Perusahaan Tenaga Listrik Tokyo (TEPCO) telah melaporkan bahwa air laut yang mengandung radioaktif yodium-131 sebesar 5 juta kali batas legal telah terdeteksi di dekat pembangkit listrik.
Menurut layanan berita Jepang, NHK, sampel terbaru juga mengandung radioaktif cesium-137 1,1 juta kali lipat tingkat legal.
Studi dari pelepasan bahan nuklir sebelumnya di Laut Irlandia, Laut Kara dan Barents, serta di Samudera Pasifik, menunjukkan bahwa bahan radioaktif tersebut bergerak mengikuti arus laut, disimpan dalam sedimen laut, dan memanjat jaring makanan laut.
Di Laut Irlandia – tempat pabrik Bahan Bakar Nuklir Inggris di Sellafield di barat laut Inggris melepaskan bahan radioaktif selama beberapa dekade, dimulai pada tahun 1950an – penelitian menemukan cesium dan plutonium radioaktif terkonsentrasi secara signifikan pada anjing laut dan lumba-lumba yang memakan ikan yang terkontaminasi.
Penelitian lain menunjukkan bahwa bahan radioaktif dari Sellafield dan dari pabrik pemrosesan ulang nuklir di Cap de la Hague di Perancis telah berpindah ke Atlantik Utara dan Samudra Arktik. Sebuah penelitian yang diterbitkan pada tahun 2003 menemukan bahwa sebagian besar kontaminasi radioaktif di dunia terjadi di lingkungan laut.