2011–2018 年興凱湖水體物理和化學指標監(jiān)測數(shù)據(jù)集

路永正，鄒元春，趙志春，張童

1.中國科學院東北地理與農業(yè)生態(tài)研究所，黑龍江興凱湖湖泊濕地生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學觀測研究站，長春 130102

引 言

興凱湖位于黑龍江省雞西市境內，是中俄最大的界湖。我國境內湖體地理坐標為132°0′–132°51′E，45°3′–45°21′N。興凱湖由大、小兩湖組成，中間隔著一條10 余米高的沙崗，兩湖以湖崗上的第一、二泄洪閘和新開流相通。小興凱湖總面積176 km2，蓄水量3×108m3。大興凱湖正常水位時湖面面積為4010 km2。其中，中國一側約1080 km2，總儲水量約240～260×108m3。

小興凱湖的主要補給水源為穆棱河，約占小興凱湖入湖量的70%，也是興凱湖地區(qū)的最大污染源。興凱湖唯一的出水口是松阿察河，同時也是中俄界河，是烏蘇里江的源頭之一[1]。從20 世紀中期以來，一方面農業(yè)的快速發(fā)展導致興凱湖水體污染、富營養(yǎng)化程度加劇和生態(tài)服務功能下降[2-3]；另一方面，流域內有大量的生活污水、礦業(yè)生產廢水等排入到穆棱河等興凱湖入湖河流之中，造成興凱湖、尤其是小興凱湖水質污染，水體已達到Ⅳ-Ⅴ類程度[4]。2012 年，興凱湖借助國家良好湖泊保護項目實施興凱湖流域綜合治理工程，通過點源治理、河道清淤、人工濕地建設和濕地恢復等手段，使穆棱河和興凱湖的生態(tài)環(huán)境逐步得到改善。

興凱湖作為國際界湖，系統(tǒng)開展水環(huán)境變化監(jiān)測，對興凱湖濕地水文過程與結構功能變化研究[5]、流域環(huán)境治理和烏蘇里江中俄流域生態(tài)安全的保障具有重要的科學意義。黑龍江興凱湖湖泊濕地生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學觀測研究站（原中國科學院興凱湖濕地生態(tài)研究站，簡稱興凱湖站）于2011年開始，在大小興凱湖共布設10 個采樣點對大小興凱湖水環(huán)境進行長期定位觀測。本數(shù)據(jù)集主要介紹了2011–2018 年連續(xù)觀測的水質理化指標數(shù)據(jù)集，與其他水環(huán)境數(shù)據(jù)集相比[6-7]，數(shù)據(jù)系列較長，獲得數(shù)據(jù)完整，且采樣點布設綜合考慮到水文連通情況、區(qū)域農業(yè)及旅游業(yè)的污染源狀況，可以用來分析小興凱湖的污染物輸出總量、面源的污染特征及程度。本數(shù)據(jù)集成果進行開放共享，以期服務更多科研人員和政府機構，為相關科學研究及管理決策提供數(shù)據(jù)支持，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)的價值。

1 數(shù)據(jù)采集和處理方法

根據(jù)區(qū)域的水文條件及污染源情況，興凱湖站在大小興凱湖共布設了10 個水質采樣點（如圖1所示），具體坐標見表1。2011–2018 年間每年5 月份和9 月份進行樣品采集。測試指標包括物理和化學指標，物理指標包括水溫、pH、電導率和礦化度4 項；化學指標包括總氮、總磷、化學需氧量、總有機碳等15 項。

表1 興凱湖站采樣點信息Table 1 Information of sampling sites in Xingkai Lake

圖1 興凱湖水質監(jiān)測點示意圖Figure 1 Water quality monitoring sites in Xingkai Lake

1.1 興凱湖水體物理指標

興凱湖站2011–2018 年水體數(shù)據(jù)集的物理指標中水溫、pH 和電導率采用手持式水質測定儀（TE-1800 型）測定，礦化度采用重量法測定，測定方法和引用標準見表2。

