Theo kết quả phân tích 10 mẫu nước biển ven bờ cùng 2 mẫu trầm tích lấy trong 2 ngày 4 và 5/12 cho thấy, có 5/10 mẫu nước biển ven bờ có thông số tổng chất rắn lơ lửng (TSS) vượt từ 1,2 đến 9 lần. Đồng thời xuất hiện số lượng lớn các loài tảo silic trong các mẫu thực vật đáy (phytoplankton), lên đến hơn 420.700 tế bào/l.
Có 10/10 mẫu nước biển ven bờ có thông số tổng hợp chất lignin và ttanin với hàm lượng trung bình là 0,88 ml/l, thấp nhất là 0,22 mg/l và cao nhất là 1,74 mg/l.
Từ kết quả phân tích trên, Tổng cục Môi trường nhận định hiện tượng nước biển dọc bờ biển khu vực bãi tắm Khe Hai, xã Bình Thạnh có màu đen xuất phát từ tổng hợp của 2 nguyên nhân, đó là do sự xuất hiện của các loại tảo silic với mật độ cao và hợp chất lignin - tanin có trong nước biển.
Đối với sự xuất hiện của hợp chất lignin và tanin trong nước biển, đây là hợp chất gây ra hiện tượng nước biển đổi màu sang màu nâu hoặc đen. Hợp chất lignin và tanin thường phát sinh từ các hoạt động có liên quan đến sản xuất, chế biến gỗ, dăm gỗ và bột giấy từ dăm gỗ.
Trong khi đó, khu vực biển Khe Hai (nơi xuất hiện nước biển có màu đen) có hoạt động sản xuất dăm gỗ thuộc khu kinh tế Dung Quất. Theo thông tin người dân cung cấp, trước thời điểm xảy ra hiện tượng nước biển có màu đen, tại khu vực có mưa lớn (sau cơn bão số 6), nước mưa thấm qua bãi dăm gỗ của Công ty TNHH MTV Hào Hưng thải trực tiếp ra biển.
Như vậy, ngoài nguyên nhân do tảo silic với mật độ cao, hiện tượng vệt nước màu đen trên vùng biển xã Bình Thạnh còn do nguyên nhân nước mưa thấm qua bãi chứa dăm gỗ không được xử lý và thải ra biển.
Trước đó, những ngày cuối tháng 11, đầu tháng 12, nước và cát ở bãi biển Khe Hai chuyển sang màu nâu đen kèm nhiều bọt trắng. Nhiều người dân cho rằng, những năm trước, vào mùa biển động, nước biển cũng có đổi màu nhưng hiện tượng thế này thì giờ mới thấy.
Vài ngày sau, nước biển có màu nâu đen chuyển thành màu vàng nâu và hiện tượng này lan sang tới bãi biển thuộc thôn Hải Ninh.