Sử dụng HCBVTV không hợp lý gây ô nhiễm môi trường và mức độ ô nhiễm tuỳ theo dư lượng trong đất, nước, không khí. Hiện nay trên thế giới đã có nhiều biện pháp khác nhau được nghiên cứu và sử dụng để xử lý các đối tượng nhiễm HCBVTV cũng như tiêu huỷ chúng.
 
Những biện pháp được sử dụng chủ yếu là:
- Phá huỷ bằng tia cực tím (hoặc bằng ánh sáng mặt trời).
- Phá huỷ bằng vi sóng Plasma.
- Phá huỷ bằng ozon/UV.
- Ôxy hoá bằng không khí ướt
- Ôxy hoá bằng nhiệt độ cao (thiêu đốt, nung chảy, lò nung chảy).
- Phân huỷ bằng công nghệ sinh học.

1. Phân huỷ bằng tia cực tím (UV) hoặc bằng ánh sáng mặt trời

Các phản ứng phân huỷ bằng tia cực tím (UV), bằng ánh sáng mặt trời thường làm gãy mạch vòng hoặc gẫy các mối liên kết giữa Clo và Cacbon hoặc nguyên tố khác trong cấu trúc phân tử của chất hữu cơ và sau đó thay thế nhóm Cl bằng nhóm Phenyl hoặc nhóm Hydroxyl và giảm độ độc của hoạt chất. Ưu điểm của biện pháp này là hiệu suất xử lý cao, chi phí cho xử lý thấp, rác thải an toàn ngoài môi trường. Tuy nhiên, nhược điểm của biện pháp là không thể áp dụng để xử lý chất ô nhiễm chảy tràn và chất thải rửa có nồng độ đậm đặc. Nếu áp dụng để xử lý ô nhiễm đất thì lớp đất trực tiếp được tia UV chiếu không dày hơn 5mm. Do đó, khi cần xử lý nhanh lớp đất bị ô nhiễm tới các tầng sâu hơn 5 mm thì biện pháp này ít được sử dụng và đặc biệt trong công nghệ xử lý hiện trường.

2. Phá huỷ bằng vi sóng Plasma

Biện pháp này được tiến hành trong thiết bị cấu tạo đặc biệt. Chất hữu cơ được dẫn qua ống phản ứng ở đây là Detector Plasma sinh ra sóng phát xạ electron cực ngắn (vi sóng). Sóng phát xạ electron tác dụng vào các phân tử hữu cơ tạo ra nhóm gốc tự do và sau đó dẫn tới các phản ứng tạo SO2, CO2, HPO32-, Cl2, Br2, … ( sản phẩm tạo ra phụ thuộc vào bản chất HCBVTV).
Ví dụ: Malathion bị phá huỷ như sau:
Plasma + C10H19OPS2 15O2 + 10CO2 + 9H2O + HPO3
Kết quả thực nghiệm theo biện pháp trên một số loại HCBVTV đã phá huỷ đến 99% (với tốc độ từ 1,8 đến 3 kg/h).
Ưu điểm của biện pháp này là hiệu suất xử lý cao, thiết bị gọn nhẹ. Khí thải khi xử lý an toàn cho môi trường. Tuy nhiên, nhược điểm của biện pháp này là chỉ sử dụng hiệu quả trong pha lỏng và pha khí, chi phí cho xử lý cao, phải đầu tư lớn.

3. Biện pháp ozon hoá/UV

Ozon hoá kết hợp với chiếu tia cực tím là biện pháp phân huỷ các chất thải hữu cơ trong dung dịch hoặc trong dung môi. Kỹ thuật này thường được áp dụng để xử lý ô nhiễm thuốc trừ sâu ở Mỹ. Phản ứng hoá học để phân huỷ hợp chất là:
Thuốc trừ sâu, diệt cỏ + O3 CO2 + H2O + các nguyên tố khác
Ưu điểm của biện pháp này là sử dụng thiết bị gọn nhẹ, chi phí vận hành thấp, chất thải ra môi trường sau khi xử lý là loại ít độc, thời gian phân huỷ rất ngắn. Nhược điểm của biện pháp là chỉ sử dụng có hiệu quả cao trong các pha lỏng, pha khí. Chi phí ban đầu cho xử lý là rất lớn.

