冻土中储存着大量的碳，随气候变暖，这些冷储的碳能够进入周围水体被微生物转化为CO₂和CH₄，形成冻土碳反馈，从而加剧气候变化。因此，冻土区水体的碳排放一直是生物地球化学领域的热门研究。冻土中也储存着大量的氮，同样也能进入水体被微生物降解为氧化亚氮（N₂O）。相比之下，冻土区水体N₂O的排放却鲜有问津。这一关键温室气体在冻土区水体中的排放模式和机制尚不清楚，其排放量级多大并如何影响气候变化也不得而知，现存的研究均无法回答这些问题。

北京师范大学环境学院夏星辉教授课题组通过对青藏高原东的黄河、长江、澜沧江和怒江为期三年的直接观测，揭示了高山冻土江河N₂O的排放机制，定量了青藏高原江河N₂O的排放量级。研究发现这些高山冻土江河是意外的N₂O弱源。这是因为经陆地植被吸收后，进入河道的陆源氮有限（图1）；加之江河好氧的上覆水环境不利于反硝化产生N₂O（图2）；最后，河道中微生物的亚硝酸还原酶与氧化亚氮还原酶比值很低导致N₂O产率很低（即N₂O更易还原为N₂）。但是未来冻土活动层逐渐加深、水温升高以及无冰期延长，可能使冻土江河从N₂O弱源向强源转变，激化冻土的非碳反馈，进而加剧气候变暖。

图1 植被对青藏高原江河溶解性无机氮（DIN）的影响。

图2 青藏高原江河N₂O浓度作为环境变量的函数。

该研究成果以“Unexpectedly minor nitrous oxide emissions from fluvial networks draining permafrost catchments of the East Qinghai-Tibet Plateau”为题发表于2022年2月17日的Nature Communications。北京师范大学环境学院张力伟博士和广东工业大学生态环境与资源学院博后张思波为共同一作，北京师范大学环境学院夏星辉教授为通讯作者。合作者有杨志峰院士、倪晋仁院士、洛桑联邦理工大学的Tom J. Battin教授、威斯康星大学麦迪逊分校的Emily H. Stanley教授以及北京交通大学的刘然博士等。该研究得到了国家自然科学基金项目和国家重点研发项目的支持。

论文信息：Liwei Zhang, Sibo Zhang, Xinghui Xia*, Tom J. Battin, Shaoda Liu, Qingrui Wang, Ran Liu, Zhifeng Yang, Jinren Ni and Emily H. Stanley. Unexpectedly minor nitrous oxide emissions from fluvial networks draining permafrost catchments of the East Qinghai-Tibet Plateau.

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-28651-8