Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) sont des substances dont la structure chimique est constituée de plusieurs noyaux aromatiques ayant en commun plus d'un atome de carbone. Les HAP présents dans l'environnement résultent de différents processus dont : la biosynthèse par des organismes vivants, les pertes à partir du transport ou de l'utilisation des carburants fossiles, la pyrolyse des matières organiques à haute température, la combustion des charbons et pétroles. Ce dernier processus constitue la principale voie d'introduction des HAP dans l'environnement et résulte majoritairement des actions anthropiques. La combustion des essences est une source importante d'introduction de HAP dans l'atmosphère, parmi lesquels le benzo[a]pyrène (BaP) (50 à 100 µg par litre de carburant consommé). Ces apports sont constitués par des mélanges complexes de composition variable selon les sources. Ainsi, les rejets pétroliers sont essentiellement constitués de molécules dont le nombre de noyaux aromatiques est généralement inférieur à 4. Les produits de pyrolyse renferment des dérivés penta et hexa-aromatiques, non substitués si la pyrolyse s'effectue à haute température (2 000° C) ou alkylés entre 400 à 800° C.

En raison de leur caractère lipophile, les HAP sont concentrés dans les sédiments et les organismes vivants ; les niveaux rencontrés dépendant de la nature et des sources de contamination. Des teneurs en HAP totaux comprises entre 1 ng.g^-1 et 20,8 µg.g^-1 ont été rencontrées dans les sédiments de la Méditerranée occidentale. Dans les zones portuaires, les concentrations sont fréquemment supérieures au µg.g^-1. Dans la plupart des cas, la contamination est attribuée à une origine pyrolitique.

Les HAP peuvent interagir avec les mécanismes cellulaires, soit directement en se fixant sur les sites lipophiles, soit indirectement par liaison de leurs métabolites hydrophiles avec des structures cellulaires (protéines, ADN), provoquant ainsi des effets à long terme. La toxicité aiguë varie dans de très grandes proportions, mais c'est surtout les effets cancérogènes et mutagènes qui présentent les risques écotoxicologiques les plus importants.