2011–2018年兴凯湖水体物理和化学指标监测数据集 - 中国科学院计算机网络信息中心

生态系统国家野外站历史数据整编专题 II 区论文（已发表） • 版本 ZH2 Vol 8 (4) 2023

2011–2018年兴凯湖水体物理和化学指标监测数据集

A dataset of water physical and chemical properties in Xingkai Lake from 2011 to 2018

路永正，邹元春，赵志春，张童

LU Yongzheng, ZOU Yuanchun, ZHAO Zhichun, ZHANG Tong

DOI: 10.11922/11-6035.csd.2023.0080.zh
CSTR: 32001.14.11-6035.csd.2023.0080.zh
: 10.57760/sciencedb.07674

： 2023 - 03 - 09

： 2023 - 07 - 27

： 2023 - 05 - 12

： 2023 - 08 - 22

map

5000 22 0

摘要&关键词

摘要：兴凯湖是中俄最大的界湖，其水环境质量与跨地区生态安全密切相关。本数据集整理了2011–2018年5月份和9月份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的10个常规监测点水质的理化指标数据，包括4项物理指标（水温、pH值、电导率、矿化度）15项化学指标（钠离子、总氮、总磷及化学需氧量等）。所获得数据从样品采集、样品保存与运输及室内分析过程严格采用了国家标准规范和质量控制体系，可以为兴凯湖水质的动态变化过程提供信息。本数据集可以为兴凯湖区域地表水文过程与湿地结构功能关系研究、流域综合治理及中俄流域生态安全保障方面提供基础数据支撑。

关键词：兴凯湖；水质；物理和化学指标；监测数据

Abstract & Keywords

Abstract: Xingkai Lake is the largest boundary lake between China and Russia, and its water quality is closely related to cross-regional ecological security. In this paper, we collected the physical and chemical properties of water quality sampled in May and September at 10 monitoring sites of Xingkai Lake wetland ecosystem national observation and research station in Heilongjiang Province from 2011 to 2018. The dataset covers 4 physical parameters (water temperature, pH, conductivity and salinity) and 15 chemical parameters (sodium ion, total nitrogen, total phosphorus and chemical oxygen demand etc.). The data acquire through the collection, storage and transportation of samples as well as the subsequent laboratory analysis adhere rigorously to national standards and quality control systems. The dataset is expected to provide information on the dynamic processes of water quality in Xingkai Lake, and contribute basic data support for the study of the relationship between wetland hydrological processes and structure and function in Xingkai Lake, integrated watershed management, and ecological security of the China and Russia boundary lake.

Keywords: Xingkai Lake; water quality; physical and chemical parameters; observation data

数据库（集）基本信息简介

数据库（集）名称	2011–2018年兴凯湖水体物理和化学指标监测数据集
数据作者	路永正，邹元春，赵志春，张童
数据通信作者	路永正（luyz@iga.ac.cn）
数据时间范围	2011–2018年
地理区域	黑龙江省东南部的鸡西市, 大兴凯湖与小兴凯湖
生态系统类型	湖泊生态系统
数据量	258 KB
数据格式	*.xlsx
数据服务系统网址	https://doi.org/10.57760/sciencedb.07674
基金项目	科技基础资源调查专项(2021FY100704)；中国科学院东北地理与农业生态研究所青年科学家小组项目(2022QNXZ01)；“一带一路”国际科学组织联盟专题联盟(ANSO-PA-2020-14)
数据库（集）组成	本数据集共包括8个xlsx文件，分别为兴凯湖站2011–2018年水体观测数据，其中物理要素指标4项（水温、pH值、电导率、矿化度）和化学要素指标15项（总氮、总磷、化学需氧量、总有机碳等）。

