Der Schadstoffabbau kann aus der Isotopenfraktionierung berechnet werden.

Der Vorgang der Isotopenfraktionierung eines Schadstoffs lässt sich quantitativ und graphisch beschreiben mit der sog. Rayleigh-Gleichung. Sie bildet einen Zusammenhang zwischen der Menge des abgebauten Schadstoffs und der Anreicherung des stabilen Isotops. Je mehr Substrat abgebaut ist (logarithmisch dargestellt als Quotient von temporärer Konzentration und Ausgangskonzentration) desto größer ist der Anteil des stabilen Isotops (logarithmisch dargestellt als Quotient des temporären Isotopengehalts Rt, z. B. 13C/12C, mit dem Ausgangsgehalt R0. Diese beiden Quotienten sind durch eine Konstante (den Fraktionierungsfaktor) verbunden. Mathematisch stellt sich die Beziehung folgendermaßen dar:

ln (Rt/R0) = (α-1) ln (Ct/C0).

Bei der graphischen Abbildung ergibt sich ein linearer Zusammenhang, der für jeden Schadstoff bzw. für jedes Enzymsystem eine spezifische Steigung aufweist. Die Größenordnung von α ist 0,970 bis 0,999. Viele dieser substrat- und enzymspezifischen Fraktionierungskonstanten wurden inzwischen in Laborversuchen ermittelt. Häufig werden sie auch als Anreicherungsfaktor ε ausgedrückt mit der Gleichung

ε = (α-1) x 1000.

Durch die Bestimmung der unterschiedlichen Isotopengehalte des Schadstoffs an verschiedenen Probenahmestellen lässt sich mit diesen Gleichungen der prozentuale biologische Schadstoffabbau im Feld ableiten.