Die Fläche der FGE Ems wird zu etwa 65 % ackerbaulich genutzt. Durch den Zwischenabfluss (interflow) und das Grundwasser werden überschüssige, von der Pflanze bzw. vom Boden nicht aufgenommene Stickstoffverbindungen in die Oberflächengewässer eingetragen. Die wegen der hohen Grundwasserstände in der FGE Ems erforderlichen landwirtschaftlichen Drainagen beschleunigen den Zwischenabfluss. Phosphat wird ebenfalls über Mineral- und Wirtschaftsdünger auf landwirtschaftlichen Flächen ausgebracht. Phosphorverbindungen können über Erosion von Ackerflächen oder auch über den Zwischenabfluss (Drainagen) – vor allem bei phosphatreichen Hochmoorflächen – in die Oberflächengewässer gelangen.

Durch die Nährstoffeinträge kommt es in den Gewässern zu mehr oder weniger ausgeprägten Eutrophierungserscheinungen, verbunden mit übermäßigem Pflanzen- und Algenwachstum. Der Abbau des Pflanzenmaterials führt zeitweise zu Sauerstoffmangel. Zusammen mit verminderten Fließgeschwindigkeiten und Verschlammung der Gewässersohle hat dies massive Veränderungen der natürlichen Lebensgemeinschaften zur Folge.

Die hohen Nährstofffrachten in den Fließgewässern bewirken in der Summe insbesondere auch eine Eutrophierung der Küstengewässer. Während in den Gewässern des Binnenlandes das Algenwachstum vor allem durch die Phosphorgehalte bestimmt wird, ist in den Küstengewässern in erster Linie der verfügbare Stickstoff ausschlaggebend für das Algenwachstum.

Vor diesem Hintergrund hat Deutschland mit der neuen Fassung der Oberflächengewässerverordnung (2016) ein Bewirtschaftungsziel von 2,8 mg/l Gesamtstickstoff (im Jahresmittel) für alle in die Nordsee mündenden Flüsse festgelegt. Dieser Zielwert gilt unter anderem für die Messstelle Herbrum, die im Hauptlauf der Ems den Übergabepunkt in die Nordsee darstellt. Vergleicht man den Zielwert mit den aktuell gemessenen Stickstoffkonzentrationen ergibt sich ein Reduzierungsbedarf von etwa 50 %.