生物多樣性喪失
格雷琴·C·戴利，斯坦福大學環境科學教授
現在是時候面對嚴酷的現實了，即僅靠傳統的保護方法註定要失敗。自然保護區太小、太少、太孤立，而且太容易改變，無法支援地球上大部分的生物多樣性。挑戰在於使保護具有吸引力——從經濟和文化的角度來看。我們不能再像對待自助餐一樣對待自然。
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我們依賴自然來獲得糧食安全、清潔的水、氣候穩定、海鮮、木材和其他生物和物理服務。為了維持這些益處，我們不僅需要偏遠的保護區，還需要無處不在的地方——更像是“生態系統服務站”。
一些先驅正在整合保護和人類發展。哥斯大黎加政府正在向土地所有者支付熱帶森林的生態系統服務費用，包括碳補償、水力發電、生物多樣性保護和風景美景。中國正在投資1000億美元用於“生態補償”，包括獎勵保護和恢復的創新政策和金融機制。該國還在建立“生態系統功能保護區”，佔其陸地面積的18%。哥倫比亞和南非也做出了引人注目的政策改變。
三項進展將有助於世界其他地區擴大這些成功模式。第一：新的科學和工具，以生物物理、經濟和其他術語來評估和核算自然資本。例如，自然資本專案開發了InVEST軟體，該軟體將生態系統服務評估與權衡相結合，政府和企業可以在規劃土地和資源利用以及基礎設施建設中使用該軟體。第二：資源政策中此類工具的引人注目的演示。第三：政府、發展組織、企業和社群之間的合作，以幫助各國在建立更持久經濟的同時，也維護關鍵的生態系統服務。
氮迴圈
羅伯特·豪沃思，康奈爾大學生態學和環境生物學教授
人類活動極大地改變了全球氮的流動。最大的單一貢獻者是化肥的使用。但化石燃料的燃燒實際上在某些地區（如美國東北部）佔據主導地位。這種情況下的解決方案是節約能源並更有效地利用能源。混合動力汽車是另一種極好的解決方案；它們的氮排放量明顯低於傳統汽車，因為它們的發動機在車輛停止時會關閉。（傳統汽車的發動機怠速運轉時，排放量實際上會增加。）如果要求早於《清潔空氣法》及其修正案的發電廠遵守規定，美國發電廠的氮排放量也可以大大減少；這些工廠的汙染遠遠超出其發電量。
在農業方面，許多農民可以減少化肥的使用，而作物產量減少的幅度將很小或不存在。玉米田的徑流尤其可以避免，因為玉米的根系僅滲透到土壤表層幾英寸，並且一年中僅吸收兩個月的養分。此外，如果農民種植冬季覆蓋作物（如黑麥或小麥），則可以減少30%或更多的氮損失，這可以幫助土壤保持氮。這些作物還可以增加土壤中的碳固存，從而減緩氣候變化。更好的是種植多年生植物，如草，而不是玉米；氮損失要低得多。
來自集中動物飼養場（CAFO）的氮汙染是一個巨大的問題。早在1970年代，大多數動物都以當地作物為食，動物的糞便被返回田地作為肥料。如今，美國大多數動物都以數百英里外種植的作物為食，這使得歸還糞便“不經濟”。解決方案是什麼？要求CAFO所有者像市政當局必須處理人類糞便一樣處理他們的廢物。此外，如果我們少吃肉，就會產生更少的廢物，並且需要更少的合成肥料來種植動物飼料。食用在多年生草地上放牧的動物的肉將是理想的。
乙醇作為生物燃料的爆炸性增長大大加劇了氮汙染。一些研究表明，如果達到美國強制性乙醇目標，流入密西西比河併為墨西哥灣死區提供燃料的氮量可能會增加30%至40%。最好的替代方案是放棄用玉米生產乙醇。如果該國想依賴生物燃料，則應改為種植草和樹木，並燃燒這些草和樹木以熱電聯產；氮汙染和溫室氣體排放將大大降低。
磷迴圈
戴維·A·瓦卡里，史蒂文斯理工學院土木、環境和海洋工程主任
