Ksenobiotici se mogu definirati kao tvari strane organizmu ili kao tvari koje se ne mogu prirodno pronaći u okolišu nego su tamo dospjele antropogenim utjecajem. Emitiraju se u okoliš radom rudarske, kemijske i farmaceutske indusrije, korištenjem fosilnih goriva i intenzivnom agrikulturom. Ksenobiotici se mogu nakupiti u značajnim koncentracijama u okolišu i organizmima zbog svojstava postojanosti i bioakumulacije. Imaju štetan utjecaj na živi svijet jer u organizmima mogu imati mutageno, kancerogeno i teratogeno djelovanje u odnosu na njihovu dozu, kojoj mogu biti akutno ili kronično izloženi, sa različitim poslijedicama. U njih spadaju kemijski sintetizirani spojevi poput poput pesticida, polietilena, polistirena, PVC-a, antibiotika i dr, i dijele se na poliklorofenole, postojane organske polutatne ili POPs, poliklorirane bifenile PCBs, policikličke aromatske ugljikovodike PAHs, teške metale i radionuklide. Najkritičniji slučajevi zagađenja su uglavnom zagađenje tla teškim metalima kao poslijedica rudarenja, te se većinom ne provode nikakve mjere sanacije. Najpoznatiji i najkatastrofalniji slučaj onečišćenja je katastrofa u Černobilu, gdje se radioaktivni oblak prašine raširio većim djelom Europe. Ksenobiotici se u okolišu s vremenom razgrađuju i transformiraju u druge spojeve, bilo pod utjecajem abiotksih čimbenika poput temperature i prisustva kisika ili u postupku biorazgradnje. Biorazgradnja je proces kojim mikroorganizmi u sklopu svojih metaboličkih procesa enzimima razgrađuju određeni spoj. Vrlo je važan proces koji je intenzivno proučavan i korišten u svrhu sanacije onečišćenja okoliša ksenobioticima. U postrojenjima za pročišćavanje otpadnih voda za razgradnju se koriste mikroorganizmi u obliku aktivnog mulja suspendiranog u bazenima u obliku flokula. Najefikasniji reaktori su oni koji dozvoljavaju dulje zadržavanje mulja i njegovu veliku bioraznolikost. Za sanaciju onečišćenog tla uvode se sojevi mikroorganizama u tlo koji djeluju sve dok ne razgrade onečišćivać do određene koncentracije. Moguće je i modificirati mikroorganizme da budu sposobni razgraditi nove grupe spojeva uz pomoć genetskog inženjerstva, što je brzo rastuća tehnologija. Još jedna efikasna i zelena tehnologija za sanaciju tla je fitoremedijacija koja se služi tehnikama poput fitoekstrakcije, fitostabilizacije i fitovolatilizacije za uklanjanje ksenobiotika iz tla, uglavnom teških metala.