Hàng năm trên địa bàn tỉnh sử dụng khoảng 200.000 - 300.000 tấn phân bón NPK và hơn 1000 tấn thuốc trừ sâu bệnh các loại, cùng các chất kích thích sinh trưởng có nguồn gốc hoá học. Sau khi sử dụng, các loại hoá chất này một phần bị ô xy hoá thành dạng khí bay lên, một phần được cây trồng hấp thụ vào nông sản, còn một lượng lớn xuống đất được rửa trôi theo nguồn nước chảy vào kênh mương, ao, hồ và trầm tích ở các đáy sông ngòi. Nhất là các loại thuốc trừ sâu có nguồn gốc hữu cơ, thời gian phân huỷ chậm, tồn đọng lâu dài trong môi trường đã làm cho các loại động, thực vật sống thuỷ sinh bị tiêu diệt dần gây mất cân bằng sinh thái.

Theo kết quả phân tích chất lượng nước bề mặt của hệ thống kênh mương trên đồng ruộng cho thấy chỉ tiêu tổng hợp các hóa chất bảo vệ thực vật của 70% số mẫu phân tích có hàm lượng vượt tiêu chuẩn môi trường quy định đối với nguồn nước mặt. Hơn nữa việc sử dụng quá mức phân bón vô cơ cho các loại cây rau đã làm cho hiện tượng tích tụ hàm lượng nitơrat (NO-3) trong một số loại rau, củ, quả cao. Trong cải bắp 867 mg/kg; cà rốt 190 mg/kg; hành tây 180 mg/kg. Đặc biệt là dư lượng thuốc bảo vệ thực vật tồn đọng trong rau của một số vùng thâm canh cao lên tới 0,5 mg/kg vượt quá tiêu chuẩn của Tổ chức Lương thực thế giới. Đây là một trong những trở ngại cho việc thực hiện quy hoạch vùng sản xuất hàng hoá an toàn lương thực và thực phẩm.

Phòng trừ sâu bệnh để bảo vệ mùa màng, nâng cao sản lượng lúa, rau, màu, cây công nghiệp... là một biện pháp không thể thiếu trong sản xuất nông nghiệp, tuy nhiên sử dụng chúng như thế nào cho hợp lý là một vấn đề cần phải lưu tâm. Nếu sử dụng hoá chất bảo vệ thực vật một cách tùy tiện, không nghĩ đến bảo vệ môi trường và tác hại của nó trong tự nhiên, thì lượng chất độc tồn đọng sẽ được tích tụ theo thời gian và số lượng sử dụng, những sự lan tỏa của chất độc không có giới hạn và không thể lường hết được hậu quả.

Trong chăn nuôi, với sự gia tăng về quy mô cũng như mật độ, trong khi đó giải pháp xử lý môi trường chăn nuôi không được tiến hành đồng bộ cũng đang nảy sinh những vấn đề bức xúc về môi trường. Các sản phẩm phụ của quá trình chăn nuôi là phân và nước thải tuy chứa các thành phần NPK rất hữu ích cho cây trồng, nhưng chính nguồn chất thải này lại sản sinh ra các khí: CH4, H2S, CO2, NH3... gây ô nhiễm không khí và môi trường sống của con người và vật nuôi.

Trước đây chăn nuôi với hình thức tận dụng lấy phân và nước thải của gia súc để làm phân bón thì mức độ ô nhiễm môi trường ít được người dân quan tâm, nhưng khi chăn nuôi phát triển với quy mô lớn, mỗi trang trại hàng ngàn con gà, hàng trăm con lợn, hàng chục con bò sữa, bò thịt đồng thời chăn nuôi ở liền khu dân cư thì ô nhiễm môi trường phải đặt ra để giải quyết. Mức độ ô nhiễm môi trường càng tăng khi chăn nuôi hàng hoá càng lớn.

Gần đây người ta có xu thế phát triển nhiều gia súc trong cơ sở chăn nuôi khép kín và tập trung chất thải vào những khu vực nhỏ. Xử lý và quản lý chất thải của gia súc, gia cầm không tốt sẽ gây ô nhiễm, bởi vì trong phân có Nitrogen, Photpho và nhiều vi sinh vật có hại. Lượng nước thải lớn từ chuồng trại chăn nuôi, từ nơi tập trung phân và bón cho đồng ruộng khiến cho nước mặt bị ô nhiễm. Phân làm cho không khí bị suy thoái do mùi hôi và bụi và hấp dẫn đối với ruồi, nhặng là những tác nhân truyền một số bệnh cho con người và vật nuôi. Mùi phân trở nên đặc biệt hôi khi người ta tích luỹ phân để phân huỷ trong trạng thái yếm khí (không có sự tham gia của ôxy).

Khí độc hại do phân thải ra có thể gây ảnh hưởng không tốt đối với sức khỏe của gia súc, người làm việc trong trại chăn nuôi và làm giảm hiệu quả sản xuất của cơ sở chăn nuôi. Vì vậy, nếu không thực hiện một kế hoạch quản lý và xử lý phân thích hợp, thì môi trường sẽ bị suy thoái nghiêm trọng.

Sản xuất nông nghiệp hàng hóa và bảo vệ môi trường đã trở thành vấn đề cấp bách liên quan đến sự tồn vong của thế hệ chúng ta hôm nay và mai sau, hơn nữa còn liên quan đến sự nghiệp CNH, HĐH nông nghiệp, nông thôn và nông dân hiện nay. Phát triển nền nông nghiệp hàng hoá gắn liền với việc bảo vệ môi trường là vấn đề tất yếu để Bắc Ninh xây dựng nền sản xuất nông nghiệp sinh thái, bền vững.