生物蓄積とは、生物において、時間とともに化学物質が徐々に蓄積されることをいいます。 これは、化学物質が使用されるより早く取り込まれるか、または化学物質が生物によって使用するために分解されない（つまり、化学物質が代謝されない）ために起こります。 しかし、水銀のように健康に有害な化合物は、生体組織に蓄積する可能性があります。
生体蓄積する化学的汚染物質は、多くの原因から発生します。 農薬は、生物に蓄積される汚染物質の一例です。 散布されたばかりの農薬は、雨によって小川に流れ込み、やがて川や河口、海へと流れていきます。 有毒な汚染物質の主な発生源としては、工場の煙突や自動車の排気ガスに含まれる化合物が、降雨によって地上に戻ってくることも挙げられます。 水中への化合物の意図的な排出も化学汚染物質の発生源の 1 つです。
有害汚染物質が水や土壌に存在すると、食物連鎖に容易に入り込みます。 たとえば、水中では、汚染物質は、植物プランクトンという小さな生物を含む小さな粒子に吸着したり、くっついたりします。 植物プランクトン1個1個に付着する汚染物質は非常に少ないため、食物網のこのレベルでは汚染物質はあまりダメージを与えません。 しかし、動物プランクトンのような小さな動物がその粒子を食べてしまうかもしれません。 10個の植物プランクトンを食べた動物プランクトンは、植物プランクトンの10倍の汚染物質が付着していることになります。 動物プランクトンは汚染物質の代謝や排泄に時間がかかるため、汚染物質が生物に蓄積される可能性があります。 そのとき、小さな魚が10匹の動物プランクトンを食べてしまうかもしれません。 その場合、魚は植物プランクトンの100倍の有毒な汚染物質を持っていることになります。 このような増殖は、食物網全体を通じて、高濃度の汚染物質が上位の捕食者に生体濃縮されるまで続くでしょう。 食物網の最下層では、汚染物質の量が少なくても被害は生じないかもしれませんが、生物学的に拡大した量は、食物網の上位の生物に深刻な被害を与えるかもしれません。 この現象は、生物濃縮として知られています。
水銀汚染は、生物濃縮プロセスの良い例と言えます。 通常、水銀（またはメチル水銀と呼ばれる化学的バージョン）は、バクテリアや植物プランクトンに取り込まれます。 小魚がバクテリアや植物プランクトンを食べ、水銀を蓄積する。 小魚は、今度は大きな魚に食べられ、人間や動物の餌になることもあります。
生物濃縮の典型的な例として、ジクロロジフェニルトリクロロエタン (DDT) という殺虫剤で生物濃縮が起こり、その結果、人間や動物の組織で高濃度の水銀を蓄積することがあります。 DDTは1972年以前、蚊などの害虫を駆除するために米国で散布された殺虫剤です。 DDTは雨によって小川に流され、やがて湖や海へと流れ込みました。 有毒な汚染物質は各生物内で生物濃縮され、食物網を通じて生体増幅し、魚を食べる白頭ワシ、ミサゴ、ハヤブサ、ブラウンペリカンなどの捕食鳥の間で非常に高いレベルに達しました。 DDTの濃度は、鳥の卵の殻が異常に薄くなるほど高かったのです。 その結果、成鳥は孵化していない子供の殻を破り、雛鳥は死んでしまった。 この鳥の生息数は激減した。 DDT は 1972 年に米国で禁止され、それ以来、多くの肉食鳥の個体数が劇的に増加しました。
有害汚染物質の生物濃縮と生物濃縮は、人間の健康も危険にさらす可能性があります。 食物網の比較的上位に位置する生物を人間が食べると、一部の有害な化学物質を大量に摂取する可能性があります。 例えば、メカジキ、サメ、マグロなどの海産魚には生物濃縮されたレベルの水銀が含まれていることが多く、青魚やシマアジには高濃度のポリ塩化ビフェニル（PCB）が含まれていることがあります。 連邦政府と一部の州は、有毒な汚染物質の生物濃縮および生物学的凝集を理由に、特定の種類の魚を食べ過ぎないようにという勧告を出しています
有毒化合物の生物濃縮を減らすための取り組みが進んでいます。 水中での特定の化合物の廃棄を禁止する法律は、食物連鎖に蓄積される可能性のある環境中の有毒化合物のレベルを下げるのに役立っています。 また、水銀のような有害物質を餌として利用できる微生物の遺伝子組み換えも行われている。 このような細菌は、環境からその化合物を直接除去することができます
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