趙增霞，孫曉霞,4，趙永芳，張光濤,4*

1. 中國科學(xué)院海洋研究所，山東膠州灣海洋生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站，青島 266071

2. 青島海洋科學(xué)與技術(shù)國家實驗室，海洋生態(tài)與環(huán)境科學(xué)功能實驗室，青島 266071

3. 中國科學(xué)院海洋大科學(xué)研究中心，青島 266071

4. 中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049

數(shù)據(jù)庫（集）基本信息簡介

數(shù)據(jù)庫（集）名稱 2006–2010 年膠州灣水文和化學(xué)環(huán)境因子監(jiān)測數(shù)據(jù)集 數(shù)據(jù)作者 趙增霞、孫曉霞、趙永芳、張光濤 數(shù)據(jù)通信作者 張光濤（gtzhang@qdio.ac.cn） 數(shù)據(jù)時間范圍 2006–2010年 地理區(qū)域 膠州灣（35°55′–36°18′N，120°04′–120°23′E） 數(shù)據(jù)量 276 KB 數(shù)據(jù)格式 *.xls 數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)網(wǎng)址 http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/838 基金項目 科技基礎(chǔ)性工作專項（2013FY111100-03）；國家重點研發(fā)計劃（2017YFE0111100）；中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（A類）（XDA23050401）。 數(shù)據(jù)庫（集）組成 數(shù)據(jù)集共包括5個數(shù)據(jù)文件，它們分別為：2006年膠州灣水文和化學(xué)環(huán)境因子監(jiān)測數(shù)據(jù)集.xls，數(shù)據(jù)量54 KB；2007年膠州灣水文和化學(xué)環(huán)境因子監(jiān)測數(shù)據(jù)集.xls，數(shù)據(jù)量 55KB；2008年膠州灣水文和化學(xué)環(huán)境因子監(jiān)測數(shù)據(jù)集.xls，數(shù)據(jù)量 56KB；2009年膠州灣水文和化學(xué)環(huán)境因子監(jiān)測數(shù)據(jù)集.xls，數(shù)據(jù)量 56KB；2010年膠州灣水文和化學(xué)環(huán)境因子監(jiān)測數(shù)據(jù)集.xls，數(shù)據(jù)量 55KB。

引 言

膠州灣位于黃海西岸，面積約372 km2，平均水深約7 m，是我國近海一個典型的半封閉型海灣。膠州灣集城市建設(shè)、工農(nóng)業(yè)發(fā)展、港口、大型海洋工程建設(shè)、旅游和水產(chǎn)養(yǎng)殖于一身，也經(jīng)常被譽為青島市的“母親灣”。環(huán)灣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，這些河流將膠州灣周圍區(qū)域工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量污染物帶入膠州灣，因此膠州灣既受到大的海洋環(huán)境變化和氣候變化的影響，也受到人類活動的強烈影響，是開展生態(tài)系統(tǒng)對多重壓力響應(yīng)的理想場所[1-2]。

針對氣候變化和人類活動影響，海水水溫、鹽度、營養(yǎng)鹽等環(huán)境因子是海灣生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測的重要指標(biāo)。目前已有大量關(guān)于膠州灣營養(yǎng)鹽等環(huán)境因子變化研究[1-5]。對膠州灣自20 世紀(jì)60 年代以來40 余年營養(yǎng)鹽濃度的調(diào)查和研究資料表明，膠州灣各項營養(yǎng)鹽濃度都呈現(xiàn)增加趨勢，但不同種類營養(yǎng)鹽濃度變化的時期并不相同[3]。根據(jù)1962–1998 年的調(diào)查結(jié)果表明，膠州灣無機N 和P 濃度分別增加了3.9 倍和1.4 倍，硅酸鹽的濃度保持在一個很低的水平。膠州灣營養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)已經(jīng)從比較平衡到不平衡。N 和P 作為膠州灣浮游植物限制因子的可能性已經(jīng)減少或者消失，硅限制已經(jīng)增加[4]。2000年以后硝酸鹽和亞硝酸鹽含量的上升趨勢尤為顯著?？?cè)芙鉄o機氮中不同氮源的組成比例發(fā)生改變，2000 年后氨氮在總?cè)芙鉄o機氮中所占的比例逐漸降低，硝酸鹽所占比例逐漸增加[3]。而在膠州灣東北部養(yǎng)殖海區(qū)現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果表明，該海域主要受到無機N、P 污染[5]。目前，對膠州灣及鄰近海域連續(xù)監(jiān)測調(diào)查研究集中在20 世紀(jì)60 年代至2000 年前后。

