Хроническая и острая токсичности различных пестицидов, гербицидов и следов металлов были определены для некоторых видов, в том числе и представляющих интерес в качестве объектов культивирования. Как обсуждалось ранее, в воде, предназначенной для культивирования, не должны содержаться гербициды или пестициды, а также такие следовые металлы, как кадмий, цинк, медь, серебро, свинец и ртуть в высокой концентрации. Американское агентство по защите окружающей среды установило максимально допустимую концентрацию ртути в мясе рыбы, равную 0,5 мг/л.
В меч-рыбе и тунцах из промысловых уловов это значение иногда бывает превышенным, но при культивировании этих объектов такие трудности не возникают.
Загрязнение тяжелыми металлами возможно, если водоносный слой загрязнен повторно поступающей водой, содержащей значительные количества металлов (стоки промышленных предприятий или даже городские сточные воды). Анализ воды на содержание следов металлов с помощью атомной абсорбционной спектрометрии довольно дорог, но такое исследование позволяет избежать дальнейших расходов (если есть основания считать, что предполагаемый источник водоснабжения может быть загрязнен).
Для пестицидов типа ДДТ характерно явление, которое называется биологическим накоплением. Оно заключается в том, что пестициды поступают в пищевую цепь на низком трофическом уровне и в незначительной концентрации (путем абсорбции растениями из воды), но по мере перехода на следующий трофический уровень концентрация их возрастает. Аналогичное явление иногда наблюдается и с тяжелыми металлами, но не всегда. Медь, например, обнаруживается в значительно более высоких концентрациях в ракообразных, чем в позвоночных, из-за того, что основным пигментом крови этих беспозвоночных является гемоцианин — вещество, содержащее медь.
Потребности в меди для позвоночных и ракообразных неодинаковы, поскольку пигмент крови позвоночных содержит железо в молекуле гемоглобина. Тем не менее можно предполагать, что в теле рыбы, питающейся в основном ракообразными, содержится больше меди, чем в рыбе, питающейся, например, растениями. По-видимому, здесь дело обстоит не так. Вместо биологического накопления часто наблюдается уменьшение содержания меди при переходе от ракообразных к костистым рыбам (Stickney et al., 1975). Разница между биологическим накоплением пестицидов и тяжелых металлов, вероятно, связана с наличием или отсутствием биохимического пути передачи веществ в высоких концентрациях, в которых организм не нуждается.
Не все тяжелые металлы ведут себя, как медь, будучи поглощенными рыбой в относительно высоких концентрациях. Ртуть, свинец, мышьяк и другие металлы не требуются для нормального обмена и накапливаются часто до тех пор, пока не достигнут токсичных значений, если рыба испытывает действие необычно высоких концентраций. Кадмий — металл, токсичный в высоких концентрациях, — также не участвует в обменных процессах животных, но химия его очень сходна с химией цинка. Кадмий, по-видимому, конкурирует с цинком за участки активности ферментов. По мере уменьшения отношения цинк/кадмий кадмий начинает превалировать и, наконец, разрушает ферменты, что приводит к нарушению нормального обмена. Гипертония у людей связана с высоким содержанием кадмия в почках (Schroeder, 1965).
Пестициды и гербициды могут попадать в относительно неглубоко залегающие водоносные горизонты в результате обмена с поверхностными водами и служить источником загрязнения глубоких скважин, если уровень грунтовых вод может в любой момент достичь поверхности. Большинство случаев пестицидного и гербицидного загрязнений связано с использованием поверхностных вод в аквакультуре.