Da Chemikalien in der Regel in Gemischen oder Erzeugnissen weiterverarbeitet werden, sind sie nur selten isoliert. Auch Monitoring-Daten zeigen, dass Chemikalien nicht alleine in der Umwelt vorkommen, sondern aus verschiedenen Eintragswegen in die Umwelt gelangen können und dort in komplexen Mischungen vorliegen.
Außerdem ist bekannt, dass Chemikalien zusammenwirken. Dies wird mit dem Begriff Kombinationswirkung beschrieben. So wurde zum Beispiel in Laborstudien gezeigt, dass Chemikalien in Mischungen deutliche messbare Effekte in Organismen hervorrufen können, obwohl jede einzelne Chemikalie in Konzentrationen unterhalb von „sicheren“ Grenzwerten in der Test-Mischung vorhanden war. Chemikalien können also bei der Risikobewertung nicht einfach isoliert für sich berücksichtigt werden.
Um das Zusammenwirken zu beschreiben haben sich zwei unterschiedliche Konzepte etabliert: Konzentrationsadditivität und Unabhängige Wirkung. Beide können genutzt werden um die Mischungstoxizität oder Kombinationswirkung von Chemikalienmischungen auf Grundlage der Toxizität der einzelnen Chemikalien zu berechnen. Sie beruhen auf unterschiedlichen Annahmen: Während „Konzentrationsadditivität“ davon ausgeht, dass alle Chemikalien in einer Mischung auf die gleiche Art und Weise wirken, nimmt „Unabhängige Wirkung“ unterschiedliche Wirkweisen der einzelnen Chemikalien an.
Beide Konzepte gehen davon aus, dass keine Wechselwirkungen zwischen den Chemikalien stattfinden, d.h. sie sich in ihrer Wirkweise nicht gegenseitig beeinflussen. Wechselwirkungen können zum Beispiel auftreten, wenn ein Stoff die Aufnahme eines anderen Stoffes im Organismus fördert und höhere Effekte hervorruft oder sich Wirkungen gegenseitig aufheben. Wenn sich die Wirkung verstärkt und mehr als „additiv“ ist, spricht man von „Synergismus“, wenn sie weniger als vorhergesagt ist und sich abschwächt, von „Antagonismus“. Doch solche Wechselwirkungen sind selten.
Es gibt Hinweise, dass die Risiken für die Umwelt durch das gemeinsame Vorkommen und das Zusammenwirken von Chemikalien derzeit in vielen Fällen unterschätzt werden. Um Mischungen mit Hilfe der bestehenden Konzepte zu bewerten, werden Daten zur Zusammensetzung, der Exposition und Effektkonzentrationen der Komponenten benötigt. Wenn diese Daten verfügbar sind können Bewertungen für gut definierte Mischungen gemacht werden. Die Konzepte wurden in vielen wissenschaftlichen Studien überprüft und angewendet und haben auch Eingang in die regulatorische Praxis gefunden, d.h. sie werden bereits im Kontext verschiedener Regulierungen verwendet und in Konzepte zur Risikobewertung integriert.
