajuću vegetaciju koja osigurava hlad i zadržava tlo također može pomoći u sprječavanju toplinskog onečišćenja.