L’eutrophisation est une forme singulière mais naturelle de pollution de certains écosystèmes aquatiques qui se produit lorsque le milieu reçoit trop de matières nutritives assimilables par les algues et que celles-ci prolifèrent. Les principaux nutriments à l’origine de ce phénomène sont le phosphore (contenu dans les phosphates) et l’azote (contenu dans l’ammonium, les nitrates, et les nitrites).
L’eutrophisation s’observe surtout dans les écosystèmes dont les eaux se renouvellent lentement comme certains bassins d'agréments mal filtrés mais aussi dans les lacs profonds.
Le Milieu reçoit quantités de matières nutritives, stimulées par cet apport substantiel, certaines algues croissent et se multiplient de manière excessive. Cette croissance s’effectue dans les couches d’eaux superficielles car les végétaux ont besoin de lumière pour se développer. Ces algues en excès conduisent, lorsqu’elles se décomposent, à une augmentation de la charge naturelle de l’écosystème en matières organiques biodégradables.
Dans les profondeurs du bassin, là où les algues mortes viennent se déposer, les bactéries aérobies qui s’en nourrissent prolifèrent à leur tour, consommant de plus en plus d’oxygène. Or en l’absence d’une circulation suffisante des eaux, ce qui est souvent le cas dans un plan d'eau profond où le fond est peu oxygéné, les bactéries finissent par épuiser l’oxygène des couches d’eaux profondes. Elles ne peuvent plus dégrader toute la matière organique morte et celle-ci s’accumule dans les sédiments.
Une telle situation, lorsqu’elle se produit, s’aggrave encore lorsqu’il fait chaud car la solubilité de l’oxygène dans l’eau (comme celle de tous les gaz) diminue lorsque la température augmente.
L'eutrophisation peut se résumer en une surfertilisation des eaux, qui va être favorisée - dès que la température et l'ensoleillement du milieu seront suffisants - et favoriser le développement de végétaux bien particuliers : les algues unicellulaires et filamenteuses, et les macrophytes. L'eutrophisation conduit à un envasement progressif des plans d'eau.
Les plantes et les algues en exces dans les lacs, les plans d'eau et les étangs ainsi que les bassins d'agréments vont conduire inéluctablement à un phénomène d'eutrophisation. Les algues et les plantes aquatiques vont se déposer sur le fond des lacs, plans d'eau, étangs et bassins d'agréments pour former une vase avec une forte concentration en matière organique.
Les algues servent normalement de nourriture au zooplancton et à différents types d'invertébré filtrants. Mais si les algues planctoniques se développent plus vite qu'elles ne sont consommées, elles entraînent un déséquilibre de l'ensemble du système. Cette matière organique en excés provoque une demande biologique en oxygène beaucoup plus importante que dans un milieu équilibré. Cette eutrophisation va accélerer le viellissement des lacs, plans d'eau, étangs et bassins d'agréments.
Au lieu de servir de nourriture dans la chaîne alimentaire - qui aboutit normalement au poisson - quand il y a eutrophisation, elles vont les asphyxier en consommant tout l'oxygène du milieu et en rendant impossible son renouvellement. Leur décomposition sur le fond va encore aggraver ce manque en oxygène. C'est le cercle vicieux et inéluctable de l'eutrophisation si rien n'est fait. Dans des conditions normales, les bactéries et autres micro-organismes du fond, transforment (ou plutôt recyclent) la matière minérale (azote, phosphore) en présence d'oxygène.