2006–2010 年胶州湾水文和化学环境因子监测数据集

赵增霞，孙晓霞,4，赵永芳，张光涛,4*

1. 中国科学院海洋研究所，山东胶州湾海洋生态系统国家野外科学观测研究站，青岛 266071

2. 青岛海洋科学与技术国家实验室，海洋生态与环境科学功能实验室，青岛 266071

3. 中国科学院海洋大科学研究中心，青岛 266071

4. 中国科学院大学，北京 100049

数据库（集）基本信息简介

数据库（集）名称 2006–2010 年胶州湾水文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（35°55′–36°18′N，120°04′–120°23′E） 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）；国家重点研发计划（2017YFE0111100）；中国科学院战略性先导科技专项（A类）（XDA23050401）。 数据库（集）组成 数据集共包括5个数据文件，它们分别为：2006年胶州湾水文和化学环境因子监测数据集.xls，数据量54 KB；2007年胶州湾水文和化学环境因子监测数据集.xls，数据量 55KB；2008年胶州湾水文和化学环境因子监测数据集.xls，数据量 56KB；2009年胶州湾水文和化学环境因子监测数据集.xls，数据量 56KB；2010年胶州湾水文和化学环境因子监测数据集.xls，数据量 55KB。

引 言

胶州湾位于黄海西岸，面积约372 km2，平均水深约7 m，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的重要指标。目前已有大量关于胶州湾营养盐等环境因子变化研究[1-5]。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，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，对胶州湾及邻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。

近些年，青岛市不断加强胶州湾海洋生态保护。尤其是2008 年奥运会前后，青岛市确立了“环湾保护、拥湾发展”的战略规划，并出台了一系列城市管理措施。强化环湾生态建设和保护，对环湾河流进行生态整治，并在胶州湾沿岸设立多个污水处理厂，水质实现持续改善。但对2000 年后胶州湾营养盐浓度分布和变化趋势的研究尚无后续集中报道。本数据集所提供的2006–2010 年胶州湾及邻近海域生态环境因子的监测数据，为了解2000 年后胶州湾营养盐变化趋势的研究提供了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邻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 年调查的水体水文和化学环境因子数据资料。目标范围是在35°59′–36°11′N，120°09′–120°25′E（图1），在2006–2010 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，共4 个航次），获取胶州湾及邻近海域水温、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。

1 数据采集和处理方法

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）分别对胶州湾及邻近海域（35°59′–36°11′N，120°09′–120°25′E）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。

图1 胶州湾常规调查站位图

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（容积500 ml 高密度聚乙烯瓶）中。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，日本ALEC 电子公司）现场测得。

五项营养盐使用营养盐自动分析仪（SKALAR 流动分析仪，荷兰SKALAR 公司；QuAAtro，德国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 胶州湾及邻近海域样品分析使用仪器及质量控制表

2 数据样本描述

2006–2010 年胶州湾水文和化学环境因子监测数据集，为Excel 表格型数据。包含5 个Excel 数据文件，分别为2006 年胶州湾水文和化学环境因子监测数据集.xls、2007 年胶州湾水文和化学环境因子监测数据集.xls、2008 年胶州湾水文和化学环境因子监测数据集.xls、2009 年胶州湾水文和化学环境因子监测数据集.xls 和2010 年胶州湾水文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 年胶州湾及邻近海域水体水文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

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，依据国标GB 17378.4-2007[6]中的方法进行质量控制，详见表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差异；重复样品的检测中，出现样品值与平均值的差异大于3倍标准偏差等。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（调查时间为季度月中旬且均在白天进行），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邻近海域水质变化趋势。依托本数据集，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爆发的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 年胶州湾及邻近海域水文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了可靠的数据。

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展示。

图2 2006 年2 月胶州湾及邻近海域表层温度和磷酸盐分布

致 谢

本数据集得到中国科学院海洋研究所胶州湾生态系统研究站的大力支持和帮助，感谢参加胶州湾站长期监测采样工作的工作人员、在学研究生和毕业研究生。感谢中国科学院海洋研究所“创新号”科学考察船所有成员的支持。

数据作者分工职责

赵增霞（1976—），女，山东德州人，硕士，高级工程师，研究方向为海洋生态学。主要承担工作：样品采集、样品测定分析、数据处理、数据集编制和数据质量控制。

孙晓霞（1973—），女，山东荣成人，博士，研究员，研究方向为海洋生态学。主要承担工作：调查总体方案和技术设计、数据处理。

赵永芳（1983—），女，山东临沂人，硕士，工程师，研究方向为数据管理和质量控制。主要承担工作：数据管理、数据质量控制和评估。

张光涛（1976—），男，山东东营人，博士，研究员，研究方向为海洋生态学。主要承担工作：调查总体方案和技术设计、数据质量控制。