4. Biện pháp oxy hoá bằng không khí ướt

Biện pháp này dựa trên cơ chế oxy hoá bằng hỗn hợp không khí và hơi nước ở nhiệt độ cao > 350C và áp suất 150 atm. Kết quả xử lý đạt hiệu quả 95%. Chi phí cho xử lý theo biện pháp này chưa được nghiên cứu.

5. Biện pháp oxy hoá ở nhiệt độ cao

Biện pháp oxy hoá ở nhiệt độ cao có 2 công đoạn chính:
- Công đoạn 1: Công đoạn tách chất ô nhiễm ra hỗn hợp đất bằng phương pháp hoá hơi chất ô nhiễm.
- Công đoạn 2: Là công đoạn phá huỷ chất ô nhiễm bằng nhiệt độ cao. Dùng nhiệt độ cao có lượng oxy dư để oxy hoá các chất ô nhiễm thành CO2, H2O, NOx, P2O5.
Ưu điểm của biện pháp xử lý nhiệt độ cao là biện pháp tổng hợp vừa tách chất ô nhiễm ra khỏi đất, vừa làm sạch triệt để chất ô nhiễm; khí thải rất an toàn cho môi trường (khi có hệ thống lọc khí thải). Hiệu suất xử lý tiêu độc cao > 95%; cặn bã tro sau khi xử lý chiếm tỷ lệ nhỏ (0,01%).
Hạn chế của biện pháp này là chi phí cho xử lý cao, không áp dụng cho xử lý đất bị ô nhiễm kim loại nặng, cấu trúc đất sau khi xử lý bị phá huỷ, khí thải cần phải lọc trước khi thải ra môi trường.

