O crescimento populacional acelerado da cidade de Maricá nas últimas décadas, resultou na poluição da Lagoa de Maricá. Esta lagoa, que concentra em seu entorno o centro urbano da cidade, vem sofrendo com aterros clandestinos em sua orla e com lançamento de esgotos em suas águas. O presente trabalho tem como objetivo apresentar dois modelos matemáticos relacionados à representação da despoluição de lagoas a fim de aplicá-los na Lagoa de Maricá; e, também, colaborar com o processo de reflexão sobre o Ensino da Matemática na sociedade moderna tendo como foco a interdisciplinaridade com o Meio Ambiente, abordando a modelagem matemática com tópicos como: recursividade, progressão geométrica, função exponencial, função logarítmica, representações gráficas, entre outros. Para alcançar tais objetivos, são apresentadas as principais características do município de Maricá e de seu sistema lagunar onde se insere a própria lagoa objeto de estudo. A partir daí, é realizado um breve resumo sobre a importância do uso de modelos matemáticos envolvendo equações diferenciais ordinárias lineares de primeira ordem na representação da despoluição de lagoas. Assim, foi possível simular o comportamento da poluição na lagoa em função do tempo e, também a sua capacidade de autodepuração através do modelo simplificado de Streeter-Phelps. Por fim, uma reflexão sobre a modelagem matemática como instrumento de ação pedagógica na Educação Básica pôde ser estabelecida por meio de um relato de experiência envolvendo uma turma de Ensino Médio do CIEP-259, na cidade de Maricá, bem como, um experimento em escala reduzida reproduzindo a despoluição de uma lagoa fictícia. Isto evidenciou um maior interesse dos alunos pela matemática aplicada, assim como também colaborou com o processo de formação de cidadãos ecologicamente mais conscientes.