タールに含まれる成分の中で、医学界および公衆衛生分野が最も警戒するのがベンゾ[a]ピレン（化学式：C₂₀H₁₂）をはじめとする多環芳香族炭化水素（PAH: Polycyclic Aromatic Hydrocarbons）です。ベンゾ[a]ピレンは5つのベンゼン環が特定の幾何学的配置で高度に縮合した構造式を持っています。
世界保健機関（WHO）の外部組織である国際がん研究機関（IARC）は、ベンゾ[a]ピレンを「グループ1（ヒトに対して明確な発がん性がある）」に分類しています。なぜこの規則正しい亀の甲の配列が、人体にとって極めて凶悪な毒性を発揮するのでしょうか。
皮肉なことに、ベンゾ[a]ピレンそのものは生体に対して比較的不活性です。体内に入ると、肝臓などの解毒酵素（シトクロムP450群、特にCYP1A1）が体外へ排出しようとして酸化処理を試みます。しかし、その代謝の過程で生成される「BPDE（ベンゾピレンジオールエポキシド）」と呼ばれる中間代謝物が、極めて反応性の高い猛毒物質へと変貌します。
BPDEは細胞内の遺伝情報を司るDNA鎖に強固に共有結合し、「DNA付加体（DNAアダクト）」を形成します。特にがん抑制遺伝子として知られる「p53」の特定塩基配列（グアニン）に結合して複製ミスを誘発し、細胞の無限増殖を引き起こすブレーキを破壊します。これが、コールタールやタバコタールが肺がんや皮膚がん、膀胱がんを強力に引き起こす分子生物学的メカニズムです。
