Saasteainete keskkonnas käitumise ja keskkonnaohtlikkuse kirjeldamiseks on vaja palju andmeid, näiteks sorbtsioonivõime mullas ja setetes, bioakumuleeruvus organismides, biolagunduvus. Paljude ainete kohta neid andmeid pole ja seetõttu ei ole võimalik ka hinnata nendega seotud riski. Võttes arvesse kasutusel olevate kemikaalide tohutu suurt hulka, on kõikide vajalike andmete teadasaamine eksperimentaalsete uuringute tulemusena vähetõenäoline, nende väljaselgitamine on väga kallis ja töömahukas. Selleks, et saada andmeid suure hulga ainete kohta, on katsete tegemisele alternatiiviks omaduste ennustamine mudelite abil. Ainete keskkonnaohtlike omaduste ennustamiseks kasutatakse kvantitatiivseid struktuuri-aktiivsuse sõltuvusi (QSAR) või kvantitatiivseid struktuuri-omaduste mudeleid (QSPR). Nendes mudelites ainete keemilist struktuuri korreleeritakse kvantitatiivselt uuritava omadusega, näiteks biolagundatavuse, bioakumuleeruvuse või toksilisusega.
QSAR mudelite kasutamisel eeldatakse, et aine omadused on seotud tema struktuuriga. Uuritav parameeter arvutatakse teiste parameetrite alusel, mis on lihtsamini eksperimentaalselt määratavad või kergesti arvutatavad keemilise struktuuri alusel. Lähteandmetena ennustusmudelites võib kasutada eri tüüpi parameetreid. Näiteks oktanooli-vee jaotuskoefitsient Kow on tähtis parameeter erinevate omaduste, nagu näiteks setete-vee jaotuse ja biokontsentratsiooni teguri ennustamisel. Saasteainete kantserogeensuse hindamise QSAR põhineb molekulaarsetel fragmentidel. Ka saasteainete biolagundatavust kirjeldavad mudelid baseeruvad sageli fragmentidel, kuid võivad põhineda ka rohkema arvu selliste parameetrite rakendamisel, mis seotud molekulide elektroonse struktuuriga. Väga levinud on molekulaardeskriptorite, nagu seda on näiteks molekulaarpindala või –ruumala, elektrostaatiliste - molekulides laengu jaotust iseloomustavate või kvantkeemiliste deskriptorite kasutamine QSAR seoste leidmisel, sest neid saab leida keemilise struktuuri alusel eksperimentaalseid uuringuid tegemata.
