Ryby, ptaki drapieżne, ssaki i ludzie znajdują się na szczycie łańcucha pokarmowego, dlatego akumulują w sobie największe stężenia. Kiedy się przemieszczają, TZO przemieszczają się razem z nimi.
Wśród szczególnie niebezpiecznych skutków narażenia na TZO można wymienić choroby nowotworowe, uszkodzenia ośrodkowego i obwodowego układu nerwowego, zaburzenia płodności i układu immunologicznego oraz alergie. Niektóre z TZO zaliczane są również do substancji zaburzających funkcjonowanie układu hormonalnego (ang. endocrine disrupters) – oddziałują na układ endokrynny powodując uszkodzenia układów rozrodczego i immunologicznego narażonych osobników oraz ich potomstwa.
Pierwsze TZO objęte Konwencją Sztokholmską mały|300x300px|Kraje, które ratyfikowały Konwencję Sztokholmską w sprawie trwałych zanieczyszczeń organicznych W maju 1995 roku rada zarządzająca Programu Środowiskowego Organizacji Narodów Zjednoczonych (UNEP) zdecydowała o zbadaniu TZO, zaczynając od następujących dwunastu związków, określanych potocznie jako "parszywa dwunastka". Zostały one uznane za substancje powodujące szkodliwe skutki u ludzi i w środowisku, i zostały one objęte przepisami Konwencji Sztokholmskiej w sprawie trwałych zanieczyszczeń organicznych.