岩石化学风化在去除大气CO₂方面起到关键作用，与区域气候变化密切相关。根据构造隆升-风化假说，青藏高原隆升引发的正反馈作用加速了化学风化，降低了大气CO₂水平，并对新生代全球变冷起到关键作用。相反，一些研究认为温度升高和降水量增加等气候因素可能加强了低海拔地区的岩石风化速率，由此成为促使大气CO₂浓度降低的主要驱动力。因此，识别构造活跃地区的化学风化过程是解决这些争议的关键。多数研究表明青藏高原大型河流系统向海洋贡献了不成比例的高元素通量，但青藏高原东南部流域的复杂地貌岩性特征限制了我们对其生物地球化学循环机制的理解，缺乏对流域内部不同河段风化物质来源的定量解析。澜沧江位于湄公河上游地区，发源于青藏高原东南缘，且自上而下贯穿多个典型构造单元，是连接陆海物质循环的重要通道。准确量化澜沧江流域的风化过程，能够为阐明青藏高原地区水环境现状提供关键视角。

Sr同位素在示踪流域尺度地球化学循环过程方面有诸多优势。针对以上科学问题，我校科学研究院博士生张诗童在导师韩贵琳教授的指导下，对湄公河上游地区澜沧江流域开展了系统研究，将水化学和Sr同位素数据通过贝叶斯模型进行反演，以评估流域化学风化贡献及其对元素输出通量的影响。取得主要进展如下：

（1）湄公河上游河段澜沧江的溶解Sr浓度（492.5 μg/L）远高于全球平均水平（78.3 μg/L），而⁸⁷Sr/⁸⁶Sr范围为 0.7085~0.7287，其均值低于喜马拉雅南部地区河流。根据元素摩尔比，本研究对特定风化端元进行了初步判断（图1）。

（2）将水化学指标和Sr同位素在贝叶斯模型中进行耦合，对河流溶质来源贡献进行了反演。Sr同位素的加入提高了典型高风化区来源贡献识别的准确性，有效克服了传统模型在参数不确定性与源区重叠方面的局限。反演结果表明，河流源头地区受到融雪和岩石风化的强烈影响，上游地下水贡献较少而岩石风化贡献增加，中游横断山区受岩石风化过程影响显著，下游地区流经西双版纳等城市区域，人为活动对河流溶质组成具有叠加影响（图2）。

（3）流域各河段岩石风化过程具有空间异质性，对Sr输出通量和CO₂消耗产生了一定程度的影响，计算结果表明湄公河上游地区输出的Sr通量约为2.5×10⁴吨/年，CO₂消耗速率在15年内显著增加，原因可能是河流流量发生了变化，这一推断得到了长期流量波动趋势和模型模拟的支持。除区域气候变化影响外，人为因素特别是大坝建设和使用也可能间接影响流域的物质循环过程，加速化学风化作用，进而对青藏高原河流向海洋输出的元素通量产生持续影响。这项工作不仅为识别湄公河上游流域化学风化过程提供了新的证据，也为深入理解青藏高原地区风化机制和区域气候反馈提供了定量支撑。

图1 澜沧江溶解态Sr同位素及元素摩尔比值关系

图2 贝叶斯模型反演湄公河上游Sr来源

图3 湄公河上游Sr来源及其输出通量示意图

上述研究成果发表于水资源与环境科学领域国际权威期刊《Environmental Science & Technology》上：Zhang Shitong, Han Guilin*, Liu Jinke, Gao Xi. Bayesian Model Revealing Segment-Scale Elemental Flux, Doubled CO₂ Consumption and Potential Anthropogenic Impact in the Upper Mekong Basin: Constraints from Strontium Isotopes. Environmental Science & Technology. 2025. [IF 2023=10.9]

全文链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.4c12202