Thách thức thứ nhất: Ô nhiễm đất. Trên toàn thế giới đang có xu hướng tăng
hiện tượng đất bị ô nhiễm, bởi: một là, do con người quá lạm dụng hoặc do tác động phụ của việc sử dụng phân hóa học, thuốc trừ sâu, chất diệt cỏ và các chất kích thích sinh trưởng khác. Mỗi năm, trên thế giới có hàng nghìn hóa chất mới được đưa vào sử dụng trong khi con người vẫn chưa hiểu biết hết tác động phụ của chúng đối với hệ sinh vật. Hai là, không xử lý đúng kỹ thuật các chất thải công nghiệp và sinh hoạt khác của người và súc vật, hoặc các xác sinh vật chết gây ra... Ô nhiễm đất làm giảm năng suất và chất lượng cây trồng, hủy diệt sự sống một số sinh vật trong những khu vực ô nhiễm nặng, đồng thời còn đe dọa đến sức khỏe con người thông qua vật nuôi, cây trồng, thậm chí gây ra những biến dạng sinh thái và di truyền nặng nề cho hệ sinh sống.
Thách thức thứ hai, đó là vấn đề ô nhiễm nguồn nước. Sự ô nhiễm các nguồn
nước đang có nguy cơ gia tăng do thiếu biện pháp xử lý cần thiết các loại rác thải sinh hoạt và công nghiệp; do các hóa chất dùng trong nông nghiệp và các nguồn nhiễm xạ, nhiễm bẩn từ các nguyên vật liệu khác dùng trong sản xuất; ô nhiễm do các loài thực
vật nổi trên mặt nước sinh sôi mạnh làm động vật biển chết hàng loạt do thiếu ô xy. Một vài loài thực vật nổi còn có thể sinh ra độc tố nguy hiểm cho hệ động vật và cả con người; ô nhiễm do khai thác đáy biển lấy dầu khí và các loại khoáng sản quí hiếm khác; ô nhiễm còn do các chất thải trong thiên nhiên (ước tính mỗi năm có hơn 60 vạn tấn chất thải từ không trung rơi xuống nhất là chất hydro các bua từ khí quyển - gọi là mưa khí quyển).
Hiện nay, có từ 40-50% lưu lượng ổn định của các dòng sông trên quả đất bị ô nhiễm. Độ ô nhiễm nguồn nước trên thế giới có thể tăng 10 lần trong vòng 25 năm tới. Bên cạnh đó, theo ước tính của giới khoa học thì, ước tính có khoảng 96,5% nước trên quả đất là nước mặn nằm trong các đại dương. Chỉ có 2,53% tổng lượng nước là nước ngọt có thể dùng được cho trồng trọt và sinh hoạt của con người. Thế nhưng nhu cầu tiêu dùng nước sạch ngày càng tăng nhanh do sự gia tăng dân số và yêu cầu phát triển sản xuất. Có thể nói, sau nguy cơ về dầu mỏ, loài người đã, đang và sẽ phải đối mặt với nguy cơ phổ biến là thiếu nguồn nước sạch cần thiết để duy trì và phát triển đời sống kinh tế - xã hội của mình.
Hiện nay, ước tính có trên 1/2 quốc gia và khu vực trên thế giới đang bị thiếu nước với các mức độ khác nhau, trong đó có khoảng 50 quốc gia thiếu nước nghiêm trọng. Có tới 80% bệnh tật liên quan trực tiếp do nguồn nước bị nhiễm bẩn, mỗi năm có 25 triệu trẻ em đã chết vì dùng nước không sạch.
Thách thức thứ ba là vấn đề ô nhiễm không khí. Sự phát triển công nghiệp và
đời sống đô thị dựa trên “nền văn minh dầu mỏ” đang làm không khí bị ô nhiễm bởi các chất thải khí SO2, NO2, CO, hơi chì, mồ hóng, tro và các chất bụi lơ lửng khác sinh ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu hay các chất cháy khác...
Theo thống kê của Liên Hiệp Quốc, hiện có tới 50% dân số thành thị trên thế giới sống trong môi trường không khí có mức khí SO2 vượt quá tiêu chuẩn và hơn 1 tỉ người đang sống trong môi trường có bụi than, bụi phấn vượt quá tiêu chuẩn cho phép. Những năm gần đây, lượng khí thải ngày càng tăng lên (trong vòng 20 năm tới sẽ tăng gấp 15 lần so với hiện nay). Sự ô nhiễm không khí có thể trực tiếp giết chết hoặc hủy hoại sức khỏe các sinh vật sống, gây ra “hiệu ứng nhà kính” và các trận mưa a xít không biên giới làm biến dạng và suy thoái môi trường, hủy diệt hệ sinh thái.