由於生活水平的提高，磷的需求增長速度快於人口增長速度。按照目前的速度，容易獲得的儲量將持續不到一個世紀。因此，我們的兩個目標是節約磷資源，並減少其徑流，徑流會破壞沿海生態系統。
環境中磷的最可持續流動應該是自然通量：每年700萬公噸（Mt/yr）。為了達到該指標並滿足我們每年2200萬噸的使用量，我們將不得不回收或再利用72%的磷，如果需求進一步上升，則必須進行更多的回收。
使用現有技術可以減少流量。免耕農業和梯田等保護性農業技術可以將流入河流的流量減少720萬噸/年。大部分未回收的農場動物磷廢物（約550萬噸/年最終流入大海）可以透過將其運輸到可以使用的農業區域來基本消除。對於人類廢物，技術可以將回收率從50%提高到約85%，節省105萬噸/年。
這些行動是“唾手可得的果實”，基於什麼是可行的，而不是避免危險情況所需要的。然而，它們會將流入水道的損失從2200萬噸/年降低到825萬噸/年，略高於自然通量。
氣候變化
阿黛爾·C·莫里斯，布魯金斯學會氣候與能源經濟專案政策主任
選擇一個穩定溫室氣體的大氣濃度，雖然看似是一個科學決定，但需要權衡實現不同目標的收益和成本，並確定誰來支付。鑑於這有多麼困難，我們應該採取最大限度地降低成本併為多年行動保持共識的政策。
第一步是不要用短期的雄心壯志扼殺搖籃中的共識，因為憤怒的選民會要求否決他們認為成本過高的計劃。
基於價格的氣候政策可以避免此類經濟和政治門檻。在國內，一種選擇是不斷上升但合理的經濟範圍內的溫室氣體稅。另一種選擇是總量管制和交易系統，其中排放許可證在隨時間推移而上漲的預設價格範圍內交易。受監管的價格範圍將使排放成本保持在足夠高的水平，以促使雄心勃勃的減排，但如果上限被證明是無意中嚴格的，則將限制對經濟（以及計劃本身）的風險。
國際協議也應允許將基於價格的承諾作為可能被證明不可行的嚴格排放限制的替代方案。氣候條約可以允許各國承諾按商定的水平徵稅。這種靈活性可以緩解發展中國家對上限可能會扼殺減貧的擔憂。保持在“安全的操作空間”內將需要保持在所有相關邊界內，包括選民的支付意願。
土地利用
埃裡克·F·蘭賓，斯坦福大學和魯汶大學地球系統教授
為了控制土地利用的影響，我們應該關注全球耕地的分佈。集約化農業應集中在最有可能獲得高產作物的土地上。但是，很大一部分優質土地正在流失。我們面臨著一個風險，即食品（更不用說生物燃料）產量的任何增加都將促使熱帶森林和其他生態系統的快速清理，以及耕地擴充套件到產量較低的邊際地塊。
我們可以透過控制土地退化、淡水消耗和城市擴張來避免失去最好的農業用地。這一步將需要分割槽和採用更高效的農業實踐，尤其是在發展中國家。透過減少食物分配鏈中的浪費、鼓勵較慢的人口增長、確保全球更公平的食物分配以及大幅減少富裕國家的肉類消費，也可以減少對農田的需求。
透過制定強有力的休耕政策，也可以為自然騰出更多土地，歐盟已經這樣做了。一些發展中國家（中國、越南、哥斯大黎加）由於更好的環境治理、現代土地利用的強烈政治意願、文化變革以及依賴土地利用法規的政策以及維持生態系統服務的激勵措施，已成功地從森林砍伐轉向再造林。這些國家面臨的挑戰是在不必進口更多食物的情況下繼續執行此類政策。
海洋酸化
斯科特·C·多尼，伍茲霍爾海洋研究所高階科學家
由於全球二氧化碳排放，海洋正變得越來越酸性，但全球、區域和地方解決方案是可能的。在全球範圍內，我們需要停止向大氣中排放二氧化碳，並可能最終將濃度降低到工業化前水平。主要策略是提高能源效率、轉向可再生能源和核能、保護森林以及探索碳捕獲技術。
