Sumberoksigen dalam air dapat diperoleh dari proses fotosintesis fitoplankton atau tanaman hijau dan difusi udara, dan hasil dari proses kimia reaksi oksidasi. Kehadiran oksigen dalam air biasanya diukur dalam jumlah oksigen terlarut (oksigen terlarut) adalah jumlah miligram gas oksigen terlarut dalam satu liter air.

Dalam ekosistem perairan, keberadaan oksigen dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti distribusi temperatur, di mana produser autotrop mampu fotosintesis, serta difusi oksigen dari udara. Di perairan oksigen umumnya memiliki distribusi yang tidak merata vertikal. Distribusi ini berkaitan dengan kelarutan oksigen dipengaruhi oleh suhu air. Kelarutan oksigen meningkat dengan penurunan suhu air, meskipun hubungan ini tidak selalu berjalan linier.

Penurunan kualitas air akibat pencemaran dapat dilihat dengan mengamati beberapa parameter kimia, seperti oksigen terlarut. Kadar oksigen terlarut dalam suatu perairan diperlukan oleh organisme untuk pernafasan dan oksidasi bahan-bahan organik. Sumber utama oksigen dalam suatu perairan berasal dari suatu difusi udara dan hasil  fotosintesis organisme yang hidup di dalam perairan tersebut. Kecepatan difusi oksigen dari udara tergantung dari beberapa faktor, seperti kekeruhan air, suhu, salinitas, pergerakan massa air dan udara seperti arus, gelombang dan pasang surut. Kadar oksigen dalam air laut akan bertambah dengan semakin rendahnya suhu dan berkurang dengan semakin tingginya salinitas.Di lapisan permukaan kadar oksigen relatif lebih tinggi karena adanya proses difusi antara air dengan udara serta adanya proses fotosintesis. Dengan bertambahnya kedalaman akan terjadi penurunan kadar oksigen terlarut karena proses fotosintesis semakin berkurang dan kadar oksigen yang ada banyak digunakan untuk bernafas dan oksidasi bahan-bahan organik.Fenomena perubahan alam di lautan semakin mengkhawatirkan akan ancaman perubahan iklim. Baru-baru ini ilmuwan mengumumkan terjadinya penurunan kadar oksigen perairan asin Bumi, terutama di wilayah pesisir pantai Pasifik barat laut Amerika Serikat.Menurut para ilmuwan, ini merupakan satu pertanda perubahan-perubahan mendasar terkait dengan perubahan iklim global. Mereka memperingatkan bahwa ekosistem bawah laut yang komplek dan berkaitan dengan mata rantai makanan di lautan bisa terganggu.Pada beberapa titik perairan di wilayah Washington dan Oregon, menunjukkan penurunan kadar oksigen yang telah menyebabkan tumpukan bangkai kepiting Dungeness di lantai samudra, menewaskan bintang laut berusia 25 tahun lumpuhnya koloni anemon laut dan terjadinya hamparan tikar bakteri yang berpotensi mengancam biota laut.
Wilayah hipoksia atau kondisi rendah oksigen memang sudah lama ada di perairan dalam samudra. Area ini terdapat di Pasifik, Atlantik, dan Samudra Hindia. Namun kini areanya semakin meluas dan menyebar.
Perluasan penipisan oksigen itu terjadi secara dramatis. Seperti di lepas pantai California Selatan, kadar oksigennya menurun sekitar 20% selama 25 tahun terakhir.

Sumber Oksigen (O2) dan Karbon Dioksida (CO2) di Laut
Di lautan, juga terdapat oksigen. Oksigen-oksigen di laut ini berupa oksigen yang terlarut dalam air / Dissolved Oxygen (DO). Sumber utama oksigen terlarut dalam air adalah difusi dari udara dan hasil fotosintesis organisme yang mempunyai klorofil yang hidup di perairan. Kecepatan difusi oksigen dari udara ke dalam air berlangsung sangat lambat, oleh sebab itu, fitoplankton merupakan sumber utama dalam penyediaan oksigen terlarut dalam perairan (MORIBER, 1974 dalam SUSWANTO, 1989).
Faktor-faktor yang mempengaruhi kelarutan oksigen dalam air menurut (WILLOUGHBY, 1978; REID, 1961; WELCH, 1980) :
Suhu
Salinitas
Pergerakan air di permukaan
Tekanan atmosfer
Persentase oksigen di sekitarnya

