การเจือจางทางชีวภาพบางครั้งเรียกว่าการเจือจางจากการแพร่กระจายคือการลดลงของความเข้มข้นของธาตุหรือสารมลพิษ เมื่อ ระดับโภชนาการเพิ่มขึ้น[ ^{1 ] ผล}กระทบนี้พบได้เป็นหลักในช่วงการแพร่กระจายของสาหร่าย ซึ่งการเพิ่มขึ้นของชีวมวลสาหร่ายจะลดความเข้มข้นของสารมลพิษในสิ่งมีชีวิตที่อยู่สูงขึ้นไปในห่วงโซ่อาหาร เช่นแพลงก์ตอนสัตว์หรือไรน้ำ^{[ 2 ]}

องค์ประกอบหลักและสารมลพิษที่น่าเป็นห่วงคือโลหะหนัก เช่นปรอทแคดเมียมและตะกั่วสารพิษเหล่านี้ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสามารถสะสมทางชีวภาพในห่วงโซ่อาหารได้ ในบางกรณี โลหะ เช่น ปรอท สามารถ เกิด การเพิ่มความเข้มข้นทางชีวภาพได้^{[ 1 ] [ 3 ]}นี่เป็นเรื่องที่น่าเป็นห่วงอย่างมาก เนื่องจากเมทิลเมอร์คิวรีซึ่งเป็นปรอทชนิดที่เป็นพิษมากที่สุด สามารถพบได้ในความเข้มข้นสูงในปลาและสิ่งมีชีวิตในน้ำอื่นๆ ที่มนุษย์บริโภค

การศึกษาจำนวนมากเชื่อมโยงความเข้มข้นของปรอทที่ต่ำกว่าในแพลงก์ตอนสัตว์ที่พบในสภาพแวดล้อมทางน้ำแบบยูโทรฟิก (อุดมไปด้วยสารอาหารและมีผลผลิตสูง) เมื่อเทียบกับ สภาพแวดล้อมทางน้ำแบบโอลิโกโทร ฟิก (มีสารอาหารต่ำ) ^{[ 2 ] [ 3 ]}การเพิ่มปริมาณสารอาหาร (ส่วนใหญ่เป็นฟอสฟอรัสและไนโตรเจน) ช่วยลดการป้อนปรอทและโลหะหนักอื่นๆ เข้าสู่ห่วงโซ่อาหารในน้ำผ่านผลของการเจือจางทางชีวภาพนี้ ผู้ผลิตขั้นต้น เช่นไฟโตแพลงก์ตอน จะดูดซับโลหะหนักเหล่านี้และสะสมไว้ในเซลล์ของพวกมัน ยิ่งประชากรไฟโตแพลงก์ตอนมีมากเท่าใด ความเข้มข้นของสารมลพิษเหล่านี้ในเซลล์ของพวกมันก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น เมื่อถูกบริโภคโดยผู้บริโภคขั้นต้น เช่น แพลงก์ตอนสัตว์ สารมลพิษที่จับกับไฟโตแพลงก์ตอนเหล่านี้จะถูกรวมเข้ากับเซลล์ของผู้บริโภค มวลชีวภาพของไฟโตแพลงก์ตอนที่สูงขึ้นหมายถึงความเข้มข้นของสารมลพิษที่สะสมโดยแพลงก์ตอนสัตว์จะลดลง และเป็นเช่นนี้ต่อไปตามห่วงโซ่อาหาร ผลกระทบนี้ทำให้ความเข้มข้นของสารมลพิษเจือจางลงโดยรวมตลอดห่วงโซ่อาหาร กล่าวคือ ความเข้มข้นของสารมลพิษในแพลงก์ตอนสัตว์จะต่ำกว่าในแพลงก์ตอนพืชในสภาวะที่มีการเพิ่มจำนวนของแพลงก์ตอนพืชสูง

แม้ว่าการศึกษาการเจือจางทางชีวภาพส่วนใหญ่จะอยู่ในสภาพแวดล้อมน้ำจืด แต่ก็มีการแสดงให้เห็นว่าการเจือจางทางชีวภาพเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมทางทะเลเช่นกัน พบว่าบริเวณ Northwater Polynya ซึ่งตั้งอยู่ในอ่าว Baffin มีความสัมพันธ์เชิงลบระหว่างแคดเมียม ตะกั่ว และนิกเกลกับการเพิ่มขึ้นของระดับโภชนาการ^{[ 1 ]}แคดเมียมและตะกั่วเป็นโลหะที่ไม่จำเป็นทั้งคู่ ซึ่งจะแย่งแคลเซียมภายในสิ่งมีชีวิต ซึ่งเป็นอันตรายต่อการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิต

การศึกษาส่วนใหญ่วัดการสะสมทางชีวภาพและการเจือจางทางชีวภาพโดยใช้ไอโซโทป δ15N ของไนโตรเจน ค่าไอโซโทป δ15N จะเพิ่มขึ้นตามห่วงโซ่อาหาร^{[ 4 ] [ 5 ]}ผู้ล่าจะมีค่า δ15N สูงกว่าเหยื่อ แนวโน้มนี้ทำให้สามารถระบุตำแหน่งทางโภชนาการของสิ่งมีชีวิตได้ เมื่อรวมกับความเข้มข้นของสารมลพิษเฉพาะ เช่น ปรอท ความเข้มข้นเทียบกับตำแหน่งทางโภชนาการก็สามารถเข้าถึงได้

แม้ว่าโลหะหนักส่วนใหญ่จะสะสมในสิ่งมีชีวิต แต่ภายใต้เงื่อนไขบางประการ โลหะหนักและสารมลพิษอินทรีย์ก็มีศักยภาพที่จะเจือจางลงในสิ่งมีชีวิต ทำให้สิ่งมีชีวิตชั้นสูงได้รับสารพิษน้อยลง