2014年川中丘陵區自然溝渠乾濕季水環境基本狀況數據集

2014年川中丘陵區自然溝渠乾濕季水環境基本狀況數據集
作者：高美榮　汪濤
2019年3月11日

本作品收錄於《中國科學數據》

高美榮, 汪濤. 2014年川中丘陵區自然溝渠乾濕季水體氮磷污染狀況數據集[J/OL]. 中國科學數據, 2019, 4(1). (2018-08-21). DOI: 10.11922/csdata.2018.0021.zh.

摘要&關鍵詞

摘要：自然溝渠是連接農業排水、村鎮居民生活廢水與河流湖泊的重要通道，兼顧防洪和服務農業生產雙重功能，同時具有一定的濕地功能。本數據集生產於2014年6月（豐水季）和11月（枯水季），對分布在川中丘陵區的鹽亭、西充、南充、渠縣、射洪、蓬溪、遂寧、中江、三台等縣市農村地區的72條和44條不同類型的自然溝渠進行了調查。水體、沉積物的樣品採集與室內相關污染指標的測定分析主要參考《水和廢水監測分析方法（第四版）》和《中國生態系統研究網絡觀測與分析標準方法——水環境要素觀測與分析》。本數據集包括地表水的全氮、全磷、氨氮、硝態氮、可溶性氮、可溶性磷等和沉積物的全氮、全磷、氨氮、硝態氮和碳氮比等指標，對該區域退化溝渠生態功能恢復提供科學數據，具有一定意義。

關鍵詞：川中丘陵區；自然溝渠；豐水期；枯水期；水環境；地表水與沉積物

Abstract & Keywords

Abstract: Connecting to rivers and lakes, natural ditches usually serve as an important tool for flood control, agricultural production, or as wetland for agricultural and rural wastewater processing. This dataset was generated in wet (June) and dry (November) seasons of 2014 by means of surveying 72 various natural ditches in the central Sichuan hilly area, including Yanting, Xichong, Nanchong, Quxian, Shehong, Fengxi, Suining, Zhongjiang, and Santai counties. Sampling and analytical determination of surface water and sediment followed 「Approaches for Water and Wastewater Monitoring and Analysis (4th Edition)」 and 「CERN’s Standard Approaches for Monitoring and Analysis: Indicators for Water Body」. The dataset includes surface water indicators including total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), ammonium, nitrate, total dissolved nitrogen (TDN), total dissolved phosphorus (TDP), and particulate nitrogen and phosphorus, and surface sediment indicators including total carbon, TN, TP, ammonium, nitrate, and C/N ratio. This dataset of nitrogen and phosphorus loads in surface water and sediment can provide a critical reference to the ecological restoration of degraded natural ditches.

Keywords: central Sichuan hilly area; natural ditch; wet season; dry season; water environment; surface water and sediment

數據庫（集）基本信息簡介

數據庫（集）名稱	2014年川中丘陵區自然溝渠乾濕季水體氮磷污染狀況數據集
數據作者	高美榮，汪濤
數據通信作者	汪濤（wangt@imde.ac.cn）
數據時間範圍	2014年6月，2014年11月
地理區域	地理區域：川中丘陵區位於長江上游以北，劍閣、蒼溪、儀隴等縣以南，龍泉山以東，華鎣山以西的腹地，包括9個地市的49個縣市。樣點分布在鹽亭、西充、南充、渠縣、射洪、蓬溪、遂寧、中江、三台等縣市的農村地區
數據量	67 KB
數據格式	*.xlsx
數據服務系統網址	http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/619
基金項目	國家自然科學基金項目（2014），山區自然溝渠反硝化脫氮效率及其影響因素（41371462）；中國科學院關鍵技術人才項目（2017），長江上游典型支流流域水質與水量數據整理與集成。
數據庫（集）組成	本數據集為對川中丘陵區72條自然溝渠水體氮磷含量特徵進行野外調查並進行室內分析整理而成。數據集由3部分數據組成，其一為2014年豐水與枯水期溝渠環境因素調查數據，其二是2014年豐水與枯水期溝渠水質狀況，其三是2014年6月溝渠沉積物氮磷狀況數據，數據文件為一個包含3個sheet表的Excel數據文件。

Dataset Profile

Title	A dataset of water Environmental condition of natural ditches in the central Sichuan hilly area for wet and dry seasons, 2014
Data authors	Gao Meirong; Wang Tao
Data corresponding author	Wang Tao (wangt@imde.ac.cn)
Time range	Jun., 2014; Nov. ,2014
Data volume	67 KB
Data format	*.xlsx
Data service system	http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/619
Sources of funding	The National Natural Sciences Foundation of China (No.41371462) and CAS Key Technology Talent Program
Dataset composition	This dataset consists of data of 72 various natural ditches in the central Sichuan hilly area surveyed in wet (June) and dry (November) seasons of 2014. This dataset is composed of three parts of data: (1) ditch environment factors survey data; (2) water quality data of the ditches; (3) sediment nitrogen and phosphorus condition data. The data file contains three Excel worksheets.

