Il programma ambientale delle Nazioni Unite avverte che il Caspio "soffre di un enorme carico di inquinamento derivante dall'estrazione e dalla raffinazione di petrolio in mare aperto, dai giacimenti petroliferi, dai rifiuti radioattivi delle centrali nucleari e da enormi volumi di acque reflue non trattate e rifiuti industriali introdotti principalmente dal fiume Volga".L'entità dell'estrazione e dell'attività di trasporto di combustibili fossili nel Caspio rappresenta anche un rischio per l'ambiente. L'isola di Vulf al largo di Baku, ad esempio, ha subito danni ecologici a causa dell'industria petrolchimica; questo ha ridotto significativamente il numero di specie di uccelli marini nell'area e i gasdotti esistenti situati sotto il fiume Volga.
L'Europa