夏星辉教授丨丨《青藏高原江河碳氮循环和温室气体排放模式与机制》

内容简介

青藏高原是地球的“第三极”，具有独特的气候、水文和地形地貌特征，也是世界上冰川和冻土的主要分布区域。本书将长期野外观测、室内实验模拟和模型模拟研究相结合，深入研究青藏高原的高海拔生境特征对江河碳氮循环和温室气体排放的影响，主要包括以下四方面内容:①分析青藏高原典型江河主要水化学特征及化学风化过程，解析河流有机质和硝酸盐的来源；②研究青藏高原河流关键氮循环微生物的分布特征及其对高海拔条件的适应性，进而剖析其对氮转化的影响；③研究青藏高原江河碳循环产物甲烷的排放模式，剖析其物理化学和微生物驱动机制，并评估其甲烷排放对全球江河温室气体排放的贡献；④研究青藏高原江河氮循环产物温室气体氧化亚氮的排放模式与机制，并综合剖析河道内外环境条件对其的影响。

前 言

河流是连接陆地上湖泊 、 水库和湿地的重要纽带 ， 也是将物质由陆地生态系统输往海洋生态系统的重要通道 。 陆源碳氮等生源要素在经由河流向湖泊 、 水库 、 湿地和海洋输送的过程中 ， 在河道内会发生系列转化反应 ， 进而使河流成为全球生源要素循环的重要组成部分和全球温室气体产生的重要场所 。 世界上大部分河流发源于高海拔山区 ； 随着海拔升高 ， 自然地质地貌 、 气候气象要素以及人为活动和社会经济水平等都会发生显著变化 ， 这将影响陆地碳氮等生源要素的入河通量以及微生物的种类和丰度 ， 进一步影响碳氮等生源要素的形态及其在河道内的迁移转化和温室气体的产生与排放 。 由于基础资料短缺 、 采样困难等 ， 目前对高海拔地区河流中生源要素迁移转化以及温室气体排放特征的研究极度匮乏 ， 已成为全面 、 准确评估全球河流中生源要素循环和温室气体排放的主要瓶颈之一 。 此外 ， 高海拔地区生态环境脆弱 ， 且易受全球气候变化的影响 ， 阐明高海拔地区河流中生源要素的迁移转化特征对评估高海拔地区的物质和能量收支 、 维持生态系统稳定具有重要意义 。 因此 ， 研究高海拔地区河流中生源要素的迁移转化过程和温室气体的排放特征具有重要的理论和应用价值 。

青藏高原有 “ 世界屋脊 ” 和 “ 第三极 ” 之称 ， 孕育了黄河 、 长江 、 澜沧江等亚洲重要河流 ， 被称为 “ 亚洲水塔 ” ， 亦是中国乃至亚洲重要的生态安全屏障 。 本书选择位于青藏高原的黄河源区 、 长江源区 、 澜沧江 、 雅鲁藏布江和怒江等为重点研究对象 ， 将长期野外观测 、 室内实验模拟和模型模拟研究相结合 ， 深入研究青藏高原的高海拔生境特征对江河碳氮循环过程和温室气体排放特征的影响 ， 主要包括以下几方面的内容 : ① 分析青藏高原典型江河主要水化学特征及化学风化过程 ； 解析河流悬浮物和沉积物有机质的来源以及河流硝酸盐的来源 ； ② 研究青藏高原河流上覆水体中好氧氨氧化微生物的分布特征 ， 解析河流上覆水体中氮去除微生物的分布及脱氮反应速率特征 ； ③ 探究河流沉积物中好氧氨氧化微生物对高海拔条件的适应性以及河流沉积物脱氮速率与氮循环微生物的关系 ； ④ 研究青藏高原江河氮循环产物温室气体一氧化二氮的排放模式与机制 ， 综合剖析河道外和河道内环境条件的影响 ； ⑤ 研究青藏高原江河碳循环产物甲烷的排放模式 ， 剖析其物理化学和微生物驱动机制 ， 分析青藏高原江河甲烷排放对全球温室气体排放的贡献 。

作者简介

夏星辉，北京师范大学教授、博导，教育部“长江学者”特聘教授，国家杰出青年基金获得者。主要从事流域水土环境研究，重点研究水 - 沙 - 污染物 / 碳氮等营养元素的相互作用、温室气体的产生与排放、全球变化对水土环境质量的影响、以及流域降碳减污协同调控。担任 Journal of Environmental Informatics 及 Environmental Toxicology and Chemistry 等多个 SCI 刊物副主编。主持国家创新研究群体、国家重点研发项目、国家 “973” 课题和国家自然科学基金重点项目等 40 余项。在 Science, Nature Geoscience, Nature Sustainability, Nature Communications, PNAS, Global Change Biology, Environmental Science &Technology, Water Research, Geophysical Research Letters, Journal of Hydrology 等期刊发表 SCI 论文 220 余篇，从 2017 年起连续多年入选 Elsevier 中国高被引学者榜单。  成果 获国家自然科学二等奖 ( 排名第 1) ，国家科技进步二等奖，以及 5 项省部级一等奖等奖项；同时获 “ 中国青年科技奖 ” 等奖项。

精彩内文展示

ISBN 978-7-03-079123-8

审图号：GS京（2024）1304号

本书可作为环境科学、地球科学、生态学、土壤学、全球变化等相关专业的科技工作者的专业参考书，也可作为高等院校相关专业的教学参考书。

（本文编辑：杨逢渤）

地球为你而转！

欢迎关注：赛杰奥（sci_geo）

科学出版社地球科学订阅号