นอกจากประกอบด้วยคลอรีนแล้ว พีวีซีต่างจากพลาสติกชนิดอื่นตรงที่จะใช้งานไม่ได้เลยหากไม่มีการเติมสารเคมีบางอย่างเข้าไปในกระบวนการผลิต เรียกว่าสารเติมแต่ง เพราะตัวมันเองไม่คงตัว โดยธรรมชาติแล้วพีวีซีจะแข็งและเปราะ จึงต้องพึ่งสารเติมแต่ง เพื่อให้มันมีคุณสมบัติที่จะใช้งานได้เช่น นุ่ม ยืดหยุ่น มีสี ทนไฟ กันราและแบคทีเรีย บางครั้งก็มีการเติมสารต้านไฟฟ้าสถิต สารเพิ่มความสว่าง สารลดผลกระทบ หรือสารต้านปฏิกิริยาออกซิเดชั่น (antioxidants)

ในบรรดาสารเติมแต่งหลายพันชนิด มีประมาณ 150 ชนิดที่สำคัญและมีการใช้งานมาก

สารเติมแต่ง เหล่านี้ใส่ไปเพื่อเป้าหมายด้านการใช้งานและการตลาดเป็นสำคัญ ทำให้พีวีซีที่เคยเป็นของแถมจากของเหลือจากกระบวนการผลิตมาเป็นวัสดุที่ใช้ผลิตสินค้ามากกว่า 60 เปอร์เซ็นในท้องตลาด

ในทางปฏิบัติ มีโอกาสสูงที่สารเติมแต่ง เหล่านี้จะหลุดออกไปปนเปื้อนในสิ่งแวดล้อมทั่วโลก อาจเกิดจากการชะล้าง การระเหยออกสู่อากาศ ผ่านการถูกจุลชีพกิน(พีวีซีบางชนิดมีการเติมสารอินทรีย์ Biostabiliser) หรือถูกขนย้ายออกไปโดยตรง

ในยุโรปตะวันตกมีการใช้สาร Plasticisers มากถึง 1 ล้านตันในแต่ละปี ซึ่งราวร้อยละ 77 ใช้ผลิตพีวีซี และสาร Plasticisers ที่สำคัญคือ De-2-ethylhexylphthalate (DEHP) เรียกย่อ ๆ ว่า “พทาเลท”

ในปี 2530 มีการผลิต “พทาเลท” ราว 3-4 ล้านตันทั่วโลก ส่วนใหญ่ถูกนำไปผลิตพีวีซี ส่งผลให้พบการปนเปื้อนทั่วไปหมด ไม่ว่าจะในปลาจากทะเลแอตแลนติก ไข่นก สัตว์ทะเลที่เลี้ยงลูกด้วยนม หรือต้นข้าวโพด นักวิจัยในสหรัฐตั้งข้อสงสัยว่า”พทาเลท”เป็นสารก่อมะเร็งในมนุษย์อีกด้วย สารนี้ถูกปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อมตลอดช่วงอายุขัยของมัน เริ่มตั้งแต่กระบวนการผลิตซึ่งพบว่าสัดส่วนการปนเปื้อนราวร้อยละ 1 ซึ่งส่วนใหญ่ผ่านทางน้ำเสียที่ปล่อยออกมา อีกร้อยละ 0.05 ออกมาระหว่างการขนส่ง ร้อยละ 1 ออกมาช่วงการผสมทำพลาสติก และอีกจำนวนหนึ่งออกมาระหว่างการใช้และกำจัดพลาสติกที่ใช้”พทาเลท” เป็นสารเติมแต่ง

“พทาเลท”จากพลาสติกหุ้มอาหารยังสามารถซึมเข้าไปในอาหารได้โดยเฉพาะผลิตภัณฑ์นม ทำให้ผู้ประกอบการจำนวนมากประกาศไม่ใช้พลาสติกพีวีซีห่อหุ้มอาหาร ในออสเตรียห้ามใช้พลาสติกที่มี “พทาเลท”ผสมบรรจุอาหาร สวิสเซอร์แลนด์ห้ามใช้ ”พทาเลท” ทำตุ๊กตาสำหรับเด็กอายุน้อยกว่าสามขวบตั้งแต่ปี 2529 และในเยอรมัน”ไม่แนะนะ”ให้ใช้สำหรับผลิตภัณฑ์ทันตกรรม ในเนเธอร์แลนด์ ซึ่งมีการตื่นตัวค่อนข้างสูงในเรื่องผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมได้ประกาศให้”พทาเลท”เป็นสารอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม ส่วนในสหรัฐประกาศให้เป็นสารมลพิษลำดับต้นๆ

