Het oppervlak van het SGD Eems is voor ca. 65% in gebruik als akkerland. Overtollige, niet meer door het gewas of de bodem opgenomen stikstofverbindingen komen via de ondergrondse afstroming (interflow) en het grondwater in het oppervlaktewater terecht. De wegens de hoge grondwaterstanden in het SGD Eems vereiste landbouwdrainage leiden tot een aanzienlijke versnelling van de ondergrondse afvoer. Ook fosfaat wordt via minerale meststoffen en mest uit eigen bedrijf op landbouwgrond uitgebracht. Fosforverbindingen kunnen in het oppervlaktewater terechtkomen door erosie van akkerland of via ondergrondse afstroming (drainage), met name in de fosfaatrijke hoogveengebieden.

De toevoer van nutriënten heeft in het oppervlaktewater duidelijke of minder duidelijke eutrofiëringsverschijnselen tot gevolg, die gepaard gaan met overmatige planten- en algengroei. De afbraak van het plantenmateriaal leidt tijdelijk tot een zuurstoftekort. In combinatie met de verminderde stroomsnelheden en aanzanding van de waterbodem resulteert dit alles in enorme veranderingen van de natuurlijke leefgemeenschappen.

De hoge nutriëntenvrachten in de beken en rivieren leiden uiteindelijk met name ook tot een eutrofiëring van de kustwateren. Terwijl de algengroei in de wateren in het achterland vooral wordt bepaald door het fosfaatgehalte, is daarvoor in de kustwateren vooral het stikstofgehalte doorslaggevend.

Tegen deze achtergrond heeft Duitsland in de nieuwe versie van de oppervlaktewaterverordening (2016) voor alle rivieren die uitmonden op de Noordzee een beheerdoel van 2,8 mg/l totaal stikstof (jaargemiddelde) vastgelegd. Deze streefwaarde geldt onder meer voor de meetlocatie Herbrum, die in de hoofdstroom van de Eems de overgang naar de Noordzee markeert. Om deze streefwaarde te realiseren zullen de actuele stikstofconcentraties met 50% omlaag moeten.