核廢水中含有大量的放射性元素成分，氚的含量最高，其次還有碳14，鈷60和鍶90，這三個元素的降解時間更長，而且很容易進入海洋的沉積物中被海洋生物吸收，這些同位素對人類具有潛在的毒性，能以更長久和複雜的方式影響海洋環境。例如，碳14在魚體內的生理濃度可能是氚的5萬倍。而鈷60能在海底沉積物中富集，濃度可能會上升30萬倍。除了放射性物質可能對海洋環境造成嚴重汙染，由於洋流作用，放射性物質還可能會隨著海洋運動擴散到整個太平洋海域甚至全球海洋環境。同時，也有國際綠色和平組織報告稱，核汙水中含有放射性同位素氚和碳－14，其中，碳－14作為“人類集體輻射劑量的主要貢獻者，有可能損害人類DNA。”綠色和平組織高階核專家肖恩·伯尼(ShaunBurnie)稱，儲存水箱中總共可能有多達63.6GBq(千兆貝克勒爾)的碳－14。“這些及汙水中的其他放射性核素，在數千年內都將是危險的，並有可能造成基因損害。這也是必須放棄這一計劃(排放入海)的原因。”