Bioackumulering är den gradvisa uppbyggnaden av en kemikalie över tid i en levande organism. Detta sker antingen för att kemikalien tas upp snabbare än den kan användas, eller för att kemikalien inte kan brytas ner för att användas av organismen (dvs. kemikalien kan inte metaboliseras).
Bioackumulering behöver inte vara ett problem om den ackumulerade föreningen inte är skadlig. Föreningar som är skadliga för hälsan, t.ex. kvicksilver, kan dock ackumuleras i levande vävnader.
Kemiska föroreningar som bioackumuleras kommer från många källor. Bekämpningsmedel är ett exempel på en förorening som bioackumuleras i organismer. Regn kan spola ut nybesprutade bekämpningsmedel i bäckar, där de så småningom tar sig till floder, flodmynningar och havet. En annan viktig källa till giftiga föroreningar är de föreningar från industriella skorstenar och bilavgaser som återvänder till marken i regn. Avsiktligt utsläpp av föreningar i vatten är en annan källa till kemiska föroreningar.
När en giftig förorening finns i vatten eller mark kan den lätt komma in i näringskedjan. I vattnet adsorberar eller fastnar föroreningar till exempel på små partiklar, inklusive en liten levande organism som kallas fytoplankton. Eftersom det är så lite förorening som fastnar på varje fytoplankton orsakar föroreningen inte mycket skada på denna nivå i näringsväven. Ett litet djur, t.ex. en zooplankton, kan dock äta upp partikeln. En zooplankton som har ätit tio fytoplanktoner skulle ha tio gånger högre föroreningsnivå än fytoplanktonen. Eftersom zooplanktonet kan vara långsamt med att metabolisera eller utsöndra föroreningen kan föroreningen byggas upp eller bioackumuleras i organismen. En liten fisk kan då äta tio zooplankton. Fisken skulle då ha 100 gånger högre halter av giftiga föroreningar än växtplanktonen. Denna multiplikation fortsätter i hela näringsväven tills höga halter av föroreningar har biomagnifierats i det främsta rovdjuret. Även om mängden föroreningar kan ha varit tillräckligt liten för att inte orsaka någon skada i de lägsta nivåerna av näringsväven, kan den biomagnifierade mängden orsaka allvarlig skada på organismer som befinner sig högre upp i näringsväven. Detta fenomen kallas biomagnifikation.
Kvicksilverförorening är ett bra exempel på bioackumulationsprocessen. Vanligtvis tas kvicksilver (eller en kemisk version som kallas metylkvicksilver) upp av bakterier och växtplankton. Småfiskar äter bakterierna och fytoplanktonen och ackumulerar kvicksilvret. De små fiskarna äts i sin tur av större fiskar, som kan bli mat för människor och djur. Resultatet kan bli en uppbyggnad (biomagnifiering) av stora koncentrationer av kvicksilver i mänsklig och animalisk vävnad.
Ett av de klassiska exemplen på bioackumulering som resulterade i biomagnifiering inträffade med ett insektsbekämpningsmedel som heter diklordifenyltrikloretan (DDT). DDT är ett insekticid som före 1972 sprutades i USA för att hjälpa till att bekämpa myggor och andra insekter. Regn spolade DDT i bäckar, där det så småningom hamnade i sjöar och i havet. Den giftiga föroreningen bioackumuleras i varje organism och biomagnifieras sedan genom näringsväven till mycket höga nivåer i rovfåglar som havsörn, fiskgjuse, pilgrimsfalk och brun pelikan som äter fisken. DDT-nivåerna var så höga att fåglarnas äggskal blev onormalt tunna. Detta ledde till att de vuxna fåglarna bröt sönder skalen på sin okläckta avkomma och att fågelungarna dog. Populationen av dessa fåglar sjönk kraftigt. DDT förbjöds slutligen i USA 1972, och sedan dess har populationerna av många rovfåglar ökat dramatiskt.
Bioackumulering och biomagnifiering av giftiga föroreningar kan också utgöra en risk för människors hälsa. När människor äter organismer som befinner sig relativt högt upp i näringsväven kan vi få höga doser av vissa skadliga kemikalier. Exempelvis har havsfiskar som svärdfisk, haj och tonfisk ofta bioackumulerade nivåer av kvicksilver, och blåfisk och randig abborre har ibland höga koncentrationer av polyklorerade bifenyler (PCB). Den federala regeringen och vissa stater har utfärdat rekommendationer om att inte äta för mycket av vissa typer av fisk på grund av bioackumulerade och biomagnifierade nivåer av giftiga föroreningar.
Framsteg görs i arbetet med att minska bioackumuleringen av giftiga föreningar. Lagstiftning som förbjuder utsläpp av vissa föreningar i vatten bidrar till att minska nivån av giftiga föreningar i miljön som kan ackumuleras i näringskedjan. Mikroorganismerna är också genetiskt modifierade så att de kan använda ett giftigt material som kvicksilver som näringskälla. Sådana bakterier kan direkt avlägsna föreningen från miljön.