表2 興凱湖水體物理指標檢測方法Table 2 The measurement method for water physical indexes of Xingkai Lake

1.2 興凱湖水體化學指標

興凱湖站2011–2018 年水體化學指標的分析方法及引用文件詳見表3。

表3 興凱湖水體分化學指標檢測方法Table 3 the measurement method for water chemical index of Xingkai Lake

2 數(shù)據(jù)樣本描述

本數(shù)據(jù)集共有8 個EXCEL 表格，按照年份命名為“XX 年興凱湖站水體監(jiān)測數(shù)據(jù).xlsx”。（表4）。

表4 2011–2018 年興凱湖水體監(jiān)測數(shù)據(jù)表內容Table 4 The caption of water quality monitoring data of Xingkai Lake (2011–2018)

3 數(shù)據(jù)質量控制和評估

按照《水質采樣技術規(guī)程》要求[13]，對采樣瓶清洗、采樣深度、現(xiàn)場記錄、樣品保存及運輸?shù)拳h(huán)節(jié)嚴格進行質量控制，減少采樣過程中帶來的誤差。

樣品采集、運輸及分析過程要求在7 天內完成。實驗室內數(shù)據(jù)分析參照《水質分析方法國家標準匯編》[8]、《水質分析方法》[9]等國家或行業(yè)的標準分析方法執(zhí)行，采用空白樣、平行樣、密碼樣等方法對采樣分析過程進行質量控制。平行樣質控方法中每10 個樣品測定一組平行樣，要求平行雙樣相對偏差小于2%～20%（與樣品濃度水平相關）。發(fā)現(xiàn)異常值后重新檢查原始數(shù)據(jù)，并進行重新測定，保證獲得的數(shù)據(jù)的準確性。另外，通過對本數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)水質指標時間關系及水質指標間的定量關系檢驗，并與地方環(huán)保部門監(jiān)測數(shù)據(jù)比對，均表明所得數(shù)據(jù)結果可靠。

從圖2 中可以看出，從2014 年開始，小興凱湖TN 和TP 的含量均有明顯降低，TN 含量大多可以達到Ⅲ類水，TP 含量基本保持在Ⅳ類水水平，較以前水質有明顯的改善。圖中結果也可以看出所得數(shù)據(jù)的連續(xù)性及一致性。由于興凱湖水質受人為干擾較大，并且采樣點布設也重點關注易受到影響區(qū)域，建議數(shù)據(jù)使用時應考慮到各采樣點的水文條件及水田耕種時的用排水情況。

圖2 2011–2018 年小興凱湖3 個采樣點5 月份TN 和TP 的年際變化Figure 2 Inter-annual variability of TN and TP in May in three sampling sites of Small Xingkai Lake from 2011 to 2018

4 數(shù)據(jù)價值

本數(shù)據(jù)集是根據(jù)興凱湖水文特性及污染特征取得的長序列的水環(huán)境數(shù)據(jù)，反映了興凱湖水質在人為干擾中的劇烈變化過程，可以為興凱湖流域的水環(huán)境綜合治理提供參考。同時對該區(qū)開展湖泊沼澤濕地的過程和功能、濕地修復等方面的研究提供良好的數(shù)據(jù)支持。此外，興凱湖作為中俄界湖，水環(huán)境數(shù)據(jù)集也可服務兩國對界湖管理與保護提供支撐。

數(shù)據(jù)作者分工職責

路永正（1970—），男，副研究員，研究方向為濕地水文及水環(huán)境。主要承擔工作：野外調查與論文撰寫。鄒元春（1981—），男，研究員，研究方向為濕地生態(tài)。主要承擔工作：數(shù)據(jù)集的質量控制。趙志春（1971—），男，高級工程師，研究方向為濕地生態(tài)過程。主要承擔工作：樣品采集。張童（1994—），男，助理工程師，研究方向為人工濕地凈化。主要承擔工作：室內實驗分析。