2006–2010年胶州湾水体物理和化学环境因子监测数据集

中国生态系统研究网络CERN专题 I 区论文（评审中） • 版本 ZH2

Physical and chemical monitoring dataset of pelagic environment in Jiaozhou Bay during 2006 – 2010

赵增霞，孙晓霞，赵永芳，张光涛

Zhao Zengxia, Sun Xiaoxia, Zhao Yongfang, Zhang Guangtao

DOI: 10.11922/csdata.2019.0045.zh
PID: 21.86101.1/csdata.2019.0045.zh
: 10.11922/sciencedb.838

： 2019 - 08 - 29

： 2019 - 09 - 26

603 1 0

摘要&关键词

摘要：本数据集整理了2006–2010年胶州湾生态系统研究站10个常规监测站点的水文和水化学资料，包括7个监测指标（水温、盐度、氨氮、硝酸盐、磷酸盐、硅酸盐、亚硝酸盐），按标准水层、季度月（2、5、8和11月）采集的1216个样品的分析结果。针对调查和分析手段，采用国标方法、国际规范的数据处理方法和质量控制体系，对监测的环境因子数据进行整理和质量控制。作为该海域系统完整性良好的数据集，可在空间和时间尺度上对水体理化环境变异进行解析，为胶州湾及临近海域生态系统健康评价和环境治理提供科学依据和数据支撑。

关键词：胶州湾；水体环境；生态系统；长期监测

Abstract & Keywords

Abstract: This dataset is built from physical and chemical data archives of the Jiaozhou Bay Marine Ecosystem Research Station during 2006-2010. Covering seven parameters (water temperature, salinity, ammonia nitrogen, nitrate, phosphate, silicate, nitrite), it contains analysis data from 1216 samples collected quarterly in standard depth layers at 10 routine monitoring sites in the Jiaozhou Bay. Data quality control was carried out during sampling and analyzing processes following general national and international standards. The system integrity of this dataset favors interpretation of environmental variabilities on temporal and spatial scales, and provides scientific and data support for ecosystem health evaluation and environment protection in the Jiaozhou Bay.

Keywords: Jiaozhou bay; water chemistry; ecosystem; long-term observation

数据库（集）基本信息简介

数据库（集）名称	2006–2010年胶州湾水体物理和化学环境因子监测数据集
数据作者	赵增霞、孙晓霞、赵永芳、张光涛
数据通信作者	张光涛（gtzhang@qdio.ac.cn）
数据时间范围	2006–2010年
地理区域	胶州湾（北纬35°55′–36°18′，东经120°04′–120°23′）
数据量	276 KB
数据格式	*.xls
数据服务系统网址	http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/838
基金项目	科技基础性工作专项（2013FY111100-03）；中国科学院战略性先导科技专项（A类）（XDA23050401）；国家重点研发计划（2017YFE0111100）。
数据库（集）组成	数据集共包括5个数据文件，它们分别为：2006年胶州湾水体物理和化学环境因子监测数据集.xls，数据量54 KB；2007年胶州湾水体物理和化学环境因子监测数据集.xls，数据量 55KB；2008年胶州湾水体物理和化学环境因子监测数据集.xls，数据量 56KB；2009年胶州湾水体物理和化学环境因子监测数据集.xls，数据量 56KB；2010年胶州湾水体物理和化学环境因子监测数据集.xls，数据量 55KB。

Dataset Profile

Title	Physical and chemical monitoring dataset of pelagic environment in 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	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 (No. 2013FY111100-03); Strategic Priority Research Program of the Chinese Academy of Sciences (XDA23050401); National Key Research and development program of China (2017YFE0111100).
Dataset composition	The dataset consists of the following five files: Physical and chemical monitoring dataset of pelagic environment in Jiaozhou Bay in 2006.xls, with a data volume of about 54 KB; Physical and chemical monitoring dataset of pelagic environment in Jiaozhou Bay in 2007.xls, with a data volume of about 55 KB; Physical and chemical monitoring dataset of pelagic environment in Jiaozhou Bay in 2008.xls, with a data volume of about 56 KB; Physical and chemical monitoring dataset of pelagic environment in Jiaozhou Bay in 2009.xls, with a data volume of about 56 KB. Physical and chemical monitoring dataset of pelagic environment in Jiaozhou Bay in 2010.xls, with a data volume of about 55 KB.

