Annual Review of Environment and Resources

Irrigated agriculture is the main source of water withdrawals, accounting for around 70% of all the world's freshwater withdrawals. The development of irrigated agriculture has boosted agricultural yields and contributed to price stability, making it possible to feed the world's growing population. Rapidly increasing nonagricultural demands for water, changing food preferences, global climate change, and new demands for biofuel production place increasing pressure on scarce water resources. Challenges of growing water scarcity for agriculture are heightened by the increasing costs of developing new water, soil degradation, groundwater depletion, increasing water pollution, the degradation of water-related ecosystems, and wasteful use of already developed water supplies. This article discusses the role of water for agriculture and food security, the challenges facing irrigated agriculture, and the range of policies, institutions, and investments needed to secure adequate access to water for food today and in the future.

Invasive species are a major element of global change and are contributing to biodiversity loss, ecosystem degradation, and impairment of ecosystem services worldwide. Research is shedding new light on the ecological and economic consequences of invasions. New approaches are emerging for describing and evaluating impacts of invasive species, and for translating these impacts into monetary terms. The harmful effects of invasions are now widely recognized, and multiscale programs are in place in many parts of the world to reduce current and future impacts. There has been an upsurge in scientific research aimed at guiding management interventions. Among the activities that are receiving the most attention and that have the most promise for reducing problems are risk assessment, pathway and vector management, early detection, rapid response, and new approaches to mitigation and restoration. Screening protocols to reduce new introductions are becoming more accurate and have been shown cost-effective.

▪ Abstract  Plant genetic resources provide the biological underpinning for agriculture and food production. No nation is independent in terms of these resources. Interdependence levels are high among countries. Policy impediments to access may subside, increasing already substantial germplasm flows. Serious questions exist, however, about the health and availability of the actual resources. Genebank collections contain many unintended duplicates, making aggregate numbers seem larger than they really are. Information about individual accessions, particularly those found in situ, is often poor, reducing frequency and efficiency of use and ultimate benefits. Although not firmly established today, the link between conservation and use must be strengthened.

Digitalization has opened up a wealth of new goods and services with strong consumer appeal alongside potential emission-reduction benefits. Examples range from shared, on-demand electric mobility and peer-to-peer trading of electricity, food, and cars to grid-responsive smart appliances and heating systems. In this review, we identify an illustrative sample of 33 digital consumer innovations that challenge emission-intensive mainstream consumption practices in mobility, food, homes, and energy domains. Across these domains, digital innovations offer consumers a range of potentially appealing attributes from control, choice, and convenience to independence, interconnectedness, and integration with systems. We then compile quantitative estimates of change in activity, energy, or emissions as a result of consumers adopting digital innovations. This novel synthesis of the evidence base shows clear but variable potential emission-reduction benefits of digital consumer innovations. However, a small number of studies show emission increases from specific innovations as a result of induced demand or substitution effects that need careful management by public policy. We also consider how concurrent adoption of digital consumer innovations across mobility, food, homes, and energy domains can cause broader disruptive impacts on regulatory frameworks, norms, and infrastructures. We conclude by arguing for the importance of public policy in steering the digitalization of consumer goods and services toward low-carbon outcomes.

The assessment literature on climate change solutions to date has emphasized technologies and options based on cost-effectiveness analysis. However, many solutions to climate change mitigation misalign with such analytical frameworks. Here, we examine demand-side solutions, a crucial class of mitigation options that go beyond technological specification and cost-benefit analysis. To do so, we synthesize demand-side mitigation options in the urban, building, transport, and agricultural sectors. We also highlight the specific nature of demand-side solutions in the context of development. We then discuss key analytical considerations to integrate demand-side options into overarching assessments on mitigation. Such a framework would include infrastructure solutions that interact with endogenous preference formation. Both hard infrastructures, such as the built environment, and soft infrastructures, such as habits and norms, shape behavior and as a consequence offer significant potential for reducing overall energy demand and greenhouse gas emissions. We conclude that systemic infrastructural and behavioral change will likely be a necessary component of a transition to a low-carbon society.

