有专家称，日本核污水的排放可能会有“三致”——致癌、致畸、致突变。“如果按照顺序，应该是致突变为基础，后果可能是致癌致畸，其中致畸是重要的影响。”中科院生物学博士表示，核辐射本质上是一种放射线，是原子核发生结构或者能量状态变化的时候会释放出来的微观粒子流。这些粒子流会引起其他物质发生电离等，因此被称作电离辐射。“核辐射本质上是电离辐射过程，而个体发育却十分容易受到外界环境的影响，比如大家知道怀孕的人不能接受X光等照射，缘故就在于担心核辐射会造成胎儿畸形。同样，很多药物是孕妇禁用的，也是同一原因——胎儿在发育过程中，每一种因素都可能产生不可预知的结果。”
多年来，日本使用其开发的ALPS过滤福岛核污水，能将锶、铯等60余种放射性物质浓度降至一定的标准值以内，但无法去除氚。通过海水稀释的方式，可以使之浓度低于1500贝克勒尔/升，相当于日本国家标准的1/40，是世界卫生组织(WHO)饮用水质量标准的约1/7。
国际原子能机构(IAEA)7月初发布的审查报告确认了ALPS的性能良好，但是实际的污水处理结果和过往的故障都令外界表示怀疑。
据封面新闻记者了解，核污水里含高达64种核放射性元素，七成以上都超标，碘—129等核素难以完全处理，在核污水入海之前，东电仅对水中的29种放射性元素进行检测。很多核素尚无有效处理技术。
核污水排放之后，部分长寿命核素可能随洋流扩散，并形成生物富集效应。德国海洋研究机构研究表明，自排海之日起，相关放射性物质在57天内即可扩散至太平洋大半区域，10年后蔓延至全球海域。此外，大气循环有可能将核污水蒸发到云层，再化作雨水洒遍地球每个角落，潜在的危害难以估量。