2011–2018 年興凱湖水體物理和化學指標監測數據集

路永正，鄒元春，趙志春，張童

1.中國科學院東北地理與農業生態研究所，黑龍江興凱湖湖泊濕地生態系統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，一方面農業的快速發展導致興凱湖水體污染、富營養化程度加劇和生態服務功能下降[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環境逐步得到改善。

興凱湖作為國際界湖，系統開展水環境變化監測，對興凱湖濕地水文過程與結構功能變化研究[5]、流域環境治理和烏蘇里江中俄流域生態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系統國家野外科學觀測研究站（原中國科學院興凱湖濕地生態研究站，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境進行長期定位觀測。本數據集主要介紹了2011–2018 年連續觀測的水質理化指標數據集，與其他水環境數據集相比[6-7]，數據系列較長，獲得數據完整，且采樣點布設綜合考慮到水文連通情況、區域農業及旅游業的污染源狀況，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。本數據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據支持，充分發揮數據的價值。

1 數據采集和處理方法

根據區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 年水體數據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 數據樣本描述

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

表4 2011–2018 年興凱湖水體監測數據表內容Table 4 The caption of water quality monitoring data of Xingkai Lake (2011–2018)

3 數據質量控制和評估

按照《水質采樣技術規程》要求[13]，對采樣瓶清洗、采樣深度、現場記錄、樣品保存及運輸等環節嚴格進行質量控制，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。實驗室內數據分析參照《水質分析方法國家標準匯編》[8]、《水質分析方法》[9]等國家或行業的標準分析方法執行，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）。發現異常值后重新檢查原始數據，并進行重新測定，保證獲得的數據的準確性。另外，通過對本數據集中的數據水質指標時間關系及水質指標間的定量關系檢驗，并與地方環保部門監測數據比對，均表明所得數據結果可靠。

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據的連續性及一致性。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域，建議數據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 數據價值

本數據集是根據興凱湖水文特性及污染特征取得的長序列的水環境數據，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境綜合治理提供參考。同時對該區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據支持。此外，興凱湖作為中俄界湖，水環境數據集也可服務兩國對界湖管理與保護提供支撐。

數據作者分工職責

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。主要承擔工作：數據集的質量控制。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。