近些年，青島市不斷加強膠州灣海洋生態(tài)保護。尤其是2008 年奧運會前后，青島市確立了“環(huán)灣保護、擁灣發(fā)展”的戰(zhàn)略規(guī)劃，并出臺了一系列城市管理措施。強化環(huán)灣生態(tài)建設(shè)和保護，對環(huán)灣河流進行生態(tài)整治，并在膠州灣沿岸設(shè)立多個污水處理廠，水質(zhì)實現(xiàn)持續(xù)改善。但對2000 年后膠州灣營養(yǎng)鹽濃度分布和變化趨勢的研究尚無后續(xù)集中報道。本數(shù)據(jù)集所提供的2006–2010 年膠州灣及鄰近海域生態(tài)環(huán)境因子的監(jiān)測數(shù)據(jù)，為了解2000 年后膠州灣營養(yǎng)鹽變化趨勢的研究提供了科學(xué)依據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

膠州灣站自1991 年建站以來，一直連續(xù)進行膠州灣及鄰近海域的生態(tài)環(huán)境調(diào)查。本數(shù)據(jù)集為膠州灣10 個常規(guī)監(jiān)測站2006–2010 年調(diào)查的水體水文和化學(xué)環(huán)境因子數(shù)據(jù)資料。目標(biāo)范圍是在35°59′–36°11′N，120°09′–120°25′E（圖1），在2006–2010 年完成共計20 個航次的生態(tài)環(huán)境科學(xué)考察（每年2 月、5 月、8 月和11 月，共4 個航次），獲取膠州灣及鄰近海域水溫、鹽度、五項營養(yǎng)鹽等樣品和數(shù)據(jù)，為探討研究全球氣候變化和人類活動對膠州灣生態(tài)系統(tǒng)影響等科學(xué)問題提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

1 數(shù)據(jù)采集和處理方法

膠州灣站于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）分別對膠州灣及鄰近海域（35°59′–36°11′N，120°09′–120°25′E）進行了20 個航次的生態(tài)環(huán)境綜合調(diào)查，中國科學(xué)院海洋研究所“創(chuàng)新號”科學(xué)考察船執(zhí)行調(diào)查。20 個航次（每航次10 個站位）共成功獲取1216 個環(huán)境因子樣品。涉及膠州灣站10 個常規(guī)監(jiān)測站點，站名分別為JZB01-JZB10，其中JZB01-JZB06 位于灣內(nèi)，JZB07-JZB09 位于灣口位置，JZB10 位于灣外位置。

圖1 膠州灣常規(guī)調(diào)查站位圖

航次水樣采集與樣品預(yù)處理嚴(yán)格按照《海洋調(diào)查規(guī)范》[7]方法執(zhí)行質(zhì)量保證和質(zhì)量控制，水樣用卡蓋式采水器采上甲板后，五項營養(yǎng)鹽樣品合并裝于同一個水樣瓶（容積500 ml 高密度聚乙烯瓶）中。用少量水樣洗滌水樣瓶二次，裝取500 ml 水樣?，F(xiàn)場經(jīng)孔徑0.45 μm 的醋酸纖維濾膜（使用前用體積分?jǐn)?shù)為1%的鹽酸浸泡12 小時后，用蒸餾水洗至中性，浸泡于蒸餾水中待用）過濾于100 ml樣品瓶中冷凍保存。水樣瓶和樣品瓶均事先在體積分?jǐn)?shù)為1%的鹽酸中浸泡7 天后蒸餾水沖洗至中性，烘干待用；水溫和鹽度由CTD（AAQ1183-1F，日本ALEC 電子公司）現(xiàn)場測得。

