熱污染，有時稱為熱富集，是指任何改變環境水溫的過程導致的水質退化。 熱染是由于人為影響而導致的自然水體溫度的升高或降低。 與化學污染不同，熱污染會導致水的物理特性發生變化。 熱污染的一個常見原因是發電廠和工業制造商使用水作為冷卻劑。 城市徑流——雨水從屋頂、道路和停車場排放到地表水——和水庫也可能是熱污染的來源。 熱水染也可能是由于水庫底部的極冷水排入較溫暖的河流而引起的。

當用作冷卻劑的水以更高的溫度返回自然環境時，溫度的突然變化會減少氧氣供應并影響生態系統的組成。 適應特定溫度范圍的魚類和其他生物可能會被稱為熱沖擊的水溫突然變化（快速升高或降低）殺死。 溫暖的冷卻水也會對水溫產生長期影響，增加水體的整體溫度，包括深水。 季節性會影響這些溫度升高在整個水柱中的分布方式。 升高的水溫會降低氧氣含量，這會殺死魚類并改變食物鏈的組成，減少物種的生物多樣性，并促進新的嗜熱物種的入侵。

在美國，大約 75% 到 80% 的熱污染是由發電廠產生的。 其余部分來自工業來源，例如煉油廠、紙漿和造紙廠、化工廠、鋼廠和冶煉廠。

來自這些來源的熱水可以通過以下方式控制：

• 冷卻池，用于通過蒸發、對流和輻射進行冷卻的人造水體
• 冷卻塔，通過蒸發和/或熱傳遞將廢熱傳遞到大氣中
• 熱電聯產，一種回收廢熱用于家庭和/或工業供暖的過程。

直流冷卻 (OTC) 系統是熱污染的xxx貢獻者之一，它不能像上述系統那樣有效地降低溫度。 一個大型發電廠每天可能抽取和出口多達 5 億加侖。 這些系統產生的水平均溫度升高 10°C。 例如，舊金山的 Potrero 發電站（于 2011 年關閉）使用 OTC 并將水排放到舊金山灣，溫度比環境灣溫度高約 10°C（20°F）。 截至 2014 年，美國有超過 1,200 家機構使用 OTC 系統。

可以通過遙感技術獲取溫度，以持續監測植物的污染。 這有助于量化每種植物的具體影響，并允許對熱污染進行更嚴格的監管。

將設施從直流冷卻系統轉換為閉環系統可以顯著減少排放的熱污染。 這些系統在更接近自然環境的溫度下釋放水。

當水在人造水壩內分層時，底部的溫度急劇下降。 許多水壩的建造是為了將這種冷水從底部釋放到自然系統中。 這可以通過設計大壩以釋放較溫暖的地表水而不是水庫底部較冷的水來緩解。

在溫暖的天氣里，城市徑流會對小溪流產生顯著的熱影響。 當雨水流過熱屋頂、停車場、道路和人行道時，它會吸收一些熱量，這是城市熱島效應的結果。 吸收徑流或將徑流導入地下水的雨水管理設施（例如生物滯留系統和滲透池）通過讓水在進入水生環境之前有更多時間釋放多余的熱量來減少這些熱效應。 這些用于管理徑流的相關系統是擴展城市設計方法的組成部分，通常稱為綠色基礎設施。

蓄水池（雨水池）在降低徑流溫度方面往往效果較差，因為水在排放到接收溪流之前可能會被太陽加熱。

升高的溫度通常會降低溶解氧和水的含量，因為氣體在較熱的液體中的溶解度較低。 這會傷害水生動物，例如魚類、兩棲動物和其他水生生物。 熱漬染還可能增加水生動物的新陳代謝率，如酶活性，導致這些生物在較短的時間內消耗更多的食物，如果它們的環境沒有改變的話。 新陳代謝率增加可能導致資源減少； 遷入的適應性更強的生物可能比不適應溫暖氣候的生物更有優勢。