Dataset Profile

Title	A dataset of water physical and chemical properties in Xingkai Lake from 2011 to 2018
Data corresponding author	LU Yongzheng, ZOU Yuanchun, ZHAO Zhichun, ZHANG Tong
Data authors	LU Yongzheng (luyz@iga.ac.cn)
Time range	2011–2018
Geographical scope	Jixi City, southeast of Heilongjiang Province, Xingkai Lake
Ecosystem type	Lake ecosystem
Data volume	258 KB
Data format	*.xlsx
Data service system	https://doi.org/10.57760/sciencedb.07674
Sources of funding	The National Fundamental Project of Science and Technology of China (2021FY100704); Young Scientist Group Project of Northeast Institute of Geography and Agroecology, Chinese Academy of Sciences (2022QNXZ01); the Professional Association of the Alliance of International Science Organizations (ANSO-PA-2020-14)
Dataset composition	The dataset consists of eight “xlsx” files, including 4 physical parameters (water temperature, pH, conductivity, salinity) and 15 chemical parameters (total nitrogen, total phosphorus, Chemical oxygen demand and total organic carbon etc.).

map

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1080km²，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。

图1 兴凯湖水质监测点示意图

Figure 1 Water quality monitoring sites in Xingkai Lake

表1 兴凯湖站采样点信息

采样点名称	经度°（东经）	纬度°（北纬）	采样点代表性说明
XKL1#	132.2224	45.2355	流入小兴凯湖河流及排干
XKL2#	132.2245	45.2207	小兴凯湖中心区域
XKL3#	132.1903	45.2039	小兴凯湖西侧旅游服务区域
XKL4#	132.2207	45.2051	小兴凯湖主要旅游景区
XKL5#	132.3455	45.1904	小兴凯湖出水口
XKL6#	132.4323	45.1556	小兴凯湖出水口
XKL7#	132.1827	45.2036	流入大兴凯湖农田用排水排干
XKL8#	132.4300	45.1526	大兴凯湖入水口
XKL9#	132.3443	45.1835	大兴凯湖入水口
XKL10#	132.2208	45.2030	大兴凯湖主要旅游景区

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

分析项目	分析方法	测量范围	规范性引用文件
水温	便携式水质分析仪	-5–70 ℃	GB13195-91^[8]
pH值	便携式水质分析仪	0–14	GB6920-86^[8]
电导率	便携式水质分析仪	0–20000 μscm^-1	SL78-1994^[9]
矿化度	重量法	≥10 mgL^-1	SL79-1994^[9]

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

分析项目	分析方法	测量范围（ mgL^-1）	方法检出限（ mgL^-1）	规范性引用文件
钠离子	原子吸收分光光度法	0.01–2.0	0.01	GB 11904-89^[8]
镁离子	原子吸收分光光度法	0.01–0.6	0.01	GB 11905-89^[8]
钾离子	原子吸收分光光度法	0.05–4.0	0.02	GB 11904-89^[8]
钙离子	原子吸收分光光度法	0.1–6.0	0.05	GB 11905-89^[8]
氯化物	硝酸汞滴定法	2.5–500	1.0	GB 11896-89^[8]
硫酸盐	EDTA滴定法	10–200	10.0	SL 85-1994^[9]
化学需氧量	重铬酸钾法	≥4.0	4.0	GB 11914-89^[8]
总有机碳	非色散红外吸收法	≥0.5	0.1	GB 13193-91^[8]
无机碳	非色散红外吸收法	≥0.5	0.1	GB 13193-91^[8]
总磷	流动注射-钼酸铵分光光度法	0.02–1.0	0.01	HJ671-2013^[10]
磷酸盐	分光光度法	0.2–2.0	0.1	GB 9727- 88^[8]
硝酸盐氮	分光光度法	0.32–4.0	0.2	SL 84-1994^[9]
氨氮	流动注射-水杨酸分光光度法	0.16–10.0	0.01	HJ 665-2013^[11]
亚硝酸盐氮	分光光度法	0.003–0.2	0.001	GB 7493-87^[8]
总氮	流动注射-盐酸萘乙二胺分光光度法	0.16–10.0	0.04	HJ 667-2013^[12]

