ध्रुवीय भालू सतत कार्बनिक प्रदूषक के उच्च स्तर का संचय करते हैं जैसे पॉलीक्लोरीनेटेड बाईफिनाइल (PCBs) और क्लोरीनेट कीटनाशक खाद्य श्रृंखला में शीर्ष स्थिति में होने के कारण, जिसमें उनका आहार हेलोकार्बन संकेन्द्रण वाला अत्यधिक वसा वाला होता है, उनका शरीर आर्कटिक के स्तनधारियों में सबसे अधिक दूषित होता है। हेलोकार्बन, अन्य जानवरों के लिए विषैले होते हैं क्योंकि वे हार्मोन रसायन और बायोमार्कर की नकल करते हैं, जैसे इम्यूनोग्लोब्युलिन G और रेटिनोल ध्रुवीय भालू पर समान प्रभाव दर्शाते हैं। PCB का सबसे ज़्यादा अध्ययन किया गया है और उन्हें जन्म दोष और कमज़ोर प्रतिरक्षा प्रणाली से सम्बंधित पाया गया है। 

इनमें सबसे अधिक कुख्यात रसायनों, जैसे PCB और DDT को अंतरराष्ट्रीय स्तर पर प्रतिबंधित कर दिया गया है। प्रतिबंध के बाद भी ध्रुवीय भालू के ऊतकों में इनका संकेद्रण दशकों तक बढ़ता रहा क्योंकि ये रसायन खाद्य श्रृंखला के माध्यम से फैलते हैं, लेकिन लगता है इस प्रवृत्ति में गिरावट आई है, क्योंकि 1989 - 1993 में किये गए अध्ययन और 1996 - 2002 में किये गए अध्ययन में PCB के उतक संकेन्द्रण को घटते हुए पाया गया है।

कभी-कभी ध्रुवीय भालू में अत्यधिक भारी धातु भी पाए गए हैं।

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