La bioacumulación es la acumulación gradual con el tiempo de una sustancia química en un organismo vivo. Esto ocurre porque el producto químico se absorbe más rápido de lo que puede ser utilizado, o porque el producto químico no puede ser descompuesto para su uso por el organismo (es decir, el producto químico no puede ser metabolizado).
La bioacumulación no tiene por qué ser una preocupación si el compuesto acumulado no es perjudicial. Sin embargo, los compuestos que son perjudiciales para la salud, como el mercurio, pueden acumularse en los tejidos vivos.
Los contaminantes químicos que se bioacumulan proceden de muchas fuentes. Los pesticidas son un ejemplo de contaminante que se bioacumula en los organismos. La lluvia puede arrastrar los plaguicidas recién rociados a los arroyos, donde acabarán llegando a los ríos, los estuarios y el océano. Otra fuente importante de contaminantes tóxicos es la presencia de compuestos procedentes de las chimeneas industriales y de las emisiones de los automóviles que vuelven al suelo con las lluvias. El vertido deliberado de compuestos en el agua es otra fuente de contaminantes químicos.
Una vez que un contaminante tóxico está en el agua o el suelo, puede entrar fácilmente en la cadena alimentaria. Por ejemplo, en el agua, los contaminantes se adsorben o se adhieren a pequeñas partículas, incluyendo un diminuto organismo vivo llamado fitoplancton. Como hay tan poco contaminante pegado a cada fitoplancton, el contaminante no causa mucho daño en este nivel de la cadena alimentaria. Sin embargo, un pequeño animal como el zooplancton puede consumir la partícula. Un zooplancton que se haya comido diez fitoplancton tendría un nivel de contaminante diez veces superior al del fitoplancton. Como el zooplancton puede tardar en metabolizar o excretar el contaminante, éste puede acumularse o bioacumularse en el organismo. Un pez pequeño podría entonces comer diez zooplancton. El pez tendría un nivel de contaminante tóxico 100 veces superior al del fitoplancton. Esta multiplicación continuaría a través de la red alimentaria hasta que los altos niveles de contaminantes se hayan biomagnificado en el depredador superior. Mientras que la cantidad de contaminante podría haber sido lo suficientemente pequeña como para no causar ningún daño en los niveles más bajos de la red alimentaria, la cantidad biomagnificada podría causar graves daños a los organismos más altos de la red alimentaria. Este fenómeno se conoce como biomagnificación.
La contaminación por mercurio es un buen ejemplo del proceso de bioacumulación. Normalmente, el mercurio (o una versión química llamada metilmercurio) es absorbido por las bacterias y el fitoplancton. Los peces pequeños se comen las bacterias y el fitoplancton y acumulan el mercurio. Los peces pequeños son a su vez comidos por peces más grandes, que pueden convertirse en alimento para humanos y animales. El resultado puede ser la acumulación (biomagnificación) de grandes concentraciones de mercurio en los tejidos humanos y animales.
Uno de los ejemplos clásicos de bioacumulación que dio lugar a la biomagnificación ocurrió con un insecticida llamado diclorodifeniltricloroetano (DDT). El DDT es un insecticida que se rociaba en Estados Unidos antes de 1972 para ayudar a controlar los mosquitos y otros insectos. La lluvia arrastró el DDT a los arroyos, donde acabó llegando a los lagos y al océano. El contaminante tóxico se bioacumuló en cada organismo y luego se biomagnificó a través de la red alimentaria hasta alcanzar niveles muy elevados en las aves depredadoras, como las águilas calvas, las águilas pescadoras, los halcones peregrinos y los pelícanos pardos que se alimentaban de los peces. Los niveles de DDT eran lo suficientemente altos como para que las cáscaras de los huevos de las aves se volvieran anormalmente delgadas. Como resultado, las aves adultas rompieron las cáscaras de sus crías aún no nacidas y éstas murieron. La población de estas aves cayó en picado. El DDT se prohibió finalmente en Estados Unidos en 1972, y desde entonces se han producido aumentos espectaculares en las poblaciones de muchas aves depredadoras.
La bioacumulación y la biomagnificación de contaminantes tóxicos también pueden poner en peligro la salud humana. Cuando los seres humanos se alimentan de organismos que se encuentran en una posición relativamente alta en la red alimentaria, podemos recibir altas dosis de algunas sustancias químicas nocivas. Por ejemplo, peces marinos como el pez espada, el tiburón y el atún suelen tener niveles bioacumulados de mercurio, y la anjova y la lubina rayada tienen a veces altas concentraciones de bifenilos policlorados (PCB). El gobierno federal y algunos estados han emitido advertencias contra el consumo excesivo de ciertos tipos de pescado debido a los niveles bioacumulados y biomagnificados de contaminantes tóxicos.
Se está avanzando en los esfuerzos para disminuir la bioacumulación de compuestos tóxicos. La legislación que prohíbe el vertido de determinados compuestos en el agua ayuda a reducir el nivel de compuestos tóxicos en el medio ambiente que pueden acumularse en la cadena alimentaria. Además, se están modificando genéticamente los microorganismos para que sean capaces de utilizar un material tóxico como el mercurio como fuente de alimentación. Estas bacterias pueden eliminar directamente el compuesto del medio ambiente.