引言

胶州湾位于黄海西岸，面积约372 km²，平均水深约7 m，胶州湾是我国近海一个典型的半封闭型海湾。胶州湾集城市建设、工农业发展、港口、大型海洋工程建设、旅游和水产养殖于一身，也经常被誉为青岛市的“母亲湾”。环湾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，这些河流将胶州湾周围区域工农业生产过程中产生的大量污染物带入胶州湾，因此胶州湾既受到大的海洋环境变化和气候变化的影响，也受到人类活动的强烈影响，是开展生态系统对多重压力响应的理想场所^[1-2]。

针对气候变化和人类活动影响，海水水温、盐度、营养盐等环境因子是海湾生态系统监测重要指标。目前已有大量关于胶州湾营养盐等环境因子变化研究^[1,2,3,4,5]。对胶州湾自20世纪60年代以来40余年营养盐浓度的调查和研究资料表明，近几十年来胶州湾各项营养盐浓度都呈现增加趋势，但不同种类营养盐浓度变化的时期并不相同^[3]。根据1962–1998年的调查结果表明，胶州湾无机N和P浓度分别增加了3.9倍和1.4倍，硅酸盐的浓度保持在一个很低的水平。胶州湾营养盐结构已经从比较平衡到不平衡。N和P作为胶州湾浮游植物限制因子的可能性已经减少或者消失，硅限制已经增加^[4]。2000年以后硝酸盐和亚硝酸盐含量的上升趋势尤为显著。总溶解无机氮中不同氮源的组成比例发生改变，2000年后氨氮在总溶解无机氮中所占的比例逐渐降低，硝酸盐所占比例逐渐增加^[3]。而在胶州湾东北部养殖海区现场调查结果表明，该海域主要受到无机N、P污染^[5]。目前，对胶州湾及临近海域连续监测调查研究集中在20世纪60年代至2000年前后，尚无后续胶州湾环境因子变化研究的集中报道。胶州湾及临近海域生态环境因子长时间序列的监测数据，为了解我国海湾生态系统的动态变化，维护海湾生态系统健康、海洋环境可持续发展，加深对海洋生态系统演变规律的研究等提供科学依据和基础数据支撑。

胶州湾站自1991年建站以来，一直连续进行胶州湾及临近海域的生态环境调查。本数据集为胶州湾10个常规监测站2006–2010年调查的水体物理和化学环境因子数据资料。目标范围是在北纬35°59′–36°11′，东经120°09′–120°25′（图1），在2006年到2010年完成共计20个航次的生态环境科学考察（每年2月、5月、8月和11月各4个航次），获取胶州湾及临近海域水温、盐度、五项营养盐等样品和数据，为探讨研究全球气候变化和人类活动对胶州湾生态系统影响等科学问题提供可靠的数据支持。

图1 胶州湾常规调查站位图

1 数据采集和处理方法

1.1 数据采集方法

胶州湾站于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）分别对胶州湾及临近海域（35°59′–36°11′，120°09′–120°25′）进行了20个航次的生态环境综合调查，中国科学院海洋研究所“创新号”科学考察船执行调查。20个航次（每航次10个站位）共成功获取1216个环境因子样品。涉及胶州湾站10个常规监测站点，站名分别为JZB01-JZB10，其中JZB01-JZB06位于湾内，JZB07-JZB09位于湾口位置，JZB10位于湾外位置。

航次水样采集与样品预处理严格按照《海洋调查规范》^[7]方法执行质量保证和质量控制，水样用卡盖式采水器采上甲板后，五项营养盐样品合并装于同一个水样瓶中，为容积500 ml高密度聚乙烯瓶，用少量水样洗涤水样瓶二次，装取500 ml水样。现场经孔径0.45 μm的醋酸纤维滤膜（使用前用体积分数为1%的盐酸浸泡12小时后，用蒸馏水洗至中性，浸泡于蒸馏水中待用）过滤于100 ml样品瓶中冷冻保存。水样瓶和样品瓶均事先在体积分数为1%的盐酸中浸泡7天后蒸馏水冲洗至中性，烘干待用；水温和盐度由CTD（AAQ1183-1F，ALEC电子公司）现场测得。

1.2 数据预处理

五项营养盐使用营养盐自动分析仪（荷兰SKALAR流动分析仪）和（QuAAtro，Bran+Luebbe公司）测定；硝酸盐用镉铜还原后重氮–偶氮法，亚硝酸盐用重氮–偶氮法，氨氮用水杨酸钠法和靛酚兰法，磷酸盐用磷钼蓝法，硅酸盐用硅钼蓝法（表1）。

表1 胶州湾及临近海域样品分析使用仪器及质量控制表

项目	分析方法	使用仪器	质量控制
水温	温盐深仪（CTD）法	AAQ1183-1F	CTD每年校核
盐度	温盐深仪（CTD）法	AAQ1183-1F	CTD每年校核
氨氮	水杨酸钠法和靛酚兰法	SKALAR 和QuAAtro流动分析仪	分析时带标样控制分析结果
硝酸盐	镉铜还原后重氮–偶氮法	SKALAR 和QuAAtro流动分析仪	分析时带标样控制分析结果
亚硝酸盐	重氮–偶氮法	SKALAR 和QuAAtro流动分析仪	分析时带标样控制分析结果
硅酸盐	硅钼蓝法	SKALAR 和QuAAtro流动分析仪	分析时带标样控制分析结果
磷酸盐	磷钼蓝法	SKALAR 和QuAAtro流动分析仪	分析时带标样控制分析结果

