Zanieczyszczenie substancjami odżywczymi to rodzaj zanieczyszczenia wody, który występuje, gdy obecność zbyt wielu składników odżywczych powoduje szkody w środowisku. Najczęstszym skutkiem tego rodzaju zanieczyszczenia jest śmierć ryb i innych organizmów wodnych. Zanieczyszczenie substancjami odżywczymi jest często spowodowane uwalnianiem azotu lub fosforu do wód. Nie są one bezpośrednio toksyczne dla ryb, ale działają poprzez zakłócenie równowagi ekologicznej poprzez złożony proces. Odpływ azotu i fosforu jest związany z praktykami rolniczymi, co jest jednym z powodów, dla których obszary rolnicze są najczęstszymi miejscami zanieczyszczenia substancjami odżywczymi.
Zbyt duża ilość składników odżywczych jest szkodliwa, ponieważ powoduje przerost roślinności wodnej, zwłaszcza glonów fotosyntetycznych. Stymulowane obecnością nadmiaru składników odżywczych glony te mogą tworzyć maty na powierzchni wody. Kiedy glony powierzchniowe obumierają, w wodzie wytwarza się mniej tlenu, ponieważ glony pod powierzchnią nie otrzymują wystarczającej ilości światła słonecznego. Jeśli w takim zbiorniku wodnym występuje duże zapotrzebowanie na tlen, poziom tlenu może spaść do punktu, w którym ryby i inne zwierzęta wodne zaczną umierać. Proces ten nazywa się eutrofizacją, gdy występuje naturalnie, a sztuczną eutrofizacją, gdy jest spowodowany przez sztuczne źródła składników odżywczych.
Nadmiar azotu i fosforu, który powoduje zanieczyszczenie substancjami odżywczymi, jest zwykle wynikiem działalności rolniczej. Azot jest stosowany w nawozach i jest obecny w odchodach zwierzęcych pochodzących z eksploatacji pasz. Fosfor jest również składnikiem nawozów rolniczych czy oczyszczonych ścieków. Zwykle te niezbędne do życia pierwiastki występują naturalnie w ograniczonych ilościach. W ten sam sposób, w jaki nawozy te zwiększają wzrost upraw, mogą powodować wzrost lub przerost glonów związany z przypadkami zanieczyszczenia składnikami odżywczymi.
Jednym z wybitnych przykładów tego procesu jest tak zwana martwa strefa, która występuje corocznie w Zatoce Meksykańskiej. Martwa strefa jest spowodowana azotem przenoszonym do Zatoki z rzeki Missisipi. Mississippi osusza większość ziemi w środkowo-zachodnich Stanach Zjednoczonych, obszarze znanym z działalności rolniczej i rolnictwa. W Zatoce Meksykańskiej dodatkowy azot powoduje zakwity glonów, które giną i wyczerpują tlen w wodzie. Ryby i skorupiaki, które nie mogą uciec ze strefy, są zabijane.
Chociaż zakończenie wszystkich przypadków zanieczyszczenia składnikami odżywczymi może być trudne, postępowanie w takich przypadkach obejmuje przede wszystkim upewnienie się, że zbyt wiele składników odżywczych nie dostanie się do cieków wodnych. Niektóre sposoby, aby to zrobić, obejmują ograniczenie lub lepszą kontrolę stosowania nawozów azotowych, używanie mydła niezawierającego fosforanów oraz poprawę metod uzdatniania wody.