2006–2010年膠州灣水文和化學環境因子監測數據集
| 2006–2010年膠州灣水文和化學環境因子監測數據集 作者：趙增霞 孫曉霞 趙永芳 張光濤 2020年6月15日 |
 趙增霞, 孫曉霞, 趙永芳, 張光濤. 2006–2010年膠州灣水文和化學環境因子監測數據集[J/OL]. 中國科學數據, 2020, 5(2). (2020-06-12). DOI: 10.11922/csdata.2019.0045.zh. |
摘要&關鍵詞[編輯]
摘要：本數據集整理了2006–2010年膠州灣生態系統研究站10個常規監測站點的水文和水化學資料，包括7個監測指標（水溫、鹽度、氨氮、硝酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽和亞硝酸鹽），按標準水層、季度月（2、5、8和11月）採集的1216個樣品的分析結果。針對調查和分析手段，採用國標方法、國際規範的數據處理方法和質量控制體系，對監測的環境因子數據進行整理和質量控制。作為該海域系統完整性良好的數據集，可在空間和時間尺度上對水體理化環境變異進行解析，為膠州灣及鄰近海域生態系統健康評價和環境治理提供科學依據和數據支撐。
關鍵詞：膠州灣；水體環境；生態系統；長期監測
Abstract & Keywords[編輯]
Abstract: This dataset is built on the hydrological and chemical data archives of the Jiaozhou Bay Marine Ecosystem Research Station during 2006-2010 at 10 routine monitoring sites in the Jiaozhou Bay. Covering seven parameters (water temperature, salinity, ammonia nitrogen, nitrate, phosphate, silicate and nitrite), it contains the analysis data from 1,216 samples collected quarterly (in February, May, October and November) in accordance with the standard water depth layers. We carried out data quality control for the monitoring environmental factors during sampling and analyzing processes by following general national and international standards. The system integrity of this dataset can favor interpreting the physical and chemical environmental variabilities of water on temporal and spatial scales, and provide scientific basis and data support for ecosystem health evaluation and environment protection in the Jiaozhou Bay.
Keywords: the Jiaozhou Bay; water environment; ecosystem; long-term observation
數據庫（集）基本信息簡介[編輯]
| 數據庫（集）名稱 | 2006–2010年膠州灣水文和化學環境因子監測數據集 |
| 數據作者 | 趙增霞、孫曉霞、趙永芳、張光濤 |
| 數據通信作者 | 張光濤（gtzhang@qdio.ac.cn） |
| 數據時間範圍 | 2006–2010年 |
| 地理區域 | 膠州灣（35°55′–36°18′N，120°04′–120°23′E） |
| 數據量 | 276 KB |
| 數據格式 | *.xls |
| 數據服務系統網址 | http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/838 |