引 言

溝渠是一種常見的連接各個農業區或居民區的地貌類型^[1][2]。作為污染物傳輸的重要通道，溝渠不僅具有輸移功能，而且良好的溝渠系統具有消減污染負荷、淨化水質的功能^[3]。近幾年來，溝渠在面源污染治理中的重要作用受到國內外科學家的高度關注和重視^{[4][5][6][7][8][9][10]}。川中丘陵區位於長江上游以北，劍閣、蒼溪、儀隴等縣以南，龍泉山以東，華鎣山以西的腹地，地勢起伏，包括9個地市的49個縣市。由於降雨徑流長期沖刷，形成了很多自然的排水溝渠，同時為了更好地進行農業生產與泄洪，人們也建造了大量的農田排水溝渠。這些溝渠是連接農業排水、村鎮居民生活廢水與河流湖泊的重要通道，兼顧防洪和服務農業生產雙重功能，同時具有一定的濕地功能。

已有研究發現，該區部分小流域溪流中出現了明顯的水體富營養化現象^[11]，尚無該區域自然溝渠水體氮磷污染的整體狀況。於是，本研究分別於2014年6月（豐水期）和11月（枯水期）對分布在鹽亭、西充、南充、渠縣、射洪、蓬溪、遂寧、中江、三台等縣市的農村地區的72條和44條不同類型的自然溝渠進行調查採樣及室內分析樣品，獲得本數據集。弄清自然溝渠水體氮磷污染狀況，對該區域或類似區域的退化溝渠生態功能恢復提供科學數據支撐，具有重要意義。

圖片

圖1 川中丘陵區溝渠採樣點分布圖

1 數據採集和處理方法

1.1 採樣點布設原則

調查採樣點分布在川中丘陵區的鹽亭、西充、南充、渠縣、射洪、蓬溪、遂寧、中江、三台等縣市的農村地區（圖1）。按隨機調查的方法布設採樣點，沿省道線，每隔10 km左右調查不同類型的溝渠，所選溝渠儘量偏離主道，遠離城市或工業區或畜禽集中養殖區。居民區溝渠主要選擇在農村村落或小型集鎮附近，採樣點一般布置在居民區下游（離居民區至少1 km），避免在污水集中排放點採樣，確定了豐水期和枯水期分別對72條和44條不同類型的自然溝渠進行調查採樣。因為在四川盆地山丘區，11月份是枯水期，很多溝渠已經沒有水流，因此，11月份主要根據6月份的調查數據，選取存在水流的同類型溝渠（旱地溝渠、水田溝渠、居民區溝渠、荒地溝渠等）進行調查。

1.2 樣品採集及野外調查數據獲取

根據勘查確定要調查溝渠後，每個採樣點首先用GPS測記下採樣點的經度、緯度以及海拔高度等相關環境信息，進行記錄並拍照。利用照相法估算植被覆蓋度，同時記錄周邊土地利用類型。溝渠類型按周邊土地利用類型分類，分為旱地溝渠、水田溝渠、居民區溝渠三類。根據溝渠地形確定採樣段面，一般選擇比較均勻的溝渠段面，段面長在50～100 m。利用水樣採集器在所選段面內採集混合水樣（至少5 點混合），並用經過稀硫酸處理並以蒸餾水洗淨的聚乙烯塑料瓶收集500 mL混合水樣。採樣的同時測定水體DO（溶解性氧）、pH、電導率、溫度、流速、水深、水面寬等指標；利用多點法採集溝渠沉積物樣品，採樣深度0～20 cm，每個沉積物樣品皆以採樣點為基礎採集三個點的混合樣，盛放在標註好的塑料自封袋內；採集的水樣放入冷藏箱保存，送回實驗室進行分析，24 h內分析完畢。如果來不及分析，加硫酸酸化到pH＜2，一周內必須分析完畢。

