Das Problem Gefährliche Stoffe und Meeresmüll, einschließlich der Kontamination durch Mikroplastik, stellen eine der drei größten Bedrohungen für die Umwelt und das Meeresleben in der Ostsee dar. Viele Schadstoffe sind „alte Sünden“, wie Industrieemissionen und früher verwendete Pestizide, die jetzt verboten sind. PCB, Schwermetalle, Dioxine und die neueren Flammschutzmittel sind alle noch immer in der Umwelt vorhanden, nicht zuletzt in Fischen und Säugetieren. Das unerwünschte Vorkommen und die unerwünschten Auswirkungen von Human- und Tierarzneimitteln in der Umwelt sind ein globales Problem, das vom UNEP anerkannt wurde. In Umweltkompartimenten der Ostsee wurden Arzneimittelrückstände nachgewiesen, aber ihr Umweltschicksal, ihre mögliche Anreicherung und ihre Auswirkungen auf die Biota sind noch immer wenig bekannt. Lücken in der bestehenden Gesetzgebung in Bezug auf die sichere Sammlung, Rückgewinnung und Entsorgung von ungenutzten und abgelaufenen Arzneimitteln führen dazu, dass Arzneimittel immer noch im Meer landen. Laut dem Statusbericht zu Arzneimitteln in der Ostsee (2017) werden über die Hälfte der ungenutzten Humanarzneimittel in der EU aufgrund mangelnden Bewusstseins und fehlender Sammelsysteme nicht gesammelt.
Auch in der Ostsee gibt es verschiedene Arten von Plastik, große und kleine, obwohl das Problem aufgrund der begrenzten Gezeiten und Strömungen in manchen Teilen des Meeres kleiner ist als in anderen Meeresgebieten. Bis zu 80 % der Meeresmüllquellen stammen schätzungsweise vom Land, und zwar aufgrund von: mangelhafter Abfallbewirtschaftung in Haushalten, unzureichender Abfallinfrastruktur, fehlender oder unzureichender Wasseraufbereitungsanlagen, der Entsorgung von Industrieabfällen und Vermüllung durch Küstenstädte und küstennahe Tourismusziele. Außerdem besteht rund 70 % des Meeresmülls in der Ostsee aus Plastik. Plastikmaterialien sind aufgrund ihrer Umweltrisiken und ihres langsamen Abbaus besonders besorgniserregend. Das im Rahmen von HELCOM vereinbarte regionale Ziel besteht darin, die Menge an Meeresmüll bis 2025 deutlich zu reduzieren und Schäden durch Müll in der Küsten- und Meeresumwelt zu verhindern.