Bài báo này đánh giá hai thập kỷ những tuyên bố của các học giả rằng sự tiếp xúc với ô nhiễm và các rủi ro môi trường khác được phân phối không đồng đều theo chủng tộc và tầng lớp, kiểm tra các nghiên cứu tình huống về các phong trào xã hội vì công lý môi trường và lịch sử cũng như chính trị của việc xây dựng chính sách công lý môi trường tại Hoa Kỳ, đồng thời mô tả vấn đề mới nổi về công lý khí hậu toàn cầu. Các tác giả tham gia vào việc thảo luận về tài liệu gây tranh cãi về cách đo lường và tài liệu hóa sự bất công môi trường một cách định lượng, đặc biệt là những vấn đề phức tạp liên quan đến việc có các loại và khu vực dữ liệu rất khác nhau (chẳng hạn như mã bưu chính, khu vực điều tra dân số hoặc vòng tròn đồng tâm) xung quanh các cơ sở ô nhiễm hoặc các cộng đồng có nguy cơ bị phơi nhiễm. Bài báo cũng xem xét giá trị của các quan điểm từ lý thuyết chủng tộc phê phán và các nghiên cứu dân tộc để làm rõ những hiện tượng xã hội này. Cuối cùng, bài báo kết thúc với một cuộc thảo luận về toàn cầu hóa phong trào công lý môi trường, diễn ngôn và các vấn đề, cũng như một số tác động chính sách của việc tìm kiếm và hiểu biết về công lý môi trường. Một đặc điểm độc đáo của bài đánh giá này là sự rộng lớn và đa dạng của nó, xét về các cách tiếp cận khác nhau của ba đồng tác giả.

▪ Tóm tắt  Hệ thống các khu bảo tồn trên thế giới đã phát triển một cách nhanh chóng trong 25 năm qua, đặc biệt ở các quốc gia đang phát triển, nơi có sự đa dạng sinh học lớn nhất. Đồng thời, nhiệm vụ của các khu bảo tồn đã mở rộng từ việc bảo tồn đa dạng sinh học sang cải thiện phúc lợi con người. Kết quả là sự dịch chuyển theo hướng các khu bảo tồn cho phép sử dụng tài nguyên địa phương. Với nhiều mục đích của các khu bảo tồn, việc đo lường hiệu quả là rất khó khăn. Đánh giá của chúng tôi về 49 khu bảo tồn nhiệt đới cho thấy rằng các công viên thường hiệu quả trong việc giảm thiểu nạn phá rừng trong ranh giới của chúng. Nhưng nạn phá rừng ở các khu vực xung quanh đang cô lập các khu bảo tồn. Nhiều sáng kiến hiện nay nhằm liên kết các khu bảo tồn với phát triển kinh tế xã hội địa phương. Một số sáng kiến này đã thành công, nhưng nhìn chung, cần phải điều chỉnh kỳ vọng về khả năng của các khu bảo tồn trong việc giảm nghèo. Ngoài ra, cũng cần chú ý hơn đến bối cảnh chính sách rộng lớn hơn liên quan đến tổn thất đa dạng sinh học, nghèo đói và sử dụng đất không bền vững ở các quốc gia đang phát triển.

