2011–2018 年兴凯湖水体物理和化学指标监测数据集

路永正，邹元春，赵志春，张童

1.中国科学院东北地理与农业生态研究所，黑龙江兴凯湖湖泊湿地生态系统国家野外科学观测研究站，长春 130102

引 言

兴凯湖位于黑龙江省鸡西市境内，是中俄最大的界湖。我国境内湖体地理坐标为132°0′–132°51′E，45°3′–45°21′N。兴凯湖由大、小两湖组成，中间隔着一条10 余米高的沙岗，两湖以湖岗上的第一、二泄洪闸和新开流相通。小兴凯湖总面积176 km2，蓄水量3×108m3。大兴凯湖正常水位时湖面面积为4010 km2。其中，中国一侧约1080 km2，总储水量约240～260×108m3。

小兴凯湖的主要补给水源为穆棱河，约占小兴凯湖入湖量的70%，也是兴凯湖地区的最大污染源。兴凯湖唯一的出水口是松阿察河，同时也是中俄界河，是乌苏里江的源头之一[1]。从20 世纪中期以来，一方面农业的快速发展导致兴凯湖水体污染、富营养化程度加剧和生态服务功能下降[2-3]；另一方面，流域内有大量的生活污水、矿业生产废水等排入到穆棱河等兴凯湖入湖河流之中，造成兴凯湖、尤其是小兴凯湖水质污染，水体已达到Ⅳ-Ⅴ类程度[4]。2012 年，兴凯湖借助国家良好湖泊保护项目实施兴凯湖流域综合治理工程，通过点源治理、河道清淤、人工湿地建设和湿地恢复等手段，使穆棱河和兴凯湖的生态环境逐步得到改善。

兴凯湖作为国际界湖，系统开展水环境变化监测，对兴凯湖湿地水文过程与结构功能变化研究[5]、流域环境治理和乌苏里江中俄流域生态安全的保障具有重要的科学意义。黑龙江兴凯湖湖泊湿地生态系统国家野外科学观测研究站（原中国科学院兴凯湖湿地生态研究站，简称兴凯湖站）于2011年开始，在大小兴凯湖共布设10 个采样点对大小兴凯湖水环境进行长期定位观测。本数据集主要介绍了2011–2018 年连续观测的水质理化指标数据集，与其他水环境数据集相比[6-7]，数据系列较长，获得数据完整，且采样点布设综合考虑到水文连通情况、区域农业及旅游业的污染源状况，可以用来分析小兴凯湖的污染物输出总量、面源的污染特征及程度。本数据集成果进行开放共享，以期服务更多科研人员和政府机构，为相关科学研究及管理决策提供数据支持，充分发挥数据的价值。

1 数据采集和处理方法

根据区域的水文条件及污染源情况，兴凯湖站在大小兴凯湖共布设了10 个水质采样点（如图1所示），具体坐标见表1。2011–2018 年间每年5 月份和9 月份进行样品采集。测试指标包括物理和化学指标，物理指标包括水温、pH、电导率和矿化度4 项；化学指标包括总氮、总磷、化学需氧量、总有机碳等15 项。

表1 兴凯湖站采样点信息Table 1 Information of sampling sites in Xingkai Lake

图1 兴凯湖水质监测点示意图Figure 1 Water quality monitoring sites in Xingkai Lake

1.1 兴凯湖水体物理指标

兴凯湖站2011–2018 年水体数据集的物理指标中水温、pH 和电导率采用手持式水质测定仪（TE-1800 型）测定，矿化度采用重量法测定，测定方法和引用标准见表2。

表2 兴凯湖水体物理指标检测方法Table 2 The measurement method for water physical indexes of Xingkai Lake

1.2 兴凯湖水体化学指标

兴凯湖站2011–2018 年水体化学指标的分析方法及引用文件详见表3。

表3 兴凯湖水体分化学指标检测方法Table 3 the measurement method for water chemical index of Xingkai Lake

2 数据样本描述

本数据集共有8 个EXCEL 表格，按照年份命名为“XX 年兴凯湖站水体监测数据.xlsx”。（表4）。

表4 2011–2018 年兴凯湖水体监测数据表内容Table 4 The caption of water quality monitoring data of Xingkai Lake (2011–2018)

3 数据质量控制和评估

按照《水质采样技术规程》要求[13]，对采样瓶清洗、采样深度、现场记录、样品保存及运输等环节严格进行质量控制，减少采样过程中带来的误差。

样品采集、运输及分析过程要求在7 天内完成。实验室内数据分析参照《水质分析方法国家标准汇编》[8]、《水质分析方法》[9]等国家或行业的标准分析方法执行，采用空白样、平行样、密码样等方法对采样分析过程进行质量控制。平行样质控方法中每10 个样品测定一组平行样，要求平行双样相对偏差小于2%～20%（与样品浓度水平相关）。发现异常值后重新检查原始数据，并进行重新测定，保证获得的数据的准确性。另外，通过对本数据集中的数据水质指标时间关系及水质指标间的定量关系检验，并与地方环保部门监测数据比对，均表明所得数据结果可靠。

从图2 中可以看出，从2014 年开始，小兴凯湖TN 和TP 的含量均有明显降低，TN 含量大多可以达到Ⅲ类水，TP 含量基本保持在Ⅳ类水水平，较以前水质有明显的改善。图中结果也可以看出所得数据的连续性及一致性。由于兴凯湖水质受人为干扰较大，并且采样点布设也重点关注易受到影响区域，建议数据使用时应考虑到各采样点的水文条件及水田耕种时的用排水情况。

图2 2011–2018 年小兴凯湖3 个采样点5 月份TN 和TP 的年际变化Figure 2 Inter-annual variability of TN and TP in May in three sampling sites of Small Xingkai Lake from 2011 to 2018

4 数据价值

本数据集是根据兴凯湖水文特性及污染特征取得的长序列的水环境数据，反映了兴凯湖水质在人为干扰中的剧烈变化过程，可以为兴凯湖流域的水环境综合治理提供参考。同时对该区开展湖泊沼泽湿地的过程和功能、湿地修复等方面的研究提供良好的数据支持。此外，兴凯湖作为中俄界湖，水环境数据集也可服务两国对界湖管理与保护提供支撑。

数据作者分工职责

路永正（1970—），男，副研究员，研究方向为湿地水文及水环境。主要承担工作：野外调查与论文撰写。邹元春（1981—），男，研究员，研究方向为湿地生态。主要承担工作：数据集的质量控制。赵志春（1971—），男，高级工程师，研究方向为湿地生态过程。主要承担工作：样品采集。张童（1994—），男，助理工程师，研究方向为人工湿地净化。主要承担工作：室内实验分析。