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

字段名称	量纲	数据类型	实例
经度	°	浮点型	132.2245°
纬度	°	浮点型	45.2207°
年		短整型	2013
月		短整型	5
采样点代码		字符型	XKL5#
采样点名称		字符型	兴凯湖站地表水水质监测点
水温	℃	浮点型	16.1
电导率	μscm^-1	浮点型	456.2
pH		浮点型	6.99
矿化度	mgL^-1	浮点型	147
钠离子	mgL^-1	浮点型	12.87
镁离子	mgL^-1	浮点型	5.24
钾离子	mgL^-1	浮点型	2.95
钙离子	mgL^-1	浮点型	19.12
氯化物	mgL^-1	浮点型	35.50
硫酸盐	mgL^-1	浮点型	12.59
化学需氧量	mgL^-1	浮点型	10.76
总有机碳	mgL^-1	浮点型	14.17
无机碳	mgL^-1	浮点型	16.48
总磷	mgL^-1	浮点型	0.03
磷酸盐	mgL^-1	浮点型	0.02
硝酸盐氮	mgL^-1	浮点型	0.121
氨氮	mgL^-1	浮点型	0.26
亚硝酸盐氮	mgL^-1	浮点型	0.008
总氮	mgL^-1	浮点型	0.84

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。

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

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。

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。

[1]

于珊珊, 姜明, 袁宇翔. 小兴凯湖水质的空间异质性[J]. 湿地科学, 2015, 13(2): 166–170. [YU S S, JIANG M, YUAN Y X. Spatial heterogeneity of water quality in Xiaoxingkai Lake[J]. Wetland Science, 2015, 13(2): 166–170.]

+ CSCD · Baidu Scholar

[2]

柯春英. 入湖排干对兴凯湖水质的影响及治理[J]. 新疆环境保护, 2017, 39(3): 36–40. [KE C Y. Influence of drainage into lake xingkai on water quality and its treatment[J]. Environmental Protection of Xinjiang, 2017, 39(3): 36–40.]

+ CSCD · Baidu Scholar

[3]

WANG G D, WANG M, YUAN Y X, et al. Effects of sediment load on the seed bank and vegetation of Calamagrostis angustifolia wetland community in the National Natural Wetland Reserve of Lake Xingkai, China[J]. Ecological Engineering, 2014, 63: 27–33.

+ CSCD · Baidu Scholar

[4]

贾雪莹, 田志杰, 张冬杰, 等. 富铁农田退水对小兴凯湖沉积物磷吸附释放影响[J]. 生态学杂志, 2022, 41(6): 1128–1134. [JIA X Y, TIAN Z J, ZHANG D J, et al. Effect of iron-rich farmland drainage on phosphorus adsorption and release in sediments of Xiaoxingkai Lake[J]. Chinese Journal of Ecology, 2022, 41(6): 1128–1134.]

+ CSCD · Baidu Scholar

[5]

ZHANG X L, ZHANG Y Z, SUN H X, et al. Changes of hydrological environment and their influences on coastal wetlands InThe southern Laizhou Bay, China[J]. Environmental Monitoring and Assessment, 2006, 119(1): 97–106.

+ CSCD · Baidu Scholar

[6]

许金朵, 马荣华, 王贞, 等. 2001 ～ 2006 年太湖水体物理及水体化学监测数据集[J/OL]. 中国科学数据, 2016, 1(2). DOI: 10.11922/csdata.170.2015.0014. [XU J D, MA R H, WANG Z, et al. Water physical and chemical data of Taihu laboratory (2001 – 2006) [J/OL]. Chinese scientific data, 2016, 1(2). DOI: 10.11922/csdata.170.2015.0014.]

+ CSCD · Baidu Scholar

[7]

刘贺，张奇，牛媛媛，等. 2013–2018 年鄱阳湖水环境监测数据集[J/OL]. 中国科学数据, 2020, 5(2). DOI: 10.11922/csdata.2019.0062.zh. [LIU H, ZHANG Q, NIU Y Y, et al. A dataset of water environment survey in the Poyang Lake from 2013 to 2018 [J/OL]. Chinese scientific data, 2020, 5(2). DOI: 10.11922/csdata.2019.0062.zh.]

