Bioakumulace je postupné hromadění chemické látky v živém organismu v průběhu času. Dochází k ní buď proto, že je chemická látka přijímána rychleji, než může být využita, nebo proto, že chemická látka nemůže být organismem rozložena pro použití (tj. chemická látka nemůže být metabolizována).
Bioakumulace nemusí vzbuzovat obavy, pokud nahromaděná sloučenina není škodlivá. Sloučeniny, které jsou zdraví škodlivé, jako například rtuť, se však mohou hromadit v živých tkáních.
Chemické znečišťující látky, které se bioakumulují, pocházejí z mnoha zdrojů. Příkladem kontaminantů, které se v organismech bioakumulují, jsou pesticidy. Déšť může čerstvě rozprašované pesticidy spláchnout do potoků, odkud se nakonec dostanou do řek, ústí řek a oceánu. Dalším významným zdrojem toxických kontaminantů je přítomnost sloučenin z průmyslových komínů a automobilových emisí, které se s deštěm vracejí do půdy. Dalším zdrojem chemických znečišťujících látek je záměrné vypouštění sloučenin do vody.
Jakmile se toxická znečišťující látka dostane do vody nebo půdy, může se snadno dostat do potravního řetězce. Například ve vodě se znečišťující látky adsorbují nebo ulpívají na malých částicích, včetně drobného živého organismu zvaného fytoplankton. Protože na každém fytoplanktonu ulpí tak málo znečišťující látky, nezpůsobí znečišťující látka na této úrovni potravního řetězce velké škody. Drobní živočichové, například zooplankton, však mohou tyto částice následně zkonzumovat. Jeden zooplankton, který sežral deset fytoplanktonů, by měl desetkrát vyšší obsah znečišťující látky než fytoplankton. Protože zooplankton může znečišťující látku pomalu metabolizovat nebo vylučovat, může se znečišťující látka v organismu hromadit nebo bioakumulovat. Malá ryba pak může sníst deset kusů zooplanktonu. Ryba by měla stokrát vyšší obsah toxické znečišťující látky než fytoplankton. Toto množení by pokračovalo v celém potravním řetězci, dokud by se vysoká hladina kontaminantů biomagnifikovala ve vrcholovém predátorovi. Zatímco množství znečišťující látky by mohlo být dostatečně malé, aby nezpůsobilo žádné škody na nejnižších úrovních potravního řetězce, biomagnifikované množství by mohlo způsobit vážné škody organismům výše v potravním řetězci. Tento jev se nazývá biomagnifikace.
Dobrým příkladem procesu bioakumulace je kontaminace rtutí. Obvykle je rtuť (nebo její chemická verze zvaná methylrtuť) přijímána bakteriemi a fytoplanktonem. Malé ryby požírají bakterie a fytoplankton a hromadí rtuť. Malé ryby jsou následně konzumovány většími rybami, které se mohou stát potravou pro lidi a zvířata. Výsledkem může být hromadění (biomagnifikace) velkých koncentrací rtuti v lidských a zvířecích tkáních.
Jeden z klasických příkladů bioakumulace, která vedla k biomagnifikaci, se vyskytl u insekticidu zvaného dichlordifenyltrichlorethan (DDT). DDT je insekticid, který byl ve Spojených státech před rokem 1972 rozprašován jako pomocný prostředek proti komárům a jinému hmyzu. Déšť spláchl DDT do potoků, odkud se nakonec dostalo do jezer a oceánu. Toxická znečišťující látka se bioakumulovala v každém organismu a poté se biomagnifikovala v potravním řetězci až na velmi vysoké hladiny v dravých ptácích, jako jsou orli bělohlaví, orli mořští, sokoli stěhovaví a pelikáni hnědí, kteří se živili rybami. Hladiny DDT byly natolik vysoké, že skořápky vajec ptáků byly abnormálně tenké. V důsledku toho dospělí ptáci rozbili skořápky svých nevylíhnutých potomků a mláďata uhynula. Populace těchto ptáků prudce klesla. DDT bylo ve Spojených státech nakonec zakázáno v roce 1972 a od té doby došlo k dramatickému nárůstu populací mnoha dravých ptáků.
Bioakumulace a biomagnifikace toxických kontaminantů může ohrozit i lidské zdraví. Když lidé konzumují organismy, které jsou v potravním řetězci relativně vysoko, můžeme dostávat vysoké dávky některých škodlivých chemických látek. Například mořské ryby, jako je mečoun, žralok a tuňák, často obsahují bioakumulované množství rtuti a modré ryby a okouni pruhovaní mají někdy vysoké koncentrace polychlorovaných bifenylů (PCB). Federální vláda a některé státy vydaly doporučení, aby se některé druhy ryb nekonzumovaly v příliš velkém množství kvůli bioakumulovaným a biomagnifikovaným hladinám toxických znečišťujících látek.
Dochází k pokroku ve snaze snížit bioakumulaci toxických látek. Právní předpisy zakazující vypouštění některých sloučenin do vody pomáhají snižovat množství toxických sloučenin v životním prostředí, které se mohou kumulovat v potravním řetězci. Rovněž se geneticky upravují mikroorganismy tak, aby byly schopny využívat toxické látky, jako je rtuť, jako zdroj potravy. Takové bakterie mohou přímo odstraňovat tuto sloučeninu z prostředí.