Các dịch vụ hệ sinh thái, những lợi ích mà con người thu được từ các hệ sinh thái, là một ống kính mạnh mẽ giúp hiểu mối quan hệ của con người với môi trường và thiết kế chính sách môi trường. Việc bao gồm rõ ràng các bên thụ hưởng làm cho giá trị trở nên nội tại đối với các dịch vụ hệ sinh thái; dù những giá trị đó có được định giá hay không, khung dịch vụ hệ sinh thái cung cấp một cách để đánh giá các sự đánh đổi giữa các kịch bản sử dụng tài nguyên thay thế và sự biến đổi của đất đai cũng như cảnh quan biển. Chúng tôi cung cấp một cái nhìn tổng quan về các chức năng hệ sinh thái có trách nhiệm trong việc sản xuất các dịch vụ thủy văn trên cạn và sử dụng bối cảnh này để đặt ra một kế hoạch cho việc đánh giá dịch vụ hệ sinh thái tổng quát hơn. Các dịch vụ hệ sinh thái khác được đề cập trong cuộc thảo luận của chúng tôi về quy mô và sự đánh đổi. Chúng tôi tổng hợp các công cụ định giá và chính sách hữu ích cho việc bảo vệ dịch vụ hệ sinh thái và cung cấp một số ví dụ về quản lý đất đai sử dụng những công cụ này. Trong suốt bài báo, chúng tôi nhấn mạnh các hướng nghiên cứu để thúc đẩy khung dịch vụ hệ sinh thái như một cơ sở hoạt động cho các quyết định chính sách.

▪ Tóm tắt  Chương này xem xét tài liệu liên quan đến quản lý môi trường trong bốn lĩnh vực học thuật: toàn cầu hóa, phân cấp, quản lý dựa trên các động lực thị trường và cá nhân, và quản lý theo quy mô phối hợp. Nó lập luận rằng, với sự phức tạp và tính đa dạng quy mô của nhiều vấn đề môi trường cấp bách nhất, các cuộc tranh luận thông thường tập trung vào các phương thức quản lý thuần túy – nơi các tác nhân nhà nước hoặc thị trường đóng vai trò chính – không đáp ứng đủ năng lực cần thiết để xử lý chúng. Bài đánh giá làm nổi bật các phương thức quản lý lai nổi lên qua các ranh giới nhà nước-thị trường-cộng đồng: quản lý cộng đồng, quan hệ đối tác công-tư và quan hệ đối tác xã hội-tư nhân. Nó xem xét tiềm năng đáng kể mà chúng nắm giữ cho các hệ thống xã hội và tự nhiên kết hợp phục hồi từ sự suy thoái và thay đổi môi trường, đồng thời khám phá một số vấn đề quan trọng mà các hình thức quản lý môi trường lai cũng phải đối mặt.

Các vấn đề về chất lượng nước đang trở thành một thách thức lớn mà nhân loại phải đối mặt trong thế kỷ hai mươi mốt. Trong bài viết này, chúng tôi xem xét các nhóm ô nhiễm nước chính, ảnh hưởng của chúng đến sức khỏe con người, và các phương pháp để giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước ngọt. Chúng tôi nhấn mạnh việc ô nhiễm hóa học, đặc biệt là các chất ô nhiễm vi mô vô cơ và hữu cơ bao gồm kim loại độc hại và bán kim loại cũng như một loạt các hóa chất tổng hợp hữu cơ. Một số khía cạnh của các bệnh truyền qua nước và sự cần thiết cấp bách về cải thiện vệ sinh ở các nước đang phát triển cũng được thảo luận. Bài tổng quan đề cập đến những tiến bộ khoa học hiện tại để đối phó với sự đa dạng lớn của các chất ô nhiễm. Nó được tổ chức theo các quy mô không gian và thời gian khác nhau của ô nhiễm nước toàn cầu. Các chất ô nhiễm hữu cơ bền vững (POPs) đã tác động đến hệ thống nước trên quy mô toàn cầu hơn năm thập kỷ; trong khoảng thời gian đó, các chất ô nhiễm địa chất, các hoạt động khai thác mỏ và các bãi rác nguy hại đã trở thành nguồn gây ô nhiễm nước vùng và địa phương lâu dài nhất. Các hóa chất nông nghiệp và nguồn thải nước có ảnh hưởng ngắn hạn hơn đến quy mô từ vùng đến địa phương.