生物多样性丧失
格雷琴·C·戴利，斯坦福大学环境科学教授
现在是时候面对严酷的现实了，即仅靠传统的保护方法注定要失败。自然保护区太小、太少、太孤立，而且太容易改变，无法支持地球上大部分的生物多样性。挑战在于使保护具有吸引力——从经济和文化的角度来看。我们不能再像对待自助餐一样对待自然。
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我们依赖自然来获得粮食安全、清洁的水、气候稳定、海鲜、木材和其他生物和物理服务。为了维持这些益处，我们不仅需要偏远的保护区，还需要无处不在的地方——更像是“生态系统服务站”。
一些先驱正在整合保护和人类发展。哥斯达黎加政府正在向土地所有者支付热带森林的生态系统服务费用，包括碳补偿、水力发电、生物多样性保护和风景美景。中国正在投资1000亿美元用于“生态补偿”，包括奖励保护和恢复的创新政策和金融机制。该国还在创建“生态系统功能保护区”，占其陆地面积的18%。哥伦比亚和南非也做出了引人注目的政策改变。
三项进展将有助于世界其他地区扩大这些成功模式。第一：新的科学和工具，以生物物理、经济和其他术语来评估和核算自然资本。例如，自然资本项目开发了InVEST软件，该软件将生态系统服务评估与权衡相结合，政府和企业可以在规划土地和资源利用以及基础设施建设中使用该软件。第二：资源政策中此类工具的引人注目的演示。第三：政府、发展组织、企业和社区之间的合作，以帮助各国在建立更持久经济的同时，也维护关键的生态系统服务。
氮循环
罗伯特·豪沃思，康奈尔大学生态学和环境生物学教授
人类活动极大地改变了全球氮的流动。最大的单一贡献者是化肥的使用。但化石燃料的燃烧实际上在某些地区（如美国东北部）占据主导地位。这种情况下的解决方案是节约能源并更有效地利用能源。混合动力汽车是另一种极好的解决方案；它们的氮排放量明显低于传统汽车，因为它们的发动机在车辆停止时会关闭。（传统汽车的发动机怠速运转时，排放量实际上会增加。）如果要求早于《清洁空气法》及其修正案的发电厂遵守规定，美国发电厂的氮排放量也可以大大减少；这些工厂的污染远远超出其发电量。
在农业方面，许多农民可以减少化肥的使用，而作物产量减少的幅度将很小或不存在。玉米田的径流尤其可以避免，因为玉米的根系仅渗透到土壤表层几英寸，并且一年中仅吸收两个月的养分。此外，如果农民种植冬季覆盖作物（如黑麦或小麦），则可以减少30%或更多的氮损失，这可以帮助土壤保持氮。这些作物还可以增加土壤中的碳固存，从而减缓气候变化。更好的是种植多年生植物，如草，而不是玉米；氮损失要低得多。
来自集中动物饲养场（CAFO）的氮污染是一个巨大的问题。早在1970年代，大多数动物都以当地作物为食，动物的粪便被返回田地作为肥料。如今，美国大多数动物都以数百英里外种植的作物为食，这使得归还粪便“不经济”。解决方案是什么？要求CAFO所有者像市政当局必须处理人类粪便一样处理他们的废物。此外，如果我们少吃肉，就会产生更少的废物，并且需要更少的合成肥料来种植动物饲料。食用在多年生草地上放牧的动物的肉将是理想的。
乙醇作为生物燃料的爆炸性增长大大加剧了氮污染。一些研究表明，如果达到美国强制性乙醇目标，流入密西西比河并为墨西哥湾死区提供燃料的氮量可能会增加30%至40%。最好的替代方案是放弃用玉米生产乙醇。如果该国想依赖生物燃料，则应改为种植草和树木，并燃烧这些草和树木以热电联产；氮污染和温室气体排放将大大降低。
磷循环
戴维·A·瓦卡里，史蒂文斯理工学院土木、环境和海洋工程主任