Contoh organisme laut yang melakukan fotosintesis yaitu Zooxanthellae yang
bersimbiosis dengan terumbu karang di lautan.. Zooxanthellae bersimbiosis dalam jaringan polip karang dan membantu karang dalam produksi gizi melalui kegiatan fotosintesis tersebut. Kegiatan ini memberikan karang dengan senyawa karbon tetap untuk energi, meningkatkan kalsifikasi, dan memediasi fluks unsur hara. Karang pada polip tuan rumah memberikan tempat tinggal zooxanthellae dengan lingkungan yang dilindungi untuk hidup didalamnya, dan suplai karbon dioksida untuk proses fotosintesis-nya. Hasil fotosintesis dari Zooxanthellae ini berupa senyawa carbon seperti calcium carbonat (CACO3) yang berguna untuk terumbu karang dan oksigen yang terlarut dalam air laut.

Sementara itu, karbon dioksida (CO2) yang berada di dalam laut berasal dari proses siklus karbon yang melibatkan biosfer, geosfer, hidrosfer, dan atmosfer Bumi. Di ekosistem air, pertukaran C02 dengan atmosfer berjalan secara tidak langsung. Karbon dioksida berikatan dengan air membentuk asam karbonat yang akan terurai menjadi ion bikarbonat. Karbon anorganik, yaitu senyawa karbon tanpa ikatan karbon-karbon atau karbon-hidrogen, adalah penting dalam reaksinya di dalam air. Pertukaran karbon ini menjadi penting dalam mengontrol pH di laut dan juga dapat berubah sebagai sumber (source) atau lubuk (sink) karbon. Karbon siap untuk saling dipertukarkan antara atmosfer dan lautan. Bikarbonat adalah sumber karbon bagi alga yang memproduksi makanan untuk diri mereka sendiri dan organisme heterotrof lain. Sebaliknya, saat organisme air berespirasi, CO2 yang mereka keluarkan menjadi bikarbonat. Jumlah bikarbonat dalam air adalah seimbang dengan jumlah CO2 di air.
Pada daerah upwelling, karbon dilepaskan ke atmosfer. Sebaliknya, pada daerah downwelling karbon (CO2) berpindah dari atmosfer ke lautan. Pada saat CO2 memasuki lautan, asam karbonat terbentuk:

CO2 + H2O ⇌ H2CO3


Reaksi ini memiliki sifat dua arah, mencapai sebuah kesetimbangan kimia. Reaksi lainnya yang penting dalam mengontrol nilai pH lautan adalah pelepasan ion hidrogen dan bikarbonat. Reaksi ini mengontrol perubahan yang besar pada pH:


H2CO3 ⇌ H+ + HCO3−



DefinisiLaut DalamSeluruh zona yang berada di bawah zonaeufotik (zona bercahaya), Bagian darilingkungan bahari yang terletak di bawahkedalaman yang dapat diterangi sinarmatahari di laut terbuka dan lebih dalamdari paparan benua (>200m)

3. KONDISI LINGKUNGAN  LAUT DALAM Keadaan lingkungan laut dalam sangat gelap dan dipastikan hampir tidak ada proses fotosintesis. Organisme yang hidup di perairan ini merupakan organism yang sangat hebat, karena dapat bertahan hidup dengan kadar oksigen yang sangat minim. Tekanan hidrostatis Meningkat secara konstan sebanyak 1 ATM (1 kg/cm2), setiap pertambahan kedalaman 10 meter.

4.  Kadar Oksigen Cukup untuk menghidupi seluruh organisme di laut dalam (DO= 4% s/d 6%; di perairan  Sumbereufotik, DO= 3.5% s/d 7%). oksigen utama: air permukaan laut di Antartika dan Arktik yang kaya Oksigen.

5.  Suhu Umumnya seragam, dengan kisaran 1 – 3oC (kecuali wilayah hydrothermal vents (>80oC) dan cold hydrocarbon seeps (<1 oC). Salinitas Umumnya seragam (35 ppm), pada daerah cold hydrocarbon  seeps (hipersain = 40 permil). Sirkulasi air Sangat lamban (< 5 cm/detik), tergantung pada bentuk dan topografi dasar laut. Sikulasi air dan ventilasi dalam palung sangat menentukan kadar oksigen di laut dalam. Kadar Oksigen: Cukup untuk menghidupi seluruh organisme di laut dalam (DO= 4% s/d 6%; di perairan eufotik, DO= 3.5% s/d 7%), Sumber oksigen utama: air permukaan laut di Antartika dan Arktik yang kaya Oksigen, Air bersifat anoksik: Teluk Kau (Halmahera), Palung Carioca (Venezuela), Palung Santa Barbara (USA)