+ CSCD · Baidu Scholar

[8]

中国标准出版社第二编辑室编. 水质分析方法国家标准汇编[M]. 北京：中国标准出版社, 1996. [The Second Editing Room of China Standard Press. Compilation of national standards for water quality analysis methods[M]. Beijing: China Standard Press, 1996.]

+ CSCD · Baidu Scholar

[9]

中华人民共和国水利部. 水质分析方法: SL78-94-1994[S]. 北京: 中国标准出版社, 1995. [Ministry of Water Resources of the People's Republic of China. Methods of water quality analysis: SL78-94-1994[S]. Beijing: China Standard Press, 1995.]

+ CSCD · Baidu Scholar

[10]

环境保护部科技标准司. 水质总磷的测定流动注射-钼酸铵分光光度法: HJ 671-2013[S]. 北京: 中国环境科学出版社, 2014.[Department of Science and Technology Standards, Ministry of Environmental Protection. Water Quality Total Phosphorus analysis Flow injection-ammonium molybdate Spectrophotometer: HJ 671-2013[S]. Beijing: China Environmental Science Press, 2014.]

+ CSCD · Baidu Scholar

[11]

环境保护部科技标准司. 水质氨氮的测定流动注射-水杨酸分光光度法: HJ 665-2013[S]. 北京: 中国环境科学出版社, 2014. [Department of Science and Technology Standards, Ministry of Environmental Protection. Water Quality Ammonia Nitrogen analysis Flow injection- Salicylic Spectrophotometer: HJ 665-2013[S]. Beijing: China Environmental Science Press, 2014.]

+ CSCD · Baidu Scholar

[12]

环境保护部科技标准司. 水质总氮的测定流动注射-盐酸萘乙二胺分光光度法: HJ 667-2013[S]. 北京: 中国环境科学出版社, 2014. [Department of Science and Technology Standards, Ministry of Environmental Protection. Water Quality Total Nitrogen analysis Flow injection- Naphthalene ethylenediamine hydrochloride, Spectrophotometer: HJ 667-2013[S]. Beijing: China Environmental Science Press, 2014.]

+ CSCD · Baidu Scholar

[13]

中华人民共和国水利部. 水质采样技术规程: SL 187—1996[S]. 北京: 中国水利水电出版社, 1997. [Ministry of Water Resources of the People's Republic of China. Technical regulation of water quality sampling[S]. Beijing: China Water & Power Press, 1997.]

+ CSCD · Baidu Scholar

数据引用格式

路永正, 邹元春, 赵志春, 等. 2011–2018年兴凯湖水体物理和化学指标监测数据集[DS/OL]. Science Data Bank, 2023. (2023-08-16). DOI: 10.57760/sciencedb.07674.

map

稿件与作者信息

论文引用格式

路永正, 邹元春, 赵志春, 等. 2011–2018年兴凯湖水体物理和化学指标监测数据集[J/OL]. 中国科学数据, 2023, 8(4). (2023-08-22). DOI: 10.11922/11-6035.csd.2023.0080.zh.

路永正

LU Yongzheng

野外调查与论文撰写。

luyz@iga.ac.cn

（1970—），男，副研究员，研究方向为湿地水文及水环境。

邹元春

ZOU Yuanchun

数据集的质量控制。

（1981—），男，研究员，研究方向为湿地生态。

赵志春

ZHAO Zhichun

样品采集。

（1971—），男，高级工程师，研究方向为湿地生态过程。

张童

ZHANG Tong

室内实验分析。

（1994—），男，助理工程师，研究方向为人工湿地净化。

科技基础资源调查专项 (2021FY100704)；中国科学院东北地理与农业生态研究所青年科学家小组项目 (2022QNXZ01)；“一带一路”国际科学组织联盟专题联盟 (ANSO-PA-2020-14)

The National Fundamental Project of Science and Technology of China (2021FY100704); Young Scientist Group Project of Northeast Institute of Geography and Agroecology, Chinese Academy of Sciences (2022QNXZ01); the Professional Association of the Alliance of International Science Organizations (ANSO-PA-2020-14)

map

出版历史

I区发布时间：2023年5月12日（版本ZH1）

II区出版时间：2023年8月22日（版本ZH2）