| 基金項目 | 科技基礎性工作專項（2013FY111100-03）；國家重點研發計劃（2017YFE0111100）；中國科學院戰略性先導科技專項（A類）（XDA23050401）。 |
| 數據庫（集）組成 | 數據集共包括5個數據文件，它們分別為：2006年膠州灣水文和化學環境因子監測數據集.xls，數據量54 KB；2007年膠州灣水文和化學環境因子監測數據集.xls，數據量 55KB；2008年膠州灣水文和化學環境因子監測數據集.xls，數據量 56KB；2009年膠州灣水文和化學環境因子監測數據集.xls，數據量 56KB；2010年膠州灣水文和化學環境因子監測數據集.xls，數據量 55KB。 |
Dataset Profile[編輯]
| Title | A dataset of monitoring hydrological and chemical environmental factors in the Jiaozhou Bay during 2006–2010 |
| Data corresponding author | Zhang Guangtao (gtzhang@qdio.ac.cn ) |
| Data authors | Zhao Zengxia, Sun Xiaoxia, Zhao Yongfang, Zhang Guangtao |
| Time range | 2006 – 2010 |
| Geographical scope | The Jiaozhou Bay (35°55』N – 36°18』N, 120°04』 E – 120°23』E) |
| Data volume | 276 KB |
| Data format | *.xls |
| Data service system | <http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/838> |
| Sources of funding | Basic Work of Science and Technology Project of China (2013FY111100-03); National Key Research and development program of China (2017YFE0111100); Strategic Priority Research Program of Chinese Academy of Sciences (XDA23050401). |
| Dataset composition | The dataset consists of the following five files: Dataset of monitoring hydrological and chemical environmental factors in the Jiaozhou Bay in 2006.xls, with a data volume of about 54 KB; Dataset of monitoring hydrological and chemical environmental factors in the Jiaozhou Bay in 2007.xls, with a data volume of about 55 KB; Dataset of monitoring hydrological and chemical environmental factors in the Jiaozhou Bay in 2008.xls, with a data volume of about 56 KB; Dataset of monitoring hydrological and chemical environmental factors in the Jiaozhou Bay in 2009.xls, with a data volume of about 56 KB. Dataset of monitoring hydrological and chemical environmental factors in the Jiaozhou Bay in 2010.xls, with a data volume of about 55 KB. |
