手賀沼や印旛沼の様な閉鎖性水域は河川や外洋に比べ汚れが溜まりやすく、富栄養化しやすい水域です。そして昭和50年（1975年）頃から日本の多くの河川や湖沼の水の汚れが深刻化していました。汚れの原因の一つとして洗剤に含まれるリンがありました。そこで洗剤の無リン化が全国的に取り組まれました。手賀沼や印旛沼も水質改善のため、昭和46年（1971年）に千葉県を筆頭に関係自治体と利水団体、市民団体が集まり印旛沼水質保全協議会を、昭和50年（1975年）には手賀沼水環境保全協議会の前身となる手賀沼水質浄化対策協議会を設置し、様々な啓発活動や舟によるアオコの回収など、水質改善に取り組むことになりました。
　昭和59年（1984年）には湖沼水質保全特別措置法（湖沼法）が制定され、湖沼の水質環境基準を保つために総合的な対策が必要な湖沼が指定湖沼として指定されることになり、昭和60年（1985年）に手賀沼と印旛沼は琵琶湖、児島湖、霞ヶ浦と共に、指定湖沼となりました。汚れの発生源として挙げられているものに家庭などから出る生活系、工場や家畜から出る産業系、そして田畑や道路、森林といった面源系があります。
　手賀沼では昭和54年（1979年）頃にはCOD年平均値が30mg/ℓ近くになったこともありました。昭和60年（1985年）の沼に流入する1日当たりのCODが6,102kgでそのうちの生活系が3,850kgと汚れ全体の約63％を占め、面源系が1,938kgで約32％でした。
　平成23年（2011年）度のCOD年平均値は9.3mg/ℓ、沼に流入する1日当たりのCODが2,948kgとなっています。このうち生活系は約27％の810kgで昭和60年（1985年）に比べ5分の1近くまで減少しています。面源系の占める割合は約67％と高くなっていますが絶対量としてはほとんど変化をしていません。
　印旛沼でも昭和60年のCOD年平均値が11mg/ℓ、沼に流入する1日当たりのCODが10,103kgで、そのうち生活系が4,504kgと汚れ全体の約45％を占め、面源系が4,928kgで約49％ありました。平成23年（2011年）度のCOD年平均値は11mg/ℓ、沼に流入する1日当たりのCODが7,469kgでこのうち生活系は約19％の1,386kgと昭和60年（1985年）当時に比べ3分の1以上減少しました。面源系からの汚れが占める割合は現在約76％と高まっていますが、量として増加している訳ではありません。
　水の汚れは含まれている有機物の量によって決まります。河川の汚れを表す時、よく使われるのがBODという指標です。有機物は微生物によって分解されますが、この時、微生物は酸素を消費します。酸素がたくさん消費されたとすれば、それだけ水が汚れていることになります。それに対し、湖沼や海ではBODではなくCODという指標が使われます。
　河川では基本的に水が滞留することなく流れ下ります。そこで水中の有機物が微生物によって比較的短い時間で酸化・分解される時に消費される酸素の量をBODとして測定します。一方、湖沼では水の滞留時間が長く、有機物となる藻類が大量に発生しやすいため、BODでは正確な有機物の量を測れません。そこで水中の有機物を化学的に酸化し、その時に消費した薬品の量に対応する酸素の量を測ることで有機物の量を調べるCODによる測定がおこなわれます。　

　手賀沼や印旛沼流域の下水道の整備によって、それぞれの沼へ流入する汚濁負荷量はかなり減少しました。それでも、ここ10年ほどのCODの値は10mg/ℓ前後であまり改善されているとはいえないようです。理由としては窒素、リンの流入による影響と、流域全体の水環境が考えられます。
　窒素やリンはカリウムと並び、植物の3大栄養素でしかも有機物ではありません。植物は基本的に無機物を栄養素として体内に取り入れ、それを有機物に変えて生長します。それに対し動物は有機物を取り入れて成長します。
　窒素やリンは水草が生長するためにも必要な要素ですが、それらが水中に多すぎると植物プランクトンが光合成によって繁殖し、あらたな有機物が生産されてしまいます。手賀沼や印旛沼の場合、流入するCOD値そのものは下がっているのですが、窒素やリンが流入することでアオコなどの植物プランクトンが発生し、湖沼の中であらたに有機物が生産されているのです。
　昭和60年（1985年）に手賀沼へ、流入する生活系の窒素の量は1日1,662kg、リンは218kgでした。平成23年（2011年）には窒素が489kg、リンが63kgにまで減少しています。
　印旛沼でも昭和60年（1985年）に沼へ1日に流入する生活系の窒素の量は1,896kg、リンは218kgでした。平成23年（2011年）には窒素が839kg、リンが111kgにまで減少しています。
　窒素やリンの量が減少したとはいっても、生活系や産業系から流入する汚れは大きな割合を占めています。手賀沼の場合、平成23年（2011年）度に生活系や産業系から流入した窒素は約50％、リンは約70％となっています。印旛沼では窒素のうち約35％、リンのうち60％以上が生活系や産業系でした。
　CODだけを除去したとしても、窒素やリンが流入することで水中では新たにCODがつくられてしまいます。水質を改善するためには、窒素やリンの流入をさらに減らす必要があるのです。