1.3 室內分析及數據數據獲取

樣品採集和分析方法主要參考《水和廢水監測分析方法（第四版）》^[12]與《中國生態系統研究網絡觀測與分析標準方法——水環境要素觀測與分析》^[13]。

水樣帶回實驗室後，首先測定總氮（TN）、總磷（TP）含量，然後經0.45 μm濾膜過濾，利用AA3流動分析儀測定濾液中銨態氮（NH4-N）、硝態氮（NO3-N）、可溶性總氮（DN）、可溶性總磷（DP）含量。水樣的DOC（可溶性有機碳）採用UV消解–紫外比色法測定，TN、DN採用鹼性過硫酸鉀消解–紫外分光比色法測定，NH4-N採用靛酚藍法測定，NO3-N採用紫外分光比色法測定，TP、DP採用過硫酸鉀消解–鉬銻抗比色法測定。顆粒態氮（PN）、顆粒態磷（PP）含量由總氮、總磷含量與可溶性總氮、總磷含量相減而得。

沉積物樣品採集後，鮮樣中的NH4-N、NO3-N採用0.5 M K2SO4浸提–AA3流動分析儀測定（水土比5:1）；沉積物樣品風乾碾磨過100目篩後，採用凱氏定氮法測定全氮含量，採用氫氧化鈉鹼熔法測定全磷含量，採用重鉻酸鉀氧化–油浴加熱法測定有機碳含量。

分析時帶標樣控制分析結果，分析方法及主要儀器見表1。

表1 分析測定指標及使用儀器表

測試指標		方法及使用儀器
水樣	DO、pH、水溫、TDS	HACH便攜式水質測定儀
	DOC	UV消解–紫外比色法測定，AA3流動分析儀
	NH4-N	靛酚藍法，AA3流動分析儀
	NO3-N	紫外分光比色法，AA3流動分析儀
	TN、DN	鹼性過硫酸鉀消煮紫外分光比色法，AA3流動分析儀
	TP、DP	過硫酸鉀消解–鉬銻抗比色法，AA3流動分析儀
沉積物	NH4-N、NO3-N	0.5 M K2SO4浸提，AA3流動分析儀
	TP	氫氧化鈉鹼熔法，紫外分光比色法
	TN	凱氏定氮法，凱氏定氮儀
	OC	重鉻酸鉀氧化–油浴加熱法

2 數據樣本描述

2014年川中丘陵區自然溝渠水體氮磷污染狀況數據集為Excel表格型數據，是一個包含3個表單的1個Excel數據文件，即「2014年川中丘陵區自然溝渠乾濕季水體氮磷污染狀況數據集.xlsx」。數據集由3部分數據組成：（1）2014年豐水與枯水期溝渠環境因素調查數據，該數據主要由野外調查獲取，豐水期和枯水期分別調查溝渠72條和44條，包括有採樣信息、溝渠特徵、溝渠水錶征和溝渠管理等29項調查指標（表2）；（2）2014年豐水與枯水期溝渠水質狀況，室內分析獲得，包括19項溝渠的採樣基礎信息、各形態氮磷溝渠水化學性狀水質及物理性狀水質指標（表3）；（3）2014年豐水期溝渠沉積物氮磷狀況數據，室內分析獲得，包括採樣信息和沉積物氮磷狀況等13項指標（表4）。

表2 2014年豐水與枯水期溝渠環境因素調查

序號	字段名稱	量綱	數據類型	實例
1	採樣地編號		字符型	YTLH001
2	採樣日期		日期	2014-06-12
3	採樣地點		字符型	南充西充太平
4	水樣編號		字符型	WYTLH001
5	地形		字符型	盆地谷地
6	緯度	度	浮點型	30.99558
7	經度	度	浮點型	106.79234
8	海拔	m	整數型	292
9	溝渠周邊土地利用		字符型	水田旱地
10	溝渠形態		字符型	順直型
11	河床地形		字符型	淺灘
12	沖刷狀況		字符型	輕度沖刷
13	溝渠內植物蓋度	%	整數型	80
14	取樣段溝渠長度	m	整數型	1000
15	取樣段溝渠寬度	m	浮點型	1.8
16	取樣段溝渠深度	m	浮點型	3.2
17	水深	cm	浮點型	25.0
18	水面寬	cm	整數型	240
19	流速	m/s	浮點型	0.10
20	水色		字符型	淺棕色
21	濁度		字符型	較混濁
22	透明度		字符型	較高
23	水體形態		字符型	細溝流
24	水體氣味		字符型	輕微臭味
25	蓄水狀況		字符型	有攔水壩
26	植被管理		字符型	無刈割
27	淤泥管理		字符型	無清淤
28	管理模式		字符型	村民自發
29	天氣情況		字符型	晴
30	備註		字符型	其他

