自20世纪50年代和60年代的DDT时代以来——当时这种农药导致包括标志性猛禽在内的鸟类物种数量急剧下降——监管机构和化工公司已经采取了更严格的测试指南。但生物多样性危机依然存在，我们继续看到鸟类和昆虫物种数量下降，以及其他损失。虽然栖息地丧失可能是主要原因，但农业中使用的除草剂和杀虫剂也被认为导致了一些物种数量的下降。
我们试图监管哪些化学物质会进入环境，但它们显然仍在造成危害。根据周四发表在《科学》杂志上的一篇论文，原因可能是测试过程存在根本性缺陷。丹麦奥胡斯大学生态毒理学家、该研究的负责人克里斯托弗·约翰·托平（Christopher John Topping）说：“我们看到生物多样性在下降，但我们无法将其直接与农药联系起来。但农药受到严格监管，因此作为其中的一部分，我们必须确保在使用公共资金监管这些农药时，我们问的是正确的问题。”
托平和他的合著者认为，我们目前用于评估农药安全性的工具是不够的。欧盟、美国和其他国家目前使用的环境风险评估未能全面反映农药在田间的实际使用情况，阻碍了我们对风险的理解。研究人员认为，近年来取得长足进步的计算机建模提供了一种更全面的方法。这种方法将为农民和监管机构提供更好的信息，尽管在缺乏大量农药使用数据（包括美国）的地区很难实施。
托平认为，目前分层进行的农药测试方法存在缺陷。为了确定毒性，一种化学物质通常首先要经过一个基于动物的实验室测试，以确定其急性毒性；基本上，你会发现多少量会杀死一只大鼠。然后，你会计算出你想要保护的物种在只吃受污染的食物——喷洒了农药的昆虫或植物——的情况下，会摄入多少农药。当一个生物体在自然界中可能摄入的量大于实验室中的致死剂量时，该农药就会在第一轮测试中失败，并进入下一轮测试（如果通过，则认为可以使用）。托平说，许多农药在第一轮测试中就会失败。
在下一轮测试中，研究人员会估计非害虫昆虫、鸟类或哺乳动物在更真实的场景下可能会暴露多少，使用田间或基于模型的测试。但问题是，这一步通常基于“单一作物、单一产品”的方法，无法提供全面的图景。
在这种方法下，对给定农药进行的田间测试通常涉及将化学物质施用于一片单一作物地块，然后估计对生物体的影响。但托平认为，这忽略了农民经常在他们的土地上使用多种不同化学物质的现实，这可能会产生测试未考虑到的相互作用效应。
此类测试也未能考虑到农药使用随时间累积的影响。如果一群鸟类的繁殖健康每次施用农药时都受到一点影响，它们的恢复能力就会逐渐减慢。最终，它们将无法像在农药的初步测试后那样反弹——鸟类的数量将永久下降。
仅使用一个地块作为代表性样本也无法准确反映物种在其他地点恢复的能力。例如，假设在喷洒杀虫剂后，某个特定种类的传粉媒介消失了。如果附近没有其他栖息地容纳更多的昆虫，它们可能无法返回并恢复数量。
明尼苏达大学的生态毒理学家 Valery Forbes（未参与此项研究）表示：“当然，农药风险评估的单一作物、单一产品方法并不能反映田间的真实情况。我认为作者们揭示了当前农药风险评估方法的一些主要缺陷。”
托平说，在欧盟，关于农作物和投入品的政府数据可能是农药测试新方法的关键。利用这些数据，研究人员可以为不同地区和气候下的各种作物构建精密的景观模型，分辨率可达一米。这些模型可以显示施用的农药如何在区域内扩散，以及存在哪些物种。托平说：“这很像一款《模拟城市》游戏。农民们将在模型中监测他们的作物，施用除草剂、农药、杀虫剂、化肥，改变田地里的作物。动物们将在这种虚拟现实中移动……所以这些都是非常详细的模型。”
这种建模将有助于农民更明智地决定使用何种农药以及用量，并了解生物体需要多长时间才能恢复。农民和科学家持续提供的数据也可以使信息更加准确。
尽管如此，托平说，环境风险需要与确保足够粮食生产的现实相权衡。“我们需要这些农药，因为它们能杀死那些威胁粮食生产的害虫，”他说。“必须有一个平衡，而平衡的一部分就是了解其对环境的真实影响。”
一家咨询公司 Exponent 的生态毒理学家 Anne Fairbrother 表示，在美国实施这样的系统可能会更具挑战性。“大多数州甚至不在农场层面收集农药使用数据。”尽管如此，Fairbrother（也曾在环保局工作过）补充说，联邦政府仍可改进评估对非害虫生物体影响的指南。与目前仅判断农药是否安全的过程不同，更新的指南可以传达更精确的风险水平。另一项改进是解决化学物质如何影响濒危或敏感物种的恢复问题。“我们的毒性测试和风险评估都没有真正问过这个问题：这种农药将如何影响我们关心的物种种群？” Fairbrother 说。
托平补充说，未来基于建模和监测农业景观的系统不一定会更具限制性。相反，它将有助于为特定地区的特定害虫制定量身定制的“处方”。甚至可能有一些化学品不会被完全禁止——它们的施用更可能被限制在特定时期，届时施用时间和用量对非害虫物种的影响最小。“这非常像是去看医生并获得抗生素处方，”托平说。“如果你患有非常严重的疾病，你可以得到非常强的[药物]，但你不会因为所有疾病都获得这种药物，因为就像抗生素一样，使用非常强的农药是不好的。”
