在面对全球性环境问题时，现代国际法基于国家主权、国家利益与人类共同生态环境利益之间的平衡，以自治和他治相结合的方式构建治理机制。这在一定程度上有利于开展针对全球性环境问题的国际合作，为问题的解决带来生机；但是，这种治理模式在根本上仍依赖于单个主权国家，国际间的环境保护合作需建立在主权国家自愿的基础上，他治机制较为淡薄和不足。一方面，全球性环境问题的解决必须依靠所有国家的共同努力，只有全球统一意志、共同行动才能取得较为理想的效果；另一方面，由于外部性和“搭便车”效应，奥尔森第二定律又支配着国际环境合作的现实格局，单个国家的理性环境行为和选择会自动导致全球性环境问题的产生、恶化，而不是问题的避免、改善。为了取得全球性环境问题治理上的一致态度，往往需要进行冗长的谈判和协商，难以实现应对环境问题所需要的及时性、充分性，而目前的他治手段的权威性和影响力又明显不足，也无法满足保护人类共同生态环境利益的需要。
具体而言，现代国际法在应对全球性环境问题时存在如下基本挑战：
首先，主权国家在全球性环境问题上仍囿于国家利益考量，这是阻碍全球性环境合作进程的关键。尽管面对全球性环境问题时，各国政府已认识到了人类共同利益的存在，也有意采取措施应对这些问题，但是各国差异巨大，且以追求各自国家利益为最高原则，由此导致“集体行动难题”，使国际环境合作无法及时、有效展开。即便国家间的国际环境合作得以开展，合作力度和进展速度往往滞后于全球性环境问题自身的发展。现代国际法在环境领域所不得不普遍采用的软法以及框架公约加议定书的模式就是这方面最好的例证。各国通过框架公约表达其保护环境的美好意愿，却在制定具体议定书确定各自权利义务时争论不休。气候变化议题即其著名例证。
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