引 言[編輯]
膠州灣位於黃海西岸，面積約372 km2，平均水深約7 m，是我國近海一個典型的半封閉型海灣。膠州灣集城市建設、工農業發展、港口、大型海洋工程建設、旅遊和水產養殖於一身，也經常被譽為青島市的「母親灣」。環灣入海的河流主要有大沽河、洋河、白沙河、李村河、墨水河、海泊河等，這些河流將膠州灣周圍區域工農業生產過程中產生的大量污染物帶入膠州灣，因此膠州灣既受到大的海洋環境變化和氣候變化的影響，也受到人類活動的強烈影響，是開展生態系統對多重壓力響應的理想場所[1][2]。
針對氣候變化和人類活動影響，海水水溫、鹽度、營養鹽等環境因子是海灣生態系統監測的重要指標。目前已有大量關於膠州灣營養鹽等環境因子變化研究[3][4][5][1][2]。對膠州灣自20世紀60年代以來40餘年營養鹽濃度的調查和研究資料表明，膠州灣各項營養鹽濃度都呈現增加趨勢，但不同種類營養鹽濃度變化的時期並不相同[5]。根據1962–1998年的調查結果表明，膠州灣無機N和P濃度分別增加了3.9倍和1.4倍，硅酸鹽的濃度保持在一個很低的水平。膠州灣營養鹽結構已經從比較平衡到不平衡。N和P作為膠州灣浮游植物限制因子的可能性已經減少或者消失，硅限制已經增加[4]。2000年以後硝酸鹽和亞硝酸鹽含量的上升趨勢尤為顯著。總溶解無機氮中不同氮源的組成比例發生改變，2000年後氨氮在總溶解無機氮中所占的比例逐漸降低，硝酸鹽所占比例逐漸增加[5]。而在膠州灣東北部養殖海區現場調查結果表明，該海域主要受到無機N、P污染[3]。目前，對膠州灣及鄰近海域連續監測調查研究集中在20世紀60年代至2000年前後。
近些年，青島市不斷加強膠州灣海洋生態保護。尤其是2008年奧運會前後，青島市確立了「環灣保護、擁灣發展」的戰略規劃，並出台了一系列城市管理措施。強化環灣生態建設和保護，對環灣河流進行生態整治，並在膠州灣沿岸設立多個污水處理廠，水質實現持續改善。但對2000年後膠州灣營養鹽濃度分布和變化趨勢的研究尚無後續集中報道。本數據集所提供的2006–2010年膠州灣及鄰近海域生態環境因子的監測數據，為了解2000年後膠州灣營養鹽變化趨勢的研究提供了科學依據和基礎數據支撐。
膠州灣站自1991年建站以來，一直連續進行膠州灣及鄰近海域的生態環境調查。本數據集為膠州灣10個常規監測站2006–2010年調查的水體水文和化學環境因子數據資料。目標範圍是在35°59′–36°11′N，120°09′–120°25′E（圖1），在2006–2010年完成共計20個航次的生態環境科學考察（每年2月、5月、8月和11月，共4個航次），獲取膠州灣及鄰近海域水溫、鹽度、五項營養鹽等樣品和數據，為探討研究全球氣候變化和人類活動對膠州灣生態系統影響等科學問題提供可靠的數據支持。
1 數據採集和處理方法[編輯]
膠州灣站於2006年（2月、5月、8月和11月）、2007年（2月、5月、8月和11月）、2008年（2月、5月、8月和11月）、2009年（2月、5月、8月和11月）及2010年（2月、5月、8月和11月）分別對膠州灣及鄰近海域（35°59′–36°11′N，120°09′–120°25′E）進行了20個航次的生態環境綜合調查，中國科學院海洋研究所「創新號」科學考察船執行調查。20個航次（每航次10個站位）共成功獲取1216個環境因子樣品。涉及膠州灣站10個常規監測站點，站名分別為JZB01-JZB10，其中JZB01-JZB06位於灣內，JZB07-JZB09位於灣口位置，JZB10位於灣外位置。
圖1 膠州灣常規調查站位圖
航次水樣採集與樣品預處理嚴格按照《海洋調查規範》[6]方法執行質量保證和質量控制，水樣用卡蓋式采水器采上甲板後，五項營養鹽樣品合併裝於同一個水樣瓶（容積500 ml高密度聚乙烯瓶）中。用少量水樣洗滌水樣瓶二次，裝取500 ml水樣。現場經孔徑0.45 μm的醋酸纖維濾膜（使用前用體積分數為1%的鹽酸浸泡12小時後，用蒸餾水洗至中性，浸泡於蒸餾水中待用）過濾於100 ml樣品瓶中冷凍保存。水樣瓶和樣品瓶均事先在體積分數為1%的鹽酸中浸泡7天後蒸餾水沖洗至中性，烘乾待用；水溫和鹽度由CTD（AAQ1183-1F，日本ALEC電子公司）現場測得。
