Các chất sau khi hấp thụ qua ba đường: hô hấp, tiêu hoá và da, đi vào hệ tuần hoàn máu và được vận chuyển trong vòng tuần hoàn máu bằng nhiều cách khác nhau:
- Hòa tan trong huyết tương: chất điện giải, chất khí, hơi tan tốt trong nước.
- Hấp thụ trên bề mặt hồng cầu hoặc gắn với thành phần của hồng cầu và các protein khác trong huyết tương. Phần lớn các độc chất liên kết thuận nghịch với albumin trong máu. Một số độc chất liên kết với hemoglobin và các protein khác trong máu gây hại cho hệ tạo máu.
- Các chất có khối lượng phân tử lớn sau khi bị thuỷ phân tạo thành dạng keo nằm trong máu.
Chất độc phân bố trong máu được phân bố vào các mô của các cơ quan khác nhau trong cơ thể, nhờ hệ tuần hoàn. Lượng độc chất vận chuyển đến các tế bào của các cơ quan phụ thuộc vào vào lượng máu lưu chuyển đến và đặc điểm của các cơ quan đó.
Gan và thận là 2 cơ quan lưu giữ độc chất chủ yếu trong cơ thể. Người ta thấy rằng nồng độ độc chất tích lũy trong các cơ quan này rất lớn. Ví dụ, nồng độ của Pb trong gan lớn hơn 50 lần so với trong máu sau khi uống 30 phút.
Độc chất đi vào gan và thận chủ yếu theo cơ chế hấp thụ chủ động bởi các protein có khả năng cố định độc chất đặc biệt. Ví dụ như metalothionein là protein cố định cadimi ở gan cũng như ở thận.
Gan và thận có khả năng tích lũy các độc chất khác nhau: Ở gan thường lưu giữ các độc chất có tính ưa mỡ. Ngược lại, ở thận thường lưu giữ các độc chất có tính ưa nước.
2.2.6.2. Phân bố độc chất trong xương
Xương cũng là vùng lưu giữ các độc chất. Các chất phân bố trong xương và vỏ não thường là các chất có ái lực với mô xương như các cation của kim loại Ca, Ba, St, Ra, Be và các anion như F-.
Phản ứng tích luỹ độc chất trong xương là phản ứng thay thế giữa chất độc có mặt trong chất lỏng giữa các khe với các thành phần của xương. Ví dụ như ion OH- có thể bị thay thế bởi ion F- và ion Ca2+ thường bị thay thế bởi ion của kim loại Pb, St. Độc chất tích lũy trong xương tồn lưu rất lâu và rất khó đào thải.
2.2.6.3. Phân bố độc chất trong mỡ
Các mô mỡ là nơi tích giữ mạnh các hợp chất hòa tan được trong chất béo như các dung môi hữu cơ, các khí trơ, hợp chất hữu cơ clo, dioxin… Độc chất tích lũy trong mỡ bằng cách hoà tan trong mỡ hoặc liên kết với các axit béo. Độc chất tích lũy trong các mô mỡ thường rất khó đ{o thải tồn lưu rất lâu trong cơ thể.
2.2.6.4. Phân bố độc chất vào nhau thai
Độc chất phân bố vào nhau thai chủ yếu bằng cơ chế khuếch tán thụ động. Hàng rào máu – nhau cản trở sự vận chuyển các chất độc và bảo vệ cho nhau các bào thai. Các chất độc phân bố vào nhau thai chủ yếu là các chất hữu cơ ưa mỡ có khả năng hòa tan trong lớp lipid đi qua hàng rào máu nhau.
2.2.6.5. Phân bố độc chất vào não:
Độc chất từ máu vào não bị ngăn cản bởi hàng rào máu định vị ở thành mao mạch như hàng rào máu não. Sự xâm nhập của các độc chất vào trong não phụ thuộc vào độ hoà tan của chúng trong chất béo. Độc chất càng dễ hoà tan trong chất béo dễ dàng hấp thụ vào não. Ngược lại, các dẫn xuất vô cơ không hòa tan được trong chất béo khó đến não.
2.2.6.6. Phân bố vào các cơ quan đặc hiệu khác
Các chất có ái lực với một số cơ quan thông thường khư trú ở các cơ quan đặc hiệu. Ví dụ: iode hấp thụ vào tuyến tụy, uran trong thận, digitaline trong tim. Ngoài ra, các chất hòa tan trong dịch thể, như: các cation Na+, K+, Li+ và một số anion như F-, Cl-, Br-, rượu etylic phân bố khá đồng đều trong cơ thể.