COD對水質和生態環境有很大影響。一旦COD含量升高的有機污染物進入河流和湖泊，如果不能及時處理，其中許多污染物可能會被水底的淤泥吸附，并積累多年，這些生物將對水中的各種生物造成傷害，并持續數年產生毒性影響。這種毒性效應有兩種影響。

　　一方面，它會導致水中大量生物死亡，破壞水體的生態平衡，嚴重時甚至會直接破壞整個河流生態系統。

　　另一方面，毒素在魚蝦和其他水生生物體內緩慢積累，一旦人類食用這些有毒的水生生物，毒素就會進入人體，多年積累會導致癌癥、變形、基因突變等不可預測的嚴重后果。

　　當COD很高時，會導致自然水質的惡化，原因是水體自我凈化需要降解這些有機物，COD的降解當然需要耗氧量，而水體的含氧量不可能滿足要求，水的DO將直接降至0，成為厭氧狀態，在厭氧狀態下也會繼續分解（微生物的厭氧處理），水體會變黑、發臭（厭氧微生物看起來是黑色的，并產生硫化氫氣體）。