由于生活水平的提高，磷的需求增长速度快于人口增长速度。按照目前的速度，容易获得的储量将持续不到一个世纪。因此，我们的两个目标是节约磷资源，并减少其径流，径流会破坏沿海生态系统。
环境中磷的最可持续流动应该是自然通量：每年700万公吨（Mt/yr）。为了达到该指标并满足我们每年2200万吨的使用量，我们将不得不回收或再利用72%的磷，如果需求进一步上升，则必须进行更多的回收。
使用现有技术可以减少流量。免耕农业和梯田等保护性农业技术可以将流入河流的流量减少720万吨/年。大部分未回收的农场动物磷废物（约550万吨/年最终流入大海）可以通过将其运输到可以使用的农业区域来基本消除。对于人类废物，技术可以将回收率从50%提高到约85%，节省105万吨/年。
这些行动是“唾手可得的果实”，基于什么是可行的，而不是避免危险情况所需要的。然而，它们会将流入水道的损失从2200万吨/年降低到825万吨/年，略高于自然通量。
气候变化
阿黛尔·C·莫里斯，布鲁金斯学会气候与能源经济项目政策主任
选择一个稳定温室气体的大气浓度，虽然看似是一个科学决定，但需要权衡实现不同目标的收益和成本，并确定谁来支付。鉴于这有多么困难，我们应该采取最大限度地降低成本并为多年行动保持共识的政策。
第一步是不要用短期的雄心壮志扼杀摇篮中的共识，因为愤怒的选民会要求否决他们认为成本过高的计划。
基于价格的气候政策可以避免此类经济和政治门槛。在国内，一种选择是不断上升但合理的经济范围内的温室气体税。另一种选择是总量管制和交易系统，其中排放许可证在随时间推移而上涨的预设价格范围内交易。受监管的价格范围将使排放成本保持在足够高的水平，以促使雄心勃勃的减排，但如果上限被证明是无意中严格的，则将限制对经济（以及计划本身）的风险。
国际协议也应允许将基于价格的承诺作为可能被证明不可行的严格排放限制的替代方案。气候条约可以允许各国承诺按商定的水平征税。这种灵活性可以缓解发展中国家对上限可能会扼杀减贫的担忧。保持在“安全的操作空间”内将需要保持在所有相关边界内，包括选民的支付意愿。
土地利用
埃里克·F·兰宾，斯坦福大学和鲁汶大学地球系统教授
为了控制土地利用的影响，我们应该关注全球耕地的分布。集约化农业应集中在最有可能获得高产作物的土地上。但是，很大一部分优质土地正在流失。我们面临着一个风险，即食品（更不用说生物燃料）产量的任何增加都将促使热带森林和其他生态系统的快速清理，以及耕地扩展到产量较低的边际地块。
我们可以通过控制土地退化、淡水消耗和城市扩张来避免失去最好的农业用地。这一步将需要分区和采用更高效的农业实践，尤其是在发展中国家。通过减少食物分配链中的浪费、鼓励较慢的人口增长、确保全球更公平的食物分配以及大幅减少富裕国家的肉类消费，也可以减少对农田的需求。
通过制定强有力的休耕政策，也可以为自然腾出更多土地，欧盟已经这样做了。一些发展中国家（中国、越南、哥斯达黎加）由于更好的环境治理、现代土地利用的强烈政治意愿、文化变革以及依赖土地利用法规的政策以及维持生态系统服务的激励措施，已成功地从森林砍伐转向再造林。这些国家面临的挑战是在不必进口更多食物的情况下继续执行此类政策。
海洋酸化
斯科特·C·多尼，伍兹霍尔海洋研究所高级科学家
由于全球二氧化碳排放，海洋正变得越来越酸性，但全球、区域和地方解决方案是可能的。在全球范围内，我们需要停止向大气中排放二氧化碳，并可能最终将浓度降低到工业化前水平。主要策略是提高能源效率、转向可再生能源和核能、保护森林以及探索碳捕获技术。