在區域層面，營養物質徑流到沿海水域不僅會造成死區，還會加劇酸化。過量的營養物質導致更多的浮游植物生長，當它們死亡時，其腐爛產生的額外二氧化碳會使水酸化。我們必須更明智地對待田地和草坪施肥以及處理牲畜糞便和汙水。另一項措施是減少酸雨，酸雨主要由發電廠和工業排放引起；當雨水到達海岸線時，酸雨不會停止。
在地方層面，可以用石灰石或透過電化學方法從海水和岩石中產生的化學鹼來緩衝酸性水。更實際的做法可能是保護特定的貝類床和水產養殖漁場。幼蟲軟體動物（如蛤和牡蠣）似乎比成蟲更容易受到酸化的影響，將舊蛤殼回收到泥漿中可能有助於緩衝pH值，併為幼蟲附著提供更好的基質。貝類孵化場可以控制水化學成分並轉向更強壯的物種。
預計未來幾十年海洋pH值將加速下降，因此海洋生態系統將不得不適應。我們可以透過減少其他損害（如水汙染和過度捕撈）來提高它們成功的機會，使其能夠更好地承受一些酸化，同時我們從化石燃料能源經濟轉型。
淡水使用
彼得·H·格萊克，太平洋研究所所長
很少有理性的觀察家否認需要對淡水使用進行限制。更具爭議的是定義這些限制在哪裡，或者採取哪些步驟將我們自己約束在這些限制之內。
描述這些邊界的另一種方法是峰值水的概念。三個不同的想法很有用。“峰值可再生”水限制是流域內的可再生總流量。世界上許多主要河流已經接近這個閾值——當蒸發和消耗超過降水和其他來源的自然補給時。“峰值不可再生”限制適用於人類用水量遠遠超過自然補給率的情況，例如大平原、利比亞、印度、中國北部和加利福尼亞州中央山谷部分地區的化石地下水盆地。在這些盆地中，提取量的增加之後是趨於平穩，然後是減少，因為獲取日益減少的資源所需的成本和努力量增加——這個概念類似於峰值石油。
“峰值生態”水是指對於任何水文系統，增加取水量最終達到這樣一個點，即取水的任何額外經濟效益都被其造成的額外生態破壞所抵消。雖然很難準確量化這一點，但我們顯然已經在世界各地的許多盆地中超過了峰值生態水點，這些盆地已經發生了巨大的破壞，包括鹹海、大沼澤地、薩克拉門託-聖華金山谷和中國許多流域。
好訊息是，在不損害人類健康或經濟生產力的情況下，節約潛力巨大。在每個部門都可以提高用水效率。透過將傳統的漫灌改為滴灌和精確噴灌，以及更準確地監測和管理土壤溼度，可以用更少的水（和更少的水汙染）種植更多的食物。傳統的發電廠可以從水冷卻改為乾冷卻，並且可以透過極少用水的能源（如光伏和風能）產生更多的能源。在國內，數百萬人可以用高效的電器（尤其是洗衣機、馬桶和淋浴噴頭）取代低效的電器。
臭氧層損耗
戴維·W·法伊，美國國家海洋和大氣管理局物理學家
《維也納保護臭氧層公約》下的《蒙特利爾議定書》已將消耗臭氧層物質（主要是氯氟烴（CFC）和哈龍）的使用量在二十年內減少了95%。截至1月1日，簽署該議定書的195個國家不再進行生產。因此，到2100年，平流層臭氧層損耗將在很大程度上逆轉。這一成果部分依賴於中間替代品，特別是氫氯氟烴（HCFC），以及越來越多地使用不會造成損耗的化合物，如氫氟烴（HFC）。
持續成功取決於以下幾個步驟
繼續觀測臭氧層，及時揭示意外變化。確保各國遵守法規；例如，HCFC淘汰將在2030年才能完成。
維持議定書下的科學評估小組。它歸因於臭氧層變化的原因，並評估新化學物質破壞臭氧和導致氣候變化的潛力。
維持技術和經濟評估小組。它提供有關技術和替代化合物的資訊，幫助各國評估如何在滿足製冷、空調和泡沫絕緣等應用需求的同時保護臭氧層。
這兩個小組還將不得不共同評估氣候變化和臭氧恢復。氣候變化透過改變平流層的化學成分和動力學來影響臭氧丰度，而HCFC和HFC等化合物是溫室氣體。例如，預計對HFC的大量需求可能會顯著加劇氣候變化。