生物稀釋，使元素或污染物濃度降低，營養級升高。這種作用主要是在藻華期間觀察到的，其中藻生物量的增加降低了食物鏈中較高的生物（如浮游動物或水蚤）中污染物的濃度。

令人關注的主要元素和污染物是重金屬，例如汞、鎘和鉛。這些毒素已經顯示出可以在食物網中生物累積。在某些情況下，金屬（例如汞）可以生物放大。這是一個主要問題，因為在人類食用的魚類和其他水生生物中可以發現高濃度的甲基汞，這是最有毒的汞物種。

與貧營養（低養分）水生環境相比，許多研究都將富營養化（營養豐富且高產）的浮游動物中的汞濃度降低。營養富集（主要是磷和氮）通過這種生物稀釋作用減少了汞和其他重金屬進入水生食物網的輸入。初級生產者，例如浮游植物，吸收這些重金屬并將其積累到細胞中。浮游植物的數量越高，這些污染物在其細胞中的濃度就越低。一旦被浮游動物等主要消費者所消耗，這些與浮游植物結合的污染物就會被摻入到消費者的細胞中。浮游植物的生物量較高意味著浮游動物累積的污染物濃度較低，依此類推。這種作用導致食物網中原始濃度的整體稀釋。也就是說，浮游動物中污染物的濃度將在高水華條件下低于浮游植物。

盡管大多數生物稀釋研究都是在淡水環境中進行的，但已經證明生物稀釋也發生在海洋環境中。位于巴芬灣的Northwater Polynya被發現與鎘、鉛和鎳的含量呈負相關，且營養級增加鎘和鉛都是非必需金屬，它們會與生物體內的鈣競爭，這對有機體生長有害。

大多數研究使用氮的δ15N同位素來衡量生物富集和生物稀釋。δ15N同位素特征豐富了食物網。捕食者比其獵物具有更高的δ15N。這種趨勢允許得出生物的營養位置。結合特定污染物（例如汞）的濃度，可以獲得濃度與營養位置的關系。

盡管大多數重金屬會生物積累，但在某些條件下，重金屬和有機污染物可能會被生物稀釋，從而使較高等生物較少接觸毒素。