Eine extrem große Anzahl an unterschiedlichen chemischen Substanzen ist derzeit in Gebrauch. Auch wenn für einzelne Stoffe die gesetzliche Zulassung ausläuft, so sind viele dieser nicht mehr zugelassenen Stoffe noch Jahrzehnte in der Umwelt nachweisbar. Hinzu kommt, dass stetig neue Stoffe synthetisiert und zugelassen werden, und zwar in allen Bereichen des Lebens. Dies umfasst beispielsweise Arzneistoffe, Pestizide, kosmetische Inhaltsstoffe, Stoffe, die in technischen Prozessen und/oder Produkten Verwendung finden, Baustoffe, Desinfektionsmittel sowie den großen Bereich der Lebensmittelinhalts- und -zusatzstoffe. Der Kreativität der synthetischen Chemie sind wenig Grenzen gesetzt. Aus diesen Gründen steigt die Anzahl der in den Umweltmatrizes nachweisbaren Stoffe stetig an. Hinzu kommt, dass viele Stoffe bei der Herstellung, der Anwendung oder in der Umwelt in neue Stoffe transformiert werden. Diese sogenannten Transformationsprodukte erhöhen zwar nicht die Fracht, jedoch deutlich die Anzahl der in der Umwelt nachweisbaren Stoffe.

Die in die Umwelt gelangenden anthropogenen Stoffe und deren Transformationsprodukte aus urbaner, industrieller und landwirtschaftlicher Nutzung können nachteilige Wirkungen auf das Gewässerökosystem und den Menschen ausüben. Dabei kommen nicht nur Einzelstoffe, sondern auch Kombinationswirkungen in Betracht. Viele Bereiche zählen zwar nicht oder nur marginal zu den Emittenten oder Verursachern der Stoffeinträge, sind aber mit den Herausforderungen der vielfältigen Spurenstoffeinträge konfrontiert. Hierzu zählen beispielsweise die Trinkwasserversorger, die Abwasserentsorger, aber auch die WSV als Betreiber der Bundeswasserstraßen. Neben der schier unüberschaubaren Anzahl verschiedener künstlicher Stoffe in unseren Gewässern stellen Defizite bei der Analytik, der Bewertung und der Prognose die größten wissenschaftlichen Herausforderungen für die Zukunft dar.
Neben der Oberflächengewässerverordnung und der Wasserrahmenrichtlinie sind die Spurenstoffstrategie des Bundes, die Deutsche Nachhaltigkeitsstrategie und der Zero Pollution Action Plan der EU-KOM im Rahmen des European Green Deals ganz wesentliche Orientierungsgrößen des Handelns.