石油炼制和化工设备在生产过程中，为了冷却设备和降温要大量使用冷却水。除了电力工业（包括火电和核电）和冶金工业外，石油和石油化工是冷却水的排放大户，即炼油和石油化工生产过程产生的热有很大一部分是通过冷却水排放，这些热量最后进入水体，使天然水体的温度升高，最后可能影响水生生物的生存环境和人类的生活，这就是水体的热污染。当然，海洋中的暖流不属于热污染。

       热污染的排放有沿水体表层排放和倾没排放两种。沿水体表层排放的热水向深度方向的弥散一般不超过5米，但在水流方向上可形成千米长的热污染带。在风向与热水排放方向相反时和在河口向入海口排放时，热污染还可能沿排放的反方向蔓延。热污染通常是靠天然水体和水流对热水的稀释和冷却而使热污染逐渐消失。

       水体受热污染温度升高，会使水中溶解的氧气含量降低，使水中化学反应的速度改变，并可能使水中的重金属和氰化物的毒性增加，从而使水生生物的生态环境发生变化。水温的变化还会使某些鱼类的洄游、繁殖特性发生改变。一度在黑龙江盛产的大马哈鱼，在水温突然升高16.7℃时，会在10秒钟内死亡；珍贵的鱼种刺鱼则会在35秒钟内死亡。

       为了限制对天然水体的热污染排放，我国规定，人为原因造成的天然水体水温的变化，每周不能超过1℃。国外的标准则是以保护鱼类为出发点，例如，美国规定，向河水中排放的热量不能使在任何月份的水温超过2.8℃，在湖泊和水库中则不允许超过1.6℃，在近海和海湾，夏季水温不允许超过该月平均温度的0.83℃，在冬季则不允许超过该月平均温度的1.2℃，由于人为的原因，海水的温度变化每小时不能超过0.56℃。