Il bioaccumulo è l’accumulo graduale nel tempo di una sostanza chimica in un organismo vivente. Questo avviene o perché la sostanza chimica viene assorbita più velocemente di quanto possa essere usata, o perché la sostanza chimica non può essere scomposta per essere usata dall’organismo (cioè, la sostanza chimica non può essere metabolizzata).
Il bioaccumulo non deve essere un problema se il composto accumulato non è dannoso. Composti che sono dannosi per la salute, come il mercurio, tuttavia, possono accumularsi nei tessuti viventi.
Le sostanze chimiche inquinanti che sono bioaccumulate provengono da molte fonti. I pesticidi sono un esempio di contaminante che si bioaccumula negli organismi. La pioggia può lavare i pesticidi appena spruzzati nei ruscelli, dove alla fine si faranno strada verso i fiumi, gli estuari e l’oceano. Un’altra fonte importante di contaminanti tossici è la presenza di composti dalle ciminiere industriali e dalle emissioni delle automobili che ritornano al suolo con le piogge. Lo scarico deliberato di composti nell’acqua è un’altra fonte di inquinanti chimici.
Una volta che un inquinante tossico è nell’acqua o nel suolo, può facilmente entrare nella catena alimentare. Per esempio, nell’acqua, gli inquinanti adsorbono o si attaccano a piccole particelle, tra cui un minuscolo organismo vivente chiamato fitoplancton. Poiché c’è così poco inquinante attaccato ad ogni fitoplancton, l’inquinante non causa molti danni a questo livello della rete alimentare. Tuttavia, un piccolo animale come lo zooplancton potrebbe consumare la particella. Uno zooplancton che ha mangiato dieci fitoplancton avrebbe dieci volte il livello di inquinante del fitoplancton. Poiché lo zooplancton può essere lento a metabolizzare o espellere l’inquinante, l’inquinante può accumularsi o bioaccumularsi nell’organismo. Un piccolo pesce potrebbe quindi mangiare dieci zooplancton. Il pesce avrebbe 100 volte il livello di inquinante tossico del fitoplancton. Questa moltiplicazione continuerebbe in tutta la rete alimentare fino a quando gli alti livelli di contaminanti non si sono biomagnificati nel predatore superiore. Mentre la quantità di inquinante potrebbe essere stata abbastanza piccola da non causare alcun danno nei livelli più bassi della rete alimentare, la quantità biomagnificata potrebbe causare gravi danni agli organismi più in alto nella rete alimentare. Questo fenomeno è noto come biomagnificazione.
La contaminazione da mercurio è un buon esempio del processo di bioaccumulo. Tipicamente, il mercurio (o una versione chimica chiamata metilmercurio) è assunto da batteri e fitoplancton. I piccoli pesci mangiano i batteri e il fitoplancton e accumulano il mercurio. I piccoli pesci sono a loro volta mangiati da pesci più grandi, che possono diventare cibo per gli uomini e gli animali. Il risultato può essere l’accumulo (biomagnificazione) di grandi concentrazioni di mercurio nei tessuti umani e animali.
Uno dei classici esempi di bioaccumulazione che ha portato alla biomagnificazione è avvenuto con un insetticida chiamato diclorodifeniltricloroetano (DDT). Il DDT è un insetticida che è stato spruzzato negli Stati Uniti prima del 1972 per aiutare a controllare le zanzare e altri insetti. La pioggia ha lavato il DDT nei ruscelli, dove alla fine ha trovato la sua strada nei laghi e nell’oceano. L’inquinante tossico si è bioaccumulato all’interno di ogni organismo e poi si è biomagnificato attraverso la rete alimentare fino a livelli molto alti negli uccelli predatori come aquile calve, falchi pescatori, falchi pellegrini e pellicani bruni che mangiavano il pesce. I livelli di DDT erano abbastanza alti che i gusci delle uova degli uccelli sono diventati anormalmente sottili. Di conseguenza, gli uccelli adulti rompevano i gusci della loro prole non schiusa e i piccoli morivano. La popolazione di questi uccelli crollò. Il DDT fu finalmente bandito negli Stati Uniti nel 1972, e da allora ci sono stati aumenti drammatici nelle popolazioni di molti uccelli predatori.
Il bioaccumulo e la biomagnificazione di contaminanti tossici possono anche mettere a rischio la salute umana. Quando gli esseri umani mangiano organismi che sono relativamente in alto nella rete alimentare, possiamo ottenere alte dosi di alcune sostanze chimiche dannose. Per esempio, pesci marini come il pesce spada, lo squalo e il tonno hanno spesso livelli bioaccumulati di mercurio, e il pesce azzurro e il branzino a volte hanno alte concentrazioni di bifenili policlorurati (PCB). Il governo federale e alcuni stati hanno emesso avvisi contro il consumo eccessivo di certi tipi di pesce a causa dei livelli bioaccumulati e biomagnificati di inquinanti tossici.
Si stanno facendo progressi negli sforzi per ridurre il bioaccumulo di composti tossici. La legislazione che vieta lo smaltimento di certi composti nell’acqua aiuta a ridurre il livello di composti tossici nell’ambiente che possono essere accumulati nella catena alimentare. Inoltre, i microrganismi vengono ingegnerizzati geneticamente in modo da essere capaci di usare un materiale tossico come il mercurio come fonte di cibo. Tali batteri possono rimuovere direttamente il composto dall’ambiente.