Badania regularnie wykazują, w jaki sposób pestycydy zanieczyszczają rzeki, jeziora, wody przybrzeżne i wody gruntowe. Zanieczyszczenia często pochodzą z rolnictwa. Przedostają się do wód powierzchniowych poprzez infiltrację, spływ powierzchniowy, a także znoszenie przez wiatr.
W rzekach, jeziorach i innych wodach powierzchniowych w całej Europie wykryto mieszaniny substancji chemicznych, takich jak pestycydy, biocydy, farmaceutyki i przemysłowe substancje chemiczne. Zanieczyszczenia te wpływają na warunki życia organizmów wodnych i ogólny stan ekologiczny zbiorników wodnych w Europie. Sytuację pogarszają czynniki stresogenne, takie jak zmiany klimatu i użytkowania gruntów lub niedobór wody. W innych częściach świata, np. Chinach czy RPA, jakość wody w rzekach, jeziorach i wodach gruntowych jest jeszcze bardziej zagrożona przez pestycydy. Tam zanieczyszczenie ma szczególnie daleko idące konsekwencje, ponieważ ogólna dostępność słodkiej wody jest mniejsza, a zbiorniki wodne są siedliskiem wielu różnych gatunków.
Jeśli chodzi o zanieczyszczenie wody pestycydami, jedna liczba w europejskiej procedurze zatwierdzania jest szczególnie istotna: dopuszczalne przepisami stężenie substancji aktywnych (RAC). Zakłada się, że szkodliwy wpływ pestycydów na organizmy wodne jest niski, o ile to stężenie w wodzie nie zostanie przekroczone. Pomimo tego wymogu małe strumienie, które stanowią dużą część europejskich cieków wodnych, są regularnie zanieczyszczane pestycydami, jak wynika z monitoringu środowiska. Często płyną one przez tereny rolnicze, które przez to są szczególnie narażone na pestycydy, jak wykazało niedawno opublikowane badanie przeprowadzone przez Centrum Badań Środowiskowych Helmholtz wraz z Niemiecką Agencją ds. Środowiska.
Badanie wykonane przez Europejską Agencję Środowiska unaoczniło, że poziomy pestycydów przekraczające krajowe progi zostały w latach 2013–2019 zarejestrowane nawet w wszystkich zgłoszonych punktów monitorowania europejskich wód powierzchniowych. Pestycydy, które najczęściej przekraczają wartości progowe, to insektycydy: imidaklopryd i malation oraz herbicydy: metolachlor i metazachlor.
W skali globalnej sytuacja jest alarmująca. W jednym z niemieckich uniwersytetów przeprowadzono kompleksową metaanalizę 838 recenzowanych badań, które oceniają ekspozycję wód powierzchniowych na insektycydy. Okazało się, że spośród 11,3 tys. wykrytych stężeń insektycydów ponad połowa przekroczyła poziomy progowe . Ponieważ analizy pozostałości są zbyt drogie dla wielu lokalnych instytutów naukowych, a w krajach Globalnego Południa brakuje krajowych danych z monitoringu, można założyć, że liczby te byłyby jeszcze większe, gdyby było dostępnych więcej danych.
Nie ulega wątpliwości, że pestycydy stosowane w rolnictwie są kluczowym stresorem środowiskowym dla owadów w małych zbiornikach wodnych. Badania pokazują, iż w zanieczyszczonych strumieniach w Niemczech populacje wrażliwych gatunków, takich jak ważki i chruściki, znacznie się zmniejszają. Ostatecznie wraz z rzekami pestycydy trafiają do morza. Zespół ekspercki ds. środowiska badał obecność pestycydów w organizmach fok pospolitych i innych ssaków morskich w ramach projektu UE LIFE APEX. Wyniki pokazują, że szczególnie niepokojące są pestycydy, które przez długi czas utrzymują się w środowisku i mogą kumulować się w łańcuchu pokarmowym, jak np. heksachlorobenzen (HCB). Ten pestycyd, pierwotnie stosowany jako środek grzybobójczy, jest zakazany w europejskim rolnictwie od 40 lat. A jednak delfiny, morświny i foki w europejskich morzach jeszcze dziś są nim silnie skażone.