6. Biện pháp xử lý tồn dư HCBVTV bằng phân huỷ sinh học

Việc loại bỏ có hiệu quả tồn dư HCBVTV là một trong các khó khăn chính mà nền nông nghiệp phải đối mặt. Vi sinh vật đất được biết đến như những cơ thể có khả năng phân huỷ rất nhiều HCBVTV dùng trong nông nghiệp. Trong những năm gần đây xu hướng sử dụng vi sinh vật để phân huỷ lượng tồn dư HCBVTV một cách an toàn được chú trọng nghiên cứu. Phân huỷ sinh học tồn dư HCBVTV trong đất, nước, rau quả là một trong những phương pháp loại bỏ nguồn gây ô nhiễm môi trường, bảo vệ sức khoẻ cộng đồng và nền kinh tế.
Biện pháp phân huỷ HCBVTV bằng tác nhân sinh học dựa trên cơ sở sử dụng nhóm vi sinh vật có sẵn môi trường đất, các sinh vật có khả năng phá huỷ sự phức tạp trongb cấu trúc hoá học và hoạt tính sinh học của HCBVTV. Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng trong môi trường đất quần thể vi sinh vật trong môi trường đất luôn luôn có khả năng thích nghi đối với sự thay đổi điều kiện sống. Ở trong đất, HCBVTV bị phân huỷ thành các hợp chất vô cơ nhờ các phản ứng ôxy hoá, thuỷ phân, khử oxy xảy ra ở mọi tầng đất và tác động quang hoá xảy ra ở tầng đất mặt. Tập đoàn vi sinh vật đất rất phong phú và phức tạp. Chúng có thể phân huỷ HCBVTV và dùng thuốc như là nguồn cung cấp chất dinh dưỡng, cung cấp cacbon, nitơ và năng lượng để chúng xây dựng cơ thể. Qúa trình phân huỷ của vi sinh vật có thể gồm một hay nhiều giai đoạn, để lại các sản phẩm trung gian và cuối cùng dẫn tới sự khoáng hóa hoàn toàn sẩn phẩm thành CO2, H2O và một số chất khác. Một số loài thuốc thường chỉ bị một số loài vi sinh vật phân huỷ. Nhưng có một số loài vi sinh vật có thể phân huỷ được nhiều HCBVTV trong cùng một nhóm hoặc ở các nhóm thuốc khá xa nhau. Các nghiên cứu cho thấy trong đất tồn tại rất nhiều nhóm vi sinh vật có khả năng phân huỷ các hợp chất phôt pho hữu cơ, ví dụ như nhóm Bacillus mycoides, B.subtilis, Proteus vulgaris,…, đó là những vi sinh vật thuộc nhóm hoại sinh trong đất. Rất nhiều vi sinh vật có khả năng phân huỷ 2,4-D, trong đó có Achrombacter, Alcaligenes, Corynebacterrium, Flavobaterium, Pseudomonas,… Yadav J. S và cộng sự đã phát hiện nấm Phanerochaete Chrysosporium có khả năng phân huỷ 2,4- D và rất nhiều hợp chất hữu cơ quan trọng có cấu trúc khác như Clorinated phenol, PCBs, Dioxin, Monoaromatic và Polyaromatic hydrocacbon, Nitromatic. Năm 1974, Type and Finn đã báo khả năng thích nghi và sử dụng thuốc bảo vệ thực vật như nguồn dinh dưỡng cacbon của một số chủng Pseudomonas sp. khi chúng phát triển trên môi trường có chứa 2,4 -Dichlorophenoxy acetic axit và 2,4-dichphenol. Năm 1976, Franci và cộng sự đã nghiên cứu về khả năng chuyển hoá DDT Analogues của chủng Pseudomonas sp. Năm1977, Doughton và Hsieh khi nghiên cứu sự phân huỷ parathion như một nguồn dinh dưỡng thì quá trình phân huỷ diễn ra nhanh hơn. Ở Việt Nam, Nguyễn Thị Kim Cúc và Phạm Việt Cường đã tiến hành phân lập và tuyển chọn một số chủng thuộc chi Pseudomonas có khả năng phân huỷ được Metyl parathion và đạt được kết quả khả quan.
Qúa trình phân hủy HCBVTV của sinh vật đất đã xẩy ra trong môi trường có hiệu xuất chuyển hoá thấp. Để tăng tốc độ phân huỷ HCBVTV và phù hợp với yêu cầu xử lý, người ta đã tối ưu hoá các điều kiện sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật như: pH , môi trường, độ ẩm, nhiệt độ, dinh dưỡng, độ thoáng khí, bổ xung vào môi trường đất chế phẩm sinh vật có khả năng phân huỷ HCBVTV.
Một số trở ngại có thể sử dụng vi sinh vật trong xử lý sinh học là những điều kiện môi trường tại nơi cần xử lý, như sự có mặt của các kim loại nặng độc, nồng độ các chất ô nhiễm hữu cơ cao có thể làm cho vi sinh vật tự nhiên không phát triển được và làm chết vi sinh vật đưa vào, giảm đáng kể ý nghĩa đáng ý nghĩa thực tế của xử lý sinh học.
Có những phát minh mới mở rộng khả sử dụng vi sinh vật để xử lý ô nhiễm môi trường. Một ví dụ sử dụng các chủng vi sinh vật kháng các dung môi hữu cơ ở nồng độ rất cao. Ngoài ra, với những kỹ thuật sinh học phân tử hiện đai có thể tạo ra những chủng vi khuẩn có khả năng phân huỷ đồng thời nhiều hoá chất độc hại mà không yêu cầu điều kiện nuôi cấy phức tạp và không gây hại cho động thực vật cũng như con người. Phương pháp này sẽ được ứng dụng rộng rãi trong tương lai vì ý nghĩa thực tế của nó khi xử lý các chất thải độc hại ngày càng được mọi người chấp nhận