เนื่องจาก”พทาเลท”มีคุณสมบัติละลายน้ำได้ไม่ดีทำให้มันถูกขับออกมากับน้ำเสียสะสมในกากของเสียในระบบบำบัดน้ำเสีย และปนเปื้อนในกากที่ปกติเหมาะแก่การนำไปทำปุ๋ยหรือปรับดิน แต่สารนี้จะละลายได้ดีในไขมัน ดังนั้นหากนำพลาสติกชนิดนี้ไปทำถุงบรรจุเลือดก็จะทำให้”พทาเลท”ละลายออกมาในเลือดและส่งต่อให้คนไข้ที่รับเลือดนั้นไป การละลายเช่นนี้ก็เกิดขึ้นได้หากนำพลาสติกชนิดนี้ไปบรรจุอาหารที่มีไขมัน

นอกจาก ”พทาเลท” สาร plasticisers อื่นๆ ซึ่งล้วนเกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรมสารพิษ รวมถึงสารทำโฟม (Foaming Agents) ซึ่งใช้เพื่อลดต้นทุนและช่วยในการปรับรูปร่างผลิตภัณฑ์ เช่นทำแผงหน้าปัดรถยนต์ และอุตสาหกรรมหุ้มเบาะ ราวร้อยละ 85 ของสารทำโฟมถูกใช้ผลิตพลาสติกพีวีซีในปัจจุบัน

สารเพิ่มความคงตัว (Stabilisers) เป็นสารเติมแต่ง อีกประเภทที่มีการใช้มาก เนื่องจากพีวีซีเป็นสารที่ไม่คงตัวโดยธรรมชาติจึงต้องเติม Stabilisers เข้าไป ซึ่งพลาสติกชนิดอื่นไม่มีปัญหาเรื่องนี้ ที่แย่คือสาร Stabilisers ส่วนใหญ่ล้วนเป็นโลหะหนัก ที่มีการใช้มาก ๆ ก็มีตั้งแต่ตะกั่ว แคดเมียม ดีบุก แบเรียม จนถึงสังกะสี

สารโลหะหนักเหล่านี้ไม่เพียงสะสมในเนื้อเยื่อคนและส่งผลกระทบต่อร่างกายคน แต่ยังมีผลร้ายต่อระบบนิเวศน์อีกด้วย

ปัญหาหลัก ๆ ของพีวีซีจึงอยู่ที่การผสมโลหะหนักเข้าไป ไมว่าจะผสมเพื่อเพิ่มความคงตัว (Stabilisers) ยังมีการเติมสารประกอบโบรไมด์และฟอสฟอรัสเพื่อต้านทานเปลวไฟ ที่สำคัญสาร Plasticisers เป็นสารประกอบอินทรีย์คลอรีน

ปกติ พีวีซีที่อุณหภูมิห้องจะแข็งและเปราะ สาร Plasticisers จะเติมเข้าไปเพื่อสร้างคุณสมบัติพิเศษให้เหมาะแก่การใช้งานเช่นให้มีความนุ่ม ความยืดหยุ่น ดังนั้นจะมีการเติมสารนี้ในปริมาณที่เหมาะสมกับคุณสมบัติการใช้งานที่ต้องการ สำหรับพลาสติกพีวีซีที่มีการเติม Plasticisers น้อยกว่าร้อยละ 10-12 เรียกว่าเป็น Unplasticised PVC หรือ UPVC ขณะที่พีวีซีปกติจะผสมสาร Stabiliser ให้ผลิตภัณฑ์นุ่มมากถึงร้อยละ 60 โดยน้ำหนัก