表3 2014年豐水與枯水期溝渠水質狀況

序號	字段名稱	量綱	數據類型	實例
1	採樣地編號		字符型	YTLH001
2	採樣日期		日期	2014-06-12
3	採樣地點		字符型	南充西充太平
4	水樣編號		字符型	WYTLH001
5	總磷	mg/l	浮點型	0.321
6	可溶性磷	mg/l	浮點型	0.399
7	總氮	mg/l	浮點型	6.542
8	可溶性氮	mg/l	字符型	8.865
9	銨態氮	mg/l	字符型	7.386
10	硝酸鹽	mg/l	字符型	1.715
11	溶解性氧	mg/l	浮點型	11.20
12	酸鹼度		浮點型	6.78
13	氧化還原電位	mv	浮點型	-37.6
14	電導率	us/cm	整數型	905
15	溶解性總固體	mg/l	浮點型	469
16	水體溫度	℃	浮點型	24.7
17	亞硝酸鹽	mg/l	浮點型	0.215
18	磷酸鹽	mg/l	浮點型	0.003
19	可溶性有機碳	mg/l	浮點型	3.729
20	備註		字符型	其他

表4 2014年6月溝渠沉積物氮磷狀況

序號	字段名稱	量綱	數據類型	實例
1	樣地編號		字符型	YTLH001
2	採樣日期		日期	2014-06-12
3	採樣地點		字符型	南充西充太平
4	溝渠周邊土地利用		字符型	WYTLH001
5	沉積物樣品編號		字符型	盆地谷地
6	顏色		字符型	黑色
7	厚度	cm	整數型	8
8	有機碳	g/kg	浮點型	16.9926
9	總氮	g/kg	浮點型	7.7125
10	硝態氮	mg/kg	浮點型	1.2336
11	銨態氮	mg/kg	浮點型	2.8933
12	總磷	g/kg	浮點型	1.0809
13	碳氮比		浮點型	2.4097
14	備註		字符型	其他

3 數據質量控制和評估

針對原始觀測數據和實驗室分析的數據，數據質量控制過程包括對源數據的檢查整理、單個數據點的檢查、數據計算和入庫，以及元數據的編寫、檢查和入庫。對源數據的檢查包括文件格式化錯誤、存儲損壞等明顯的數據問題以及文件格式、字段標準化命名、字段量綱、數據完整性等。單個數據點的檢查中，主要針對異常數據進行修正、剔除。在2014年豐水與枯水期溝渠水質狀況數據表中，6月採集的樣品未進行亞硝酸鹽、磷酸鹽和可溶性有機碳測試分析，11月份的樣品對溶解性氧和氧化還原電位未測試分析，這是初始實驗設計指標與後來的科研實驗分析中確定的指標有差異的表現。初始設計沒有亞硝酸鹽、磷酸鹽和可溶性有機碳指標，所以在6月的測試中沒有數據，在後續研究的應用中討論有必要完善這三項指標，而且調整了溶解性氧和氧化還原電位。

本數據集為國家基金項目資助野外觀測和室內分析獲取，針對研究目標，在數據用於分析統計之前，進行了系列觀測和分析過程中的質量控制。野外調查和觀測階段，由科研人員帶隊，專業人員進行觀測和觀測儀器維護工作。室內分析時帶標樣控制分析結果。數據整理和入庫過程的質量控制方面，主要分為兩個步驟：（1）進行了各種源數據的集成、整理、轉換、格式統一；（2）通過一系列質量控制方法，去除隨機及系統誤差。使用的質量控制方法，包括極值檢查、內部一致性檢查。

4 數據使用方法和建議

在我國山區，特別是四川盆地山地丘陵區，排水溝渠縱橫交錯，是連接農業排水、村鎮居民生活廢水與河流湖泊的重要通道。作為污染物質傳輸的重要通道，溝渠不僅起到了輸移功能，而且良好的溝渠系統能起到消減污染負荷、淨化水質的功能。通過對川中丘陵區不同類型自然溝渠的調查與採樣分析，弄清自然溝渠水體氮磷污染狀況，並進行綜合評價，以期為退化溝渠生態功能恢復提供科學依據。

項目組基於本數據集已發表SCI論文1篇，CSCD論文1篇^[14][15]；基於該研究完成培養2名碩士研究生的學位論文。現在經過整理將存儲在Science Data Bank（http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/619）上，以期为类似领域研究提供区域数据。

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數據引用格式

高美榮, 汪濤. 2014年川中丘陵區自然溝渠乾濕季水體氮磷污染狀況數據集[DB/OL]. Science Data Bank, 2018. (2018-06-21). DOI: 10.11922/sciencedb.619.