五項營養鹽使用營養鹽自動分析儀（SKALAR流動分析儀，荷蘭SKALAR公司；QuAAtro，德國Bran+Luebbe公司）測定；硝酸鹽用鎘銅還原後重氮–偶氮法，亞硝酸鹽用重氮–偶氮法，氨氮用水楊酸鈉法和靛酚蘭法，磷酸鹽用磷鉬藍法，硅酸鹽用硅鉬藍法（表1）。
表1 膠州灣及鄰近海域樣品分析使用儀器及質量控制表
| 項目 | 分析方法 | 使用儀器 | 質量控制 |
| 水溫 | 溫鹽深儀（CTD）法 | AAQ1183-1F | CTD每年校核 |
| 鹽度 | 溫鹽深儀（CTD）法 | AAQ1183-1F | CTD每年校核 |
| 氨氮 | 水楊酸鈉法和靛酚蘭法 | SKALAR和QuAAtro流動分析儀 | 分析時帶標樣控制分析結果 |
| 硝酸鹽 | 鎘銅還原後重氮–偶氮法 | SKALAR和QuAAtro流動分析儀 | 分析時帶標樣控制分析結果 |
| 亞硝酸鹽 | 重氮–偶氮法 | SKALAR和QuAAtro流動分析儀 | 分析時帶標樣控制分析結果 |
| 硅酸鹽 | 硅鉬藍法 | SKALAR和QuAAtro流動分析儀 | 分析時帶標樣控制分析結果 |
| 磷酸鹽 | 磷鉬藍法 | SKALAR和QuAAtro流動分析儀 | 分析時帶標樣控制分析結果 |
2 數據樣本描述[編輯]
2006–2010年膠州灣水文和化學環境因子監測數據集，為Excel表格型數據。包含5個Excel數據文件，分別為2006年膠州灣水文和化學環境因子監測數據集.xls、2007年膠州灣水文和化學環境因子監測數據集.xls、2008年膠州灣水文和化學環境因子監測數據集.xls、2009年膠州灣水文和化學環境因子監測數據集.xls和2010年膠州灣水文和化學環境因子監測數據集.xls。數據集參數包括調查項目名稱、調查單位名稱、調查海區、船名、站位、經度、緯度、採樣日期、站位水深、各站位水深分層、各站位分層水溫、鹽度、分層五項營養鹽含量。表2列出了數據集中各參數的名稱、單位等信息。在2006–2010年膠州灣及鄰近海域水體水文和化學環境因子監測數據中，個別站點的部分指標如硅酸鹽、磷酸鹽等因人工採樣差異和儀器故障等原因存在數據項缺失情況。
表2 數據參數和樣例數據
| 序號 | 參數 | 說明 | 單位 | 樣例數據 |
| 1 | 調查項目名稱 | 調查航次的名稱 | - | 2006年2月膠州灣及鄰近海域常規調查 |
| 2 | 調查單位名稱 | 參加調查航次的單位 | - | 中國科學院海洋研究所 |
| 3 | 海區 | 調查的海區 | - | 膠州灣 |
| 4 | 船名 | 調查船名稱 | - | 創新號 |
| 5 | 站號 | 調查站位名稱 | - | JZB09 |
| 6 | 經度 | 調查站位的經度 | E | 120º17′12″ |
| 7 | 緯度 | 調查站位的緯度 | N | 36º01′48″ |
| 8 | 採樣日期 | 站位調查的日期 | - | 2006-02-01 |
| 9 | 站位水深 | 調查站位的水深 | m | 40 |
| 10 | 站位水深分層 | 調查站位的水深分層0米 | m | 0 |
| 11 | 站位水深分層 | 調查站位的水深分層10米 | m | 10 |
| 12 | 站位水深分層 | 調查站位的水深分層20米 | m | 20 |
| 13 | 站位水深分層 | 調查站位的水深分層底層 | m | 38 |
| 14 | 水溫 | 調查站位各層水溫 | ℃ | 3.62 |
| 15 | 鹽度 | 調查站位各層鹽度 | ‰ | 31.05 |
| 16 | 磷酸鹽 | 磷酸鹽的含量 | μmol/L | 0.28 |
| 17 | 硅酸鹽 | 硅酸鹽的含量 | μmol/L | 0.01 |
| 18 | 硝酸鹽 | 硝酸鹽的含量 | μmol/L | 1.10 |
| 19 | 亞硝酸鹽 | 亞硝酸鹽的含量 | μmol/L | 0.10 |
| 20 | 氨氮 | 氨氮的含量 | μmol/L | 0.14 |
3 數據質量控制和評估[編輯]
為了從樣本來源控制數據質量，進行的質量保證依據國標GB/T 12763.4-2007[6]方法，內容主要包括：航次前採樣儀器設備檢定和調查技術人員的業務培訓；調查現場和海上實驗室科學管理；採樣與樣品預處理全過程的質量控制。針對膠州灣站開展的常規監測環境因子項目，在監測、樣品分析階段，由長期工作在膠州灣站的專職人員進行監測和儀器設備使用、維護，依據國標GB 17378.4-2007[7]中的方法進行質量控制，詳見表1。