สารพิษเหล่านี้ถูกส่งผ่านสู่สิ่งแวดล้อมผ่านตัวกลางพีวีซีเป็นปริมาณมากในปัจจุบัน กว่าครึ่งของพีวีซีมีส่วนผสมของตะกั่ว สำหรับพีวีซีบรรจุอาหารซึ่งต้องการผลิตภัณฑ์ที่มีความโปร่งใส ต้องใช้สารอินทรีย์ของดีบุกเป็นสาร Stabilisers พีวีซีสำหรับการก่อสร้างต้องมีการเติมสารที่มีส่วนผสมของแบเรียมและแคดเมียม

โลหะหนักอย่างแคดเมียมสามารถหลุดออกมาสู่สิ่งแวดล้อมหากนำพลาสติกพีวีซีไปเผา หากโรงงานเผาขยะมีอุปกรณ์กรองสารพิษ ขี้เถ้าที่กรองได้ก็จะปนเปื้อนสารพิษซึ่งต้องนำไปบำบัดด้วยกระบวนการที่แพงมาก ในเยอรมนี ราวร้อยละ 50 ของแคดเมียมที่ผลิตได้นำไปใช้ในอุตสาหกรรมพลาสติก

ในปี 2534 สภาผู้ชำนัญการด้านสิ่งแวดล้อมเยอรมนีเสนอว่า “..ควรต้องหาสารที่มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยกว่า เพื่อทดแทนการใช้แคดเมียมในอุตสาหกรรมพีวีซีอย่างเร่งด่วนและทดแทนทั้งหมด แน่นอนว่าสารทดแทนก็ไม่ควรเป็นสารที่มีปัญหาพอ ๆ กันอย่าง ตะกั่ว สำหรับการใช้อุตสาหกรรมก่อสร้างซึ่งต้องใช้พลาสติกพีวีซีที่หาสารทดแทนได้ยาก ก็ไม่ควรจะใช้ผลิตภัณฑ์พลาสติกนี้”

ในปี 2530 เดนมาร์กได้ประกาศห้ามใช้แคดเมียมในอุตสาหกรรมพีวีซี และประชาคมยุโรปได้เสนอให้มีการลดการใช้ผลิตภัณฑ์ชนิดนี้ให้น้อยที่สุดเท่าที่จะทำได้ แต่ก็เป็นเรื่องโชคไม่ดีที่สารทดแทนแคดเมียมมักเป็นตะกั่วซึ่งก็มีปัญหาพอกันไม่ว่าจะเป็นปัญหาการปนเปื้อนจากการเผาขยะหรือหลุมฝังกลบ

ด้านพลาสติกที่เติมสารเติมแต่งเพื่อต้านทานเปลวไฟ ซึ่งมีการใช้งานราวหนึ่งในสามของการใช้งานวัสดุต้านเปลวไฟปัจจุบัน พีวีซีโดยธรรมชาติมีคุณสมบัติต้านไฟเนื่องจากองค์ประกอบคลอรีนที่มีอยู่สูงในตัวเอง มันอาจสามารถดับไฟได้ด้วยตัวเอง แต่สารเติมแต่งอย่างสารเพิ่มความนุ่ม อาจทำให้พลาสติกต้องเพิ่มระดับคุณสมบัติความต้านทานไฟให้มากขึ้น ยิ่งไปกว่านั้นสารต้านไฟที่เติมเข้าไปปกติจะทำให้เกิดควันมาก ทำให้ต้องเติมสารลดควันเข้าไปอีก

สารอื่น ๆ อย่างชอล์กและควัน (สำหรับผลิตภัณฑ์แผ่นเสียงไวนิลแอลพี) จะถูกเติมเข้าไปเพื่อขยายขนาดวัสดุและลดต้นทุนค่าใช้จ่าย

สารทำลายสิ่งมีชีวิตหรือ Biocides จะถูกใช้สำหรับพลาสติกที่ใช้งานเฉพาะที่ต้องเกี่ยวข้องกับราและแบคทีเรีย อย่างเสาเคเบิล ใต้พรม หรือหลังผลิตภัณฑ์ปิดผนังห้อง ที่สำคัญการเติมสารเหล่านี้ก่อปัญหาเวลาที่พลาสติกหมดอายุการใช้งานและต้องนำไปบำบัด

การเติมสารเคมีสังเคราะห์ต่าง ๆ เข้าไปในพีวีซีเช่นนี้เป็นเหตุผลหลักทำให้การนำพลาสติกพีวีซีกลับมาใช้อีกเป็นไปได้ยากมากในทางปฏิบัติ