Biyomagnifikasyon ağır metaller söz konusu olduğunda, kirleticinin çevresel konsantrasyonu ile organizmadaki birikim düzeyi arasındaki uçurum şaşırtıcı boyutlara ulaşır. Biyobirikim (bioaccumulation) ve biyomagnifikasyon (biomagnification) kavramları sıkça birbirinin yerine kullanılsa da mekanizmaları birbirinden ayrıdır. Biyobirikim, tek bir organizmanın çevresindeki su, sediman ya da besin yoluyla belirli bir kimyasalı alıp metabolize edemediği için dokularında konsantre etmesidir. Biyomagnifikasyon ise bu birikimin her trofik seviyede katlanarak artmasını tanımlar. Yani trofik amplifikasyon, besin ağının her basamağında kirletici yükünün çarpımsal bir faktörle büyümesi demektir. Kurşun, cıva, kadmiyum ve arsenik gibi ağır metaller lipofilik organometalik bileşikler oluşturduğunda ya da sülfhidril gruplarına yüksek afinite gösterdiğinde biyolojik sistemlerden kolayca elimine edilemez. Metilcıva bu açıdan en çok çalışılan örnektir: Sulu ortamda anorganik cıvayı metilleyen Desulfovibrio gibi sülfat-redüksiyon bakterileri, nehir ve göl tabanlarında metilcıva üretir. Fitoplankton bu bileşiği doğrudan sudan absorbe eder. Zooplankton fitoplanktonla beslenir; elimine etme hızı alım hızının çok gerisinde kaldığından doku konsantrasyonu yükselir. Balıklarda bu değer zooplankton düzeyinin on-yüz katına çıkabilir. Karasal zincire geçişte, bu balıklarla beslenen pandalar, kartallar ya da insanlarda metilcıva konsantrasyonu su ortamının 10 milyon katını bulabilir. Biyomagnifikasyon potansiyelini belirleyen parametreler arasında oktanol-su bölünme katsayısı (Kow), besin zincirine özgü büyütme faktörü (TMF: Trophic Magnification Factor) ve canlının metabolik atım kapasitesi sayılır. TMF değeri 1'den büyük olan kirleticiler için trofik yükseltme kaçınılmazdır; organoklorlu bileşiklerde ve metilcıvada bu değer tipik olarak 3-10 arasında seyreder. Sediman partiküllerinin rolü de göz ardı edilemez. Ağır metal-organik madde kompleksleri sedimana tutunan şekilde birincil tüketicilere geçer. Bentosferde yaşayan poliket solucanlar ve midyeler gibi organizmalar sediman filtresidir; gıda güvenliği açısından bu organizmaların izlenmesi kritik bir nokta olarak öne çıkar. Ekotoksikolojik perspektiften değerlendirildiğinde, biyomagnifikasyon ağır metaller bağlamında yalnızca üst predatörler için değil, trofik zincirin beklenmedik halkalarında da risk oluşturabilir. Akuatik sistemlerde balıkçıl kuşların, karasalda ise toprak solucanı tüketen baykuşların yüksek doku metal yükleri taşıdığı izleme çalışmalarıyla belgelenmiştir. Kirliliğin kaynağına göre risk haritası da değişir. Maden atıkları asit kaya drenajıyla çözünmüş metal yükünü artırırken, tarımsal alanlarda fosforlu gübrelerle gelen kadmiyum toprak-bitki-hayvan zincirinde farklı bir biyomagnifikasyon yolu izler. Bu nedenle izleme programlarının çoklu trofik seviyeyi kapsaması, yalnızca su ya da sediman ölçümüyle yetinmemesi gerekir.