2 数据样本描述

2006–2010年胶州湾水体物理和化学环境因子监测数据集，为Excel表格型数据。包含五个Excel数据文件，分别为2006年胶州湾水体物理和化学环境因子监测数据集.xls、2007年胶州湾水体物理和化学环境因子监测数据集.xls、2008年胶州湾水体物理和化学环境因子监测数据集.xls、2009年胶州湾水体物理和化学环境因子监测数据集.xls和2010年胶州湾水体物理和化学环境因子监测数据集.xls。数据集参数包括调查项目名称、调查单位名称、调查海区、船名、站位、经度、纬度、采样日期、站位水深、各站位水深分层、各站位分层水温、盐度、分层五项营养盐含量。表2列出了数据集中各参数的名称、单位等信息。在2006–2010年胶州湾及临近海域水体物理和化学环境因子监测数据中，个别站点的部分指标如硅酸盐、磷酸盐等因人工采样差异和仪器故障等原因存在数据项缺失情况。

表2 数据参数和样例数据

序号	参数	说明	单位	样例数据
1	调查项目名称	调查航次的名称	-	2006年2月胶州湾及临近海域常规调查
2	调查单位名称	参加调查航次的单位	-	中国科学院海洋研究所
3	海区	调查的海区	-	胶州湾
4	船名	调查船名称	-	创新号
5	站号	调查站位名称	-	JZB09
6	经度	调查站位的经度	E	120º17′12″
7	纬度	调查站位的纬度	N	36º01′48″
8	采样日期	站位调查的日期	-	2006-02-01
9	站位水深	调查站位的水深	M	40
10	站位水深分层	调查站位的水深分层0米	M	0
11	站位水深分层	调查站位的水深分层10米	M	10
12	站位水深分层	调查站位的水深分层20米	M	20
13	站位水深分层	调查站位的水深分层底层	M	38
14	水温	调查站位各层水温	℃	3.62
15	盐度	调查站位各层盐度	‰	31.05
16	磷酸盐	磷酸盐的含量	μmol/L	0.28
17	硅酸盐	硅酸盐的含量	μmol/L	0.01
18	硝酸盐	硝酸盐的含量	μmol/L	1.10
19	亚硝酸盐	亚硝酸盐的含量	μmol/L	0.10
20	氨氮	氨氮的含量	μmol/L	0.14

3 数据质量控制和评估

为了从样本来源控制数据质量，进行的质量保证依据国标GB/T 12763.4-2007^[7]方法，内容主要包括：航次前采样仪器设备检定和调查技术人员的业务培训；调查现场和海上实验室科学管理；采样与样品预处理全过程的质量控制。针对胶州湾站开展的常规监测环境因子项目，在监测、样品分析阶段，由长期工作在胶州湾站的专职人员进行监测和仪器设备使用、维护，进行的质量保证依据国标GB 17378.4-2007^[6]方法，质量控制方法见（表1）。

针对原始观测数据和实验室分析数据，数据质量控制过程包括对原始观测数据的检查整理、单个数据的检查、数据的整编。对原始观测数据的检查包括文件格式、字段标准化命名、字段量纲、数据完整性等；在单个数据点的检查中，主要针对异常数据进行修正、剔除。方法为依据原始记录包括航次调查报告、站位表、现场海况记录、现场采样记录、实验室分析测试记录表等，对异常数据进行剔除。其中异常数据包括：现场采样记录表明样品采集时，海况较差，样品可能受轻微扰动，且测定所得数据较历史数据出现明显突跃；样品重复之间数值差异巨大等。在数据整编质量控制方面，在对源数据进行各种集成、整理、转换和格式统一基础上，通过一系列质量控制方法，去除随机和系统误差。使用的质量控制方法，包括极值的检查、内部一致性检查，以保障数据的质量。纸质资料录入完成后，进行核对，保证资料不漏、不错、不重。本文中所提供的1261个样品的数据是剔除异常站位，经过数据质量控制和评估后的数据。

4 数据价值

系统完整性是本数据集最重要的特征，数据来自固定站位、固定频率、固定时间（调查时间为季度月上旬且均在白天进行），完全符合国内通行调查规范且没有时间和空间点的缺失。数据可用于季节变化、垂直变化、空间差异的分析，可以准确全面地反映胶州湾及临近海域水质变化趋势。依托该数据集，可以开展海水水质评价、潜在性富营养化评价等海洋业务化管理工作，也为了解我国海湾生态系统的动态变化，维护海湾生态系统健康、海洋环境可持续发展，加深对海洋生态系统演变规律的研究等提供科学依据和基础数据支撑。尤其值得一提的是，该时间段内发生了浒苔绿潮开始、北京奥运会帆船赛等重大环境和生态事件，对于系统了解其起源和效应具有不可替代的作用。

5 数据使用方法和建议

本数据集为2006–2010年胶州湾及临近海域水体物理和化学环境因子的调查数据，历经5年20个航次的数据积累，为了解我国海湾生态环境和生态系统的长期变化、海湾生态系统的健康发展等海洋科学研究工作提供可靠的数据。

为方便读者使用，我们提供了数据集的xls电子资料，用户可直接使用Microsoft Excel程序浏览和使用。在此数据基础上，可绘制各环境因子在胶州湾的分布图。图2以2006年2月表层温度和磷酸盐含量分布图为例。