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依據(jù)《重慶市科學(xué)技術(shù)獎勵辦法》以及《關(guān)于2024年度重慶市科學(xué)技術(shù)獎提名工作的通知》相關(guān)文件的要求，對2024年度重慶市科學(xué)技術(shù)獎申報項目進(jìn)行公示，公示時間2025年2月14日至2025年2月18日。

一、項目名稱

水庫碳通量調(diào)控機(jī)制與水電碳足跡核算方法

二、主要完成人

李哲、李思悅、魯倫慧、張媛媛、唐薇

三、主要完成單位及提名等級

1.中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院

2.武漢工程大學(xué)

擬提名重慶市自然科學(xué)獎一等獎

提名人：夏軍（中國科學(xué)院院士、武漢大學(xué)教授、地球科學(xué)專業(yè)）

四、項目簡介

圍繞水庫百年尺度“凈碳源/匯”科學(xué)命題，本研究集成多學(xué)科方法，構(gòu)建“原位監(jiān)測-模型耦合”技術(shù)體系，揭示長江梯級水庫碳代謝機(jī)制及調(diào)控路徑，取得以下創(chuàng)新成果：

1. 碳通量監(jiān)測體系與數(shù)據(jù)庫建設(shè)：創(chuàng)建大型水庫多界面碳通量立體監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，研發(fā)動水條件碳通量原位監(jiān)測技術(shù)，形成覆蓋“水-氣-沉積物”多介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)化觀測流程。歷時14年積累長江上游13萬條碳通量數(shù)據(jù)，建成我國首個大型水庫碳通量數(shù)據(jù)庫，首次摸清了我國水庫碳通量的“家底”，有力回應(yīng)了《自然》期刊對我國大型水庫溫室氣體排放的質(zhì)疑。

2. “陸源-自源”代謝模式轉(zhuǎn)變機(jī)制：揭示高強(qiáng)度人類活動驅(qū)動下水庫顆粒有機(jī)碳呈現(xiàn)陸源（55%）與自源（45%）二元結(jié)構(gòu)。發(fā)現(xiàn)庫區(qū)中段存在陸源占比驟降（72%→42%）的分界效應(yīng)，提出縱向梯度“陸源輸入-自源生產(chǎn)”代謝模式轉(zhuǎn)變理論。首次捕捉三峽涪陵-萬州河段CH4濃度超均值40%的“熱區(qū)”，其隨調(diào)度在縱向百公里范圍周期性遷移。闡明粗顆粒C（>50μm）與細(xì)顆粒P（<10μm）協(xié)同沉降通過調(diào)控C/N（+2.3）和C/P（-1.8）驅(qū)動CH4濃度激增58%，揭示“C-P耦合沉降”的雙因子調(diào)控機(jī)制。

3. 微生物驅(qū)動的碳代謝網(wǎng)絡(luò)：發(fā)現(xiàn)庫區(qū)中段細(xì)菌多樣性“高區(qū)”與CH4“熱區(qū)”空間耦合規(guī)律，解析微生物群落“異養(yǎng)→自養(yǎng)”過渡中多樣性提升對碳代謝穩(wěn)定的調(diào)控作用。構(gòu)建“藻-菌”互作網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ?，揭示營養(yǎng)梯度下“藻-菌”互作對CH4通量的非線性調(diào)控特征，提出陸源有機(jī)碳主導(dǎo)常規(guī)排放、富營養(yǎng)化自源碳觸發(fā)極端排放事件的理論框架，確立通過水體富營養(yǎng)化防控實現(xiàn)“減污降碳”協(xié)同治理路徑。

4. 多尺度碳核算方法學(xué)突破：開發(fā)“景觀單元分區(qū)-通量途徑量化-網(wǎng)格動態(tài)模擬”三位一體模型，證實水-氣界面擴(kuò)散占長江水庫碳排放70%-90%。原創(chuàng)“淹沒-阻隔-重建-消納”四效應(yīng)模型，通過機(jī)器學(xué)習(xí)量化長江水庫“阻隔效應(yīng)”主導(dǎo)凈排放（48%），顛覆國際“淹沒效應(yīng)主導(dǎo)”認(rèn)知。構(gòu)建分層混合生命周期模型，揭示庫底清理可削減5%碳足跡，闡明水庫生態(tài)管理“減源增匯”的協(xié)同效益。

