Po II wojnie światowej naukowcy zaczęli uświadamiać sobie, że pewne substancje organiczne, pochodzące zarówno ze źródeł naturalnych, jak i antropogenicznych, mogą pozostawać w środowisku przez wyjątkowo długie okresy i nie są podatne na rozkład fotolityczny, degradację chemiczną i biochemiczną. Zaobserwowano, że związki chemiczne określane jako TZO mogą być przenoszone na dalekie odległości za pośrednictwem powietrza i wody przed immobilizacją w osadach i glebie. Odkryto, że TZO ulegają akumulacji w łańcuchu pokarmowym do poziomów stężeń, które mogą powodować poważne szkody w środowisku, faunie i florze oraz w zdrowiu ludzi.
W wyniku ich uwolnień do środowiska w ciągu ostatnich dziesięcioleci, głównie w wyniku działalności człowieka, są obecnie szeroko rozpowszechnione w wielu regionach, nawet w tych, w których nigdy nie były stosowane. Zanieczyszczenie środowiska i organizmów żywych, w tym żywności, przez TZO doprowadziło do utrzymującego się narażenia wielu gatunków, w tym ludzi, przez długi czas, powodując wystąpienie ostrych i chronicznych efektów toksycznych. TZO gromadzą się w organizmach żywych w wyniku procesu bioakumulacji. Nie są rozpuszczalne w wodzie, ale są łatwo rozpuszczalne w tłuszczach, odkładając się w tkance tłuszczowej, gdzie ich stężenie może zwiększyć się 70 tysięcy razy powyżej stężenia w otoczeniu.