在区域层面，营养物质径流到沿海水域不仅会造成死区，还会加剧酸化。过量的营养物质导致更多的浮游植物生长，当它们死亡时，其腐烂产生的额外二氧化碳会使水酸化。我们必须更明智地对待田地和草坪施肥以及处理牲畜粪便和污水。另一项措施是减少酸雨，酸雨主要由发电厂和工业排放引起；当雨水到达海岸线时，酸雨不会停止。
在地方层面，可以用石灰石或通过电化学方法从海水和岩石中产生的化学碱来缓冲酸性水。更实际的做法可能是保护特定的贝类床和水产养殖渔场。幼虫软体动物（如蛤和牡蛎）似乎比成虫更容易受到酸化的影响，将旧蛤壳回收到泥浆中可能有助于缓冲pH值，并为幼虫附着提供更好的基质。贝类孵化场可以控制水化学成分并转向更强壮的物种。
预计未来几十年海洋pH值将加速下降，因此海洋生态系统将不得不适应。我们可以通过减少其他损害（如水污染和过度捕捞）来提高它们成功的机会，使其能够更好地承受一些酸化，同时我们从化石燃料能源经济转型。
淡水使用
彼得·H·格莱克，太平洋研究所所长
很少有理性的观察家否认需要对淡水使用进行限制。更具争议的是定义这些限制在哪里，或者采取哪些步骤将我们自己约束在这些限制之内。
描述这些边界的另一种方法是峰值水的概念。三个不同的想法很有用。“峰值可再生”水限制是流域内的可再生总流量。世界上许多主要河流已经接近这个阈值——当蒸发和消耗超过降水和其他来源的自然补给时。“峰值不可再生”限制适用于人类用水量远远超过自然补给率的情况，例如大平原、利比亚、印度、中国北部和加利福尼亚州中央山谷部分地区的化石地下水盆地。在这些盆地中，提取量的增加之后是趋于平稳，然后是减少，因为获取日益减少的资源所需的成本和努力量增加——这个概念类似于峰值石油。
“峰值生态”水是指对于任何水文系统，增加取水量最终达到这样一个点，即取水的任何额外经济效益都被其造成的额外生态破坏所抵消。虽然很难准确量化这一点，但我们显然已经在世界各地的许多盆地中超过了峰值生态水点，这些盆地已经发生了巨大的破坏，包括咸海、大沼泽地、萨克拉门托-圣华金山谷和中国许多流域。
好消息是，在不损害人类健康或经济生产力的情况下，节约潜力巨大。在每个部门都可以提高用水效率。通过将传统的漫灌改为滴灌和精确喷灌，以及更准确地监测和管理土壤湿度，可以用更少的水（和更少的水污染）种植更多的食物。传统的发电厂可以从水冷却改为干冷却，并且可以通过极少用水的能源（如光伏和风能）产生更多的能源。在国内，数百万人可以用高效的电器（尤其是洗衣机、马桶和淋浴喷头）取代低效的电器。
臭氧层损耗
戴维·W·法伊，美国国家海洋和大气管理局物理学家
《维也纳保护臭氧层公约》下的《蒙特利尔议定书》已将消耗臭氧层物质（主要是氯氟烃（CFC）和哈龙）的使用量在二十年内减少了95%。截至1月1日，签署该议定书的195个国家不再进行生产。因此，到2100年，平流层臭氧层损耗将在很大程度上逆转。这一成果部分依赖于中间替代品，特别是氢氯氟烃（HCFC），以及越来越多地使用不会造成损耗的化合物，如氢氟烃（HFC）。
持续成功取决于以下几个步骤
继续观测臭氧层，及时揭示意外变化。确保各国遵守法规；例如，HCFC淘汰将在2030年才能完成。
维持议定书下的科学评估小组。它归因于臭氧层变化的原因，并评估新化学物质破坏臭氧和导致气候变化的潜力。
维持技术和经济评估小组。它提供有关技术和替代化合物的信息，帮助各国评估如何在满足制冷、空调和泡沫绝缘等应用需求的同时保护臭氧层。
这两个小组还将不得不共同评估气候变化和臭氧恢复。气候变化通过改变平流层的化学成分和动力学来影响臭氧丰度，而HCFC和HFC等化合物是温室气体。例如，预计对HFC的大量需求可能会显着加剧气候变化。