針對原始觀測數據和實驗室分析數據，數據質量控制過程包括對原始觀測數據的檢查整理、單個數據的檢查、數據的整編。對原始觀測數據的檢查包括文件格式、字段標準化命名、字段量綱、數據完整性等；在單個數據點的檢查中，主要針對異常數據進行修正、剔除。方法為依據原始記錄包括航次調查報告、站位表、現場海況記錄、現場採樣記錄、實驗室分析測試記錄表等，對異常數據進行剔除。其中異常數據包括：現場採樣記錄表明樣品採集時，海況較差，樣品可能受輕微擾動，且測定所得數據較歷史數據出現明顯差異；重複樣品的檢測中，出現樣品值與平均值的差異大於3倍標準偏差等。在數據整編質量控制方面，在對源數據進行各種集成、整理、轉換和格式統一基礎上，通過一系列質量控制方法，去除隨機和系統誤差。使用的質量控制方法，包括極值的檢查、內部一致性檢查，以保障數據的質量。紙質資料錄入完成後，進行核對，保證資料不漏、不錯、不重。本文中所提供的1261個樣品的數據是剔除異常站位，經過數據質量控制和評估後的數據。
4 數據價值[編輯]
系統完整性是本數據集最重要的特徵，數據來自固定站位、固定頻率、固定時間（調查時間為季度月中旬且均在白天進行），完全符合國內通行調查規範且沒有時間和空間點的缺失。數據可用於季節變化、垂直變化、空間差異的分析，可以準確全面地反映膠州灣及鄰近海域水質變化趨勢。依託本數據集，可以開展海水水質評價、潛在性富營養化評價等海洋業務化管理工作，也為了解我國海灣生態系統的動態變化，維護海灣生態系統健康、海洋環境可持續發展，加深對海洋生態系統演變規律的研究等提供科學依據和基礎數據支撐。尤其值得一提的是，該時間段內發生了滸苔綠潮爆發的重大環境和生態事件，對於系統了解其起源和效應具有不可替代的作用。
5 數據使用方法和建議[編輯]
本數據集為2006–2010年膠州灣及鄰近海域水文和化學環境因子的調查數據，歷經5年20個航次的數據積累，為了解我國海灣生態環境和生態系統的長期變化、海灣生態系統的健康發展等海洋科學研究工作提供了可靠的數據。
為方便讀者使用，我們提供了數據集的xls電子資料，用戶可直接使用Microsoft Excel程序瀏覽和使用。在此數據基礎上，可繪製各環境因子在膠州灣的分布圖。圖2以2006年2月表層溫度和磷酸鹽含量分布圖為例展示。
圖2 2006年2月膠州灣及鄰近海域表層溫度和磷酸鹽分布
致 謝[編輯]
本數據集得到中國科學院海洋研究所膠州灣生態系統研究站的大力支持和幫助，感謝參加膠州灣站長期監測採樣工作的工作人員、在學研究生和畢業研究生。感謝中國科學院海洋研究所「創新號」科學考察船所有成員的支持。
參考文獻[編輯]
- ^ 1.0 1.1 孫松, 孫曉霞, 等. 海灣生態系統的理論與實踐[M]. 北京: 科學出版社, 2015.
- ^ 2.0 2.1 董金海, 焦念志. 膠州灣生態學研究[M]. 北京: 科學出版社, 1995.
- ^ 3.0 3.1 趙增霞, 王芳, 張光濤, 等. 膠州灣東北部養殖海區環境質量狀況及分析[J]. 海洋科學, 2010, 34(3): 6-10.
- ^ 4.0 4.1 沈志良. 膠州灣營養鹽結構的長期變化及其對生態環境的影響[J]. 海洋與湖沼, 2002, 33(3): 322-331.
- ^ 5.0 5.1 5.2 孫曉霞, 孫松, 趙增霞, 等. 膠州灣營養鹽濃度與結構的長期變化[J]. 海洋與湖沼, 2011, 42(5): 662-669.
- ^ 6.0 6.1 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局, 中國國家標準化管理委員會. GB/T 12763.4-2007 海洋調查規範 第4部分: 海水化學要素調查[S]. 北京: 中國標準出版社, 2007.
- ↑ 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會. GB 17378.4-2007海洋監測規範 第4部分: 海水分析[S]. 北京: 中國標準出版社, 2007.
數據引用格式[編輯]
趙增霞, 孫曉霞, 趙永芳, 張光濤. 2006–2010年膠州灣水文和化學環境因子監測數據集[DB/OL]. Science Data Bank, 2019. (2019-09-11). DOI: 10.11922/sciencedb.838.