五項營養(yǎng)鹽使用營養(yǎng)鹽自動分析儀（SKALAR 流動分析儀，荷蘭SKALAR 公司；QuAAtro，德國Bran+Luebbe 公司）測定；硝酸鹽用鎘銅還原后重氮–偶氮法，亞硝酸鹽用重氮–偶氮法，氨氮用水楊酸鈉法和靛酚蘭法，磷酸鹽用磷鉬藍法，硅酸鹽用硅鉬藍法（表1）。

表1 膠州灣及鄰近海域樣品分析使用儀器及質(zhì)量控制表

2 數(shù)據(jù)樣本描述

2006–2010 年膠州灣水文和化學(xué)環(huán)境因子監(jiān)測數(shù)據(jù)集，為Excel 表格型數(shù)據(jù)。包含5 個Excel 數(shù)據(jù)文件，分別為2006 年膠州灣水文和化學(xué)環(huán)境因子監(jiān)測數(shù)據(jù)集.xls、2007 年膠州灣水文和化學(xué)環(huán)境因子監(jiān)測數(shù)據(jù)集.xls、2008 年膠州灣水文和化學(xué)環(huán)境因子監(jiān)測數(shù)據(jù)集.xls、2009 年膠州灣水文和化學(xué)環(huán)境因子監(jiān)測數(shù)據(jù)集.xls 和2010 年膠州灣水文和化學(xué)環(huán)境因子監(jiān)測數(shù)據(jù)集.xls。數(shù)據(jù)集參數(shù)包括調(diào)查項目名稱、調(diào)查單位名稱、調(diào)查海區(qū)、船名、站位、經(jīng)度、緯度、采樣日期、站位水深、各站位水深分層、各站位分層水溫、鹽度、分層五項營養(yǎng)鹽含量。表2 列出了數(shù)據(jù)集中各參數(shù)的名稱、單位等信息。在2006–2010 年膠州灣及鄰近海域水體水文和化學(xué)環(huán)境因子監(jiān)測數(shù)據(jù)中，個別站點的部分指標(biāo)如硅酸鹽、磷酸鹽等因人工采樣差異和儀器故障等原因存在數(shù)據(jù)項缺失情況。

表2 數(shù)據(jù)參數(shù)和樣例數(shù)據(jù)

3 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制和評估

為了從樣本來源控制數(shù)據(jù)質(zhì)量，進行的質(zhì)量保證依據(jù)國標(biāo)GB/T 12763.4-2007[7]方法，內(nèi)容主要包括：航次前采樣儀器設(shè)備檢定和調(diào)查技術(shù)人員的業(yè)務(wù)培訓(xùn)；調(diào)查現(xiàn)場和海上實驗室科學(xué)管理；采樣與樣品預(yù)處理全過程的質(zhì)量控制。針對膠州灣站開展的常規(guī)監(jiān)測環(huán)境因子項目，在監(jiān)測、樣品分析階段，由長期工作在膠州灣站的專職人員進行監(jiān)測和儀器設(shè)備使用、維護，依據(jù)國標(biāo)GB 17378.4-2007[6]中的方法進行質(zhì)量控制，詳見表1。

針對原始觀測數(shù)據(jù)和實驗室分析數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)質(zhì)量控制過程包括對原始觀測數(shù)據(jù)的檢查整理、單個數(shù)據(jù)的檢查、數(shù)據(jù)的整編。對原始觀測數(shù)據(jù)的檢查包括文件格式、字段標(biāo)準(zhǔn)化命名、字段量綱、數(shù)據(jù)完整性等；在單個數(shù)據(jù)點的檢查中，主要針對異常數(shù)據(jù)進行修正、剔除。方法為依據(jù)原始記錄包括航次調(diào)查報告、站位表、現(xiàn)場海況記錄、現(xiàn)場采樣記錄、實驗室分析測試記錄表等，對異常數(shù)據(jù)進行剔除。其中異常數(shù)據(jù)包括：現(xiàn)場采樣記錄表明樣品采集時，海況較差，樣品可能受輕微擾動，且測定所得數(shù)據(jù)較歷史數(shù)據(jù)出現(xiàn)明顯差異；重復(fù)樣品的檢測中，出現(xiàn)樣品值與平均值的差異大于3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差等。在數(shù)據(jù)整編質(zhì)量控制方面，在對源數(shù)據(jù)進行各種集成、整理、轉(zhuǎn)換和格式統(tǒng)一基礎(chǔ)上，通過一系列質(zhì)量控制方法，去除隨機和系統(tǒng)誤差。使用的質(zhì)量控制方法，包括極值的檢查、內(nèi)部一致性檢查，以保障數(shù)據(jù)的質(zhì)量。紙質(zhì)資料錄入完成后，進行核對，保證資料不漏、不錯、不重。本文中所提供的1261 個樣品的數(shù)據(jù)是剔除異常站位，經(jīng)過數(shù)據(jù)質(zhì)量控制和評估后的數(shù)據(jù)。