項目遴選的20篇論文在Water Research、Water Resources Research等TOP期刊發(fā)表，SCI他引800次，獲夏軍院士、倪晉仁院士等高度評價。主導(dǎo)編制《水庫溫室氣體凈排放量評估技術(shù)導(dǎo)則》等6項標(biāo)準(zhǔn)，主導(dǎo)核定了首個中國水電碳足跡因子（14.3±4.51 gCO2e/kWh），并成為國際互認(rèn)官方基準(zhǔn)值。作為核心專家參與IPCC清單修訂及IEA國際導(dǎo)則編制，助力我國在全球水電碳核算體系贏得話語權(quán)。研究構(gòu)建了從微觀機(jī)制到宏觀效應(yīng)、從過程解析到標(biāo)準(zhǔn)制定的完整鏈條，為水利工程碳中和路徑提供科學(xué)范式與技術(shù)支撐。

五、主要完成人情況表

李哲：第一完成人，研究員，工作單位：中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院，完成單位：中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院。本項目負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)制定項目總體方案，明確研究思路和創(chuàng)新突破點(diǎn)。對科學(xué)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)1中的監(jiān)測體系建立做出了主要貢獻(xiàn)；在科學(xué)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)2中，對水庫中段CH4“熱區(qū)”形成機(jī)制解析做出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)；在科學(xué)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)3中關(guān)于“藻-菌”代謝網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建做出了主要貢獻(xiàn)；在科學(xué)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)4中，對方法學(xué)建立與“阻隔效應(yīng)”定量解析做出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)；是代表性論文1、5的第一作者，論文4、5的通訊作者。

李思悅：第二完成人，教授，工作單位：武漢工程大學(xué)，完成單位：中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院。本項目中主要承擔(dān)中國水庫碳通量的大面分析，從流域的視角研究了河流-水庫系統(tǒng)碳通量的時空異質(zhì)性特征及其影響機(jī)制。對科學(xué)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)1中的中國水庫碳通量的全面評估做出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)，對科學(xué)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)2中關(guān)于流域土地利用與城鎮(zhèn)化建設(shè)影響入庫河流CH4通量的機(jī)制做出了主要貢獻(xiàn)；是代表性論文2的第一作者；代表性論文3的通訊作者。

魯倫慧：第三完成人，項目研究員，工作單位：中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院，完成單位：中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院。在科學(xué)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)3中，對長江上游筑壩河流微生物生物地理分布特征、微生物生態(tài)對水文條件的響應(yīng)機(jī)制做出了主要貢獻(xiàn)；對“藻-菌”微生物代謝網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建及其對碳通量的影響做出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)；是代表性論文1的通訊作者。

張媛媛：第四完成人，助理研究員，工作單位：中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院，完成單位：中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院。在科學(xué)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)2中，確立了長江上游不同來源顆粒態(tài)有機(jī)碳的穩(wěn)定同位素“本土化”端元值，對顆粒態(tài)有機(jī)碳溯源方法建立做出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)；是代表性論文4的第一作者。

唐薇：第五完成人，副研究員，工作單位：中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院，完成單位：中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院。在科學(xué)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)2中，對流域土地利用變化影響入庫河流CH4通量的機(jī)制做出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)；是代表性論文3的第一作者。

六、代表性論文專著目錄

1. Zhe LI, Lunhui LU, Pingyu LV, Zengyu ZHANG, Jinsong GUO. Imbalanced Stoichiometric Reservoir Sedimentation Regulates Methane Accumulation in China's Three Gorges Reservoir. WATER RESOURCES RESEARCH. 2020, 56: e2019WR026447

2. Siyue LI, Richard T. BUSH, Isaac R. SANTOS, Quanfa ZHANG, Kaishan SONG, Rong MAO, Zhidan WEN, Xixi LV. Large greenhouse gases emissions from China's lakes and reservoirs. WATER RESEARCH. 2018, 147: 13-24.

3. Wei TANG, Y. Jun XU, Yongmei MA, Damien T. MAHER, Siyue LI. Hot spot of CH4 production and diffusive flux in rivers with high urbanization. WATER RESEARCH. 2021, 204: 117624.

4. Yuanyuan ZHANG, Youheng SU, Zhe LI, Shuhui GUO, Lunhui LU, Bin ZHANG, Yu QIN. Terrigenous organic carbon drives methane dynamics in cascade reservoirs in the upper Yangtze China. WATER RESEARCH. 2022, 219: 118546.

5. Zhe LI, Hailong DU, Yan XIAO, Jinsong GUO. Carbon footprints of two large hydro-projects in China: Life-cycle assessment according to ISO/TS 14067. RENEWABLE ENERGY. 2017, 114: 534-546