4 數(shù)據(jù)價值

系統(tǒng)完整性是本數(shù)據(jù)集最重要的特征，數(shù)據(jù)來自固定站位、固定頻率、固定時間（調(diào)查時間為季度月中旬且均在白天進行），完全符合國內(nèi)通行調(diào)查規(guī)范且沒有時間和空間點的缺失。數(shù)據(jù)可用于季節(jié)變化、垂直變化、空間差異的分析，可以準(zhǔn)確全面地反映膠州灣及鄰近海域水質(zhì)變化趨勢。依托本數(shù)據(jù)集，可以開展海水水質(zhì)評價、潛在性富營養(yǎng)化評價等海洋業(yè)務(wù)化管理工作，也為了解我國海灣生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)變化，維護海灣生態(tài)系統(tǒng)健康、海洋環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，加深對海洋生態(tài)系統(tǒng)演變規(guī)律的研究等提供科學(xué)依據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。尤其值得一提的是，該時間段內(nèi)發(fā)生了滸苔綠潮爆發(fā)的重大環(huán)境和生態(tài)事件，對于系統(tǒng)了解其起源和效應(yīng)具有不可替代的作用。

5 數(shù)據(jù)使用方法和建議

本數(shù)據(jù)集為2006–2010 年膠州灣及鄰近海域水文和化學(xué)環(huán)境因子的調(diào)查數(shù)據(jù)，歷經(jīng)5 年20 個航次的數(shù)據(jù)積累，為了解我國海灣生態(tài)環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的長期變化、海灣生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展等海洋科學(xué)研究工作提供了可靠的數(shù)據(jù)。

為方便讀者使用，我們提供了數(shù)據(jù)集的xls 電子資料，用戶可直接使用Microsoft Excel 程序瀏覽和使用。在此數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，可繪制各環(huán)境因子在膠州灣的分布圖。圖2 以2006 年2 月表層溫度和磷酸鹽含量分布圖為例展示。

圖2 2006 年2 月膠州灣及鄰近海域表層溫度和磷酸鹽分布

致 謝

本數(shù)據(jù)集得到中國科學(xué)院海洋研究所膠州灣生態(tài)系統(tǒng)研究站的大力支持和幫助，感謝參加膠州灣站長期監(jiān)測采樣工作的工作人員、在學(xué)研究生和畢業(yè)研究生。感謝中國科學(xué)院海洋研究所“創(chuàng)新號”科學(xué)考察船所有成員的支持。

數(shù)據(jù)作者分工職責(zé)

趙增霞（1976—），女，山東德州人，碩士，高級工程師，研究方向為海洋生態(tài)學(xué)。主要承擔(dān)工作：樣品采集、樣品測定分析、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)集編制和數(shù)據(jù)質(zhì)量控制。

孫曉霞（1973—），女，山東榮成人，博士，研究員，研究方向為海洋生態(tài)學(xué)。主要承擔(dān)工作：調(diào)查總體方案和技術(shù)設(shè)計、數(shù)據(jù)處理。

趙永芳（1983—），女，山東臨沂人，碩士，工程師，研究方向為數(shù)據(jù)管理和質(zhì)量控制。主要承擔(dān)工作：數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制和評估。

張光濤（1976—），男，山東東營人，博士，研究員，研究方向為海洋生態(tài)學(xué)。主要承擔(dān)工作：調(diào)查總體方案和技術(shù)設(shè)計、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制。