数据论文 I 区论文(评审中) 版本 ZH2
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2014年川中丘陵区自然沟渠干湿季水体氮磷污染状况数据集
A dataset of nitrogen and phosphorus pollution in natural ditches in the central Sichuan hilly area, 2014
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: 2018 - 05 - 16
: 2018 - 07 - 05
: 2018 - 07 - 05
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摘要&关键词
摘要:自然沟渠是连接农业排水、村镇居民生活废水与河流湖泊的重要通道,兼顾防洪和服务农业生产双重功能,同时具有一定的湿地功能。本数据集生产于2014年6月(丰水季)和11月(枯水季),对分布在川中丘陵区的盐亭、西充、南充、渠县、射洪、蓬溪、遂宁、中江、三台等县市的农村地区的72条和44条不同类型的自然沟渠进行了调查。水体、沉积物的样品采集与室内相关污染指标的测定分析主要参考《水和废水监测分析方法(第四版)》和《中国生态系统研究网络观测与分析标准方法——水环境要素观测与分析》。本数据集包括地表水的全氮、全磷、氨氮、硝态氮、可溶性氮、可溶性磷等和沉积物的全氮、全磷、氨氮、硝态氮和碳氮比等指标,对该区域退化沟渠生态功能恢复提供科学数据而具有重要意义。
关键词:川中丘陵区;自然沟渠;丰水期;枯水期;氮磷负荷污染;地表水与沉积物
Abstract & Keywords
Abstract: Natural ditches connecting to rivers and lakes usually serve as important channels for flood control and agricultural production and also as wetlands for processing agricultural and rural wastewaters. This dataset was generated in wet (June) and dry (November) seasons of 2014 via surveying 72 various natural ditches in the Central Sichuan Hilly Area, including Yanting, Xichong, Nanchong, Quxian, Shehong, Fengxi, Suining, Zhongjiang, and Santai counties. Samplings and analytical determination of surface water and sediment followed “Approaches for Water and Wastewater Monitoring and Analysis (4th Edition)” and “CERN’s Standard Approaches for Monitoring and Analysis: Indicators for Water Body”. The dataset includes surface water indicators of total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), ammonium, nitrate, total dissolved nitrogen (TDN), total dissolved phosphorus (TDP), and particulate nitrogen and phosphorus, and surface sediment indicators of total carbon, TN, TP, ammonium, nitrate, and C/N ratio. This dataset of nitrogen and phosphorus loads in surface water and sediment would provide a critical reference to ecological restoration of degraded natural ditches.
Keywords: the Central Sichuan Hilly Area; Natural Ditch; Wet Season; Dry Season; Nitrogen and Phosphorus Load; Surface Water and Sediment
数据库(集)基本信息简介
数据库(集)名称2014年川中丘陵区自然沟渠干湿季水体氮磷污染状况数据集
数据作者高美荣,汪涛
数据通信作者汪涛(wangt@imde.ac.cn
数据时间范围2014年6月,2014年11月
地理区域地理区域:川中丘陵区位于长江上游以北,剑阁、苍溪、仪陇等县以南,龙泉山以东,华蓥山以西的腹地,包括9个地市的49个县市。样点分布在盐亭、西充、南充、渠县、射洪、蓬溪、遂宁、中江、三台等县市的农村地区
数据量67 KB
数据格式*.xlsx
数据服务系统网址http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/619
基金项目国家自然科学基金项目(2014),山区自然沟渠反硝化脱氮效率及其影响因素(41371462);中国科学院关键技术人才项目(2017),长江上游典型支流流域水质与水量数据整理与集成。
数据库(集)组成本数据集为对川中丘陵区72条自然沟渠水体氮磷含量特征进行野外调查并进行室内分析整理而成。数据集由3部分数据组成,其一为2014年丰水与枯水期沟渠环境因素调查数据,其二是2014年丰水与枯水期沟渠水质状况,其三是2014年6月沟渠沉积物氮磷状况数据,数据文件为一个包含3个Sheet表的Excel数据文件。
Dataset Profile
TitleA dataset of nitrogen and phosphorus pollution in natural ditches in the central Sichuan hilly area, 2014
Data authorsGao Meirong; Wang Tao
Data corresponding authorWang Tao (wangt@imde.ac.cn)
Time rangeJun., 2014; Nov. ,2014
Data volume67 KB
Data format.xlsx
Data service systemhttp://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/619
Sources of fundingSupported by the National Natural Sciences Foundation of China ( No.41371462) and CAS Key Technology Talent Program
Dataset compositionThis dataset was generated in wet (June) and dry (November) seasons of 2014 via surveying 72 various natural ditches in the Central Sichuan Hilly Area. This dataset is composed of three parts data, during wet and dry season of 2014. (1) Channels environment factors survey data; (2) Water quality of channels; (3) ditches sediment nitrogen and phosphorus condition data. The data file contains three Excel Sheet tables.
引 言
沟渠是一种常见的连接各个农业区或居民区的地貌类型[1-2]。作为污染物传输的重要通道,沟渠不仅具有输移功能,而且良好的沟渠系统具有消减污染负荷、净化水质的功能[3]。近几年来,沟渠在面源污染治理中的重要作用受到国内外科学家的高度关注和重视[4,5,6,7,8,9,10 ]。川中丘陵区位于长江上游以北,剑阁、苍溪、仪陇等县以南,龙泉山以东,华蓥山以西的腹地,地势起伏,包括9个地市的49个县市。由于降雨径流长期冲刷,形成了很多自然的排水沟渠,同时为了更好地进行农业生产与泄洪,人们也建造了大量的农田排水沟渠。这些沟渠是连接农业排水、村镇居民生活废水与河流湖泊的重要通道,兼顾防洪和服务农业生产双重功能,同时具有一定的湿地功能。
已有研究发现,该区部分小流域溪流中出现了明显的水体富营养化现象[11],尚无该区域自然沟渠水体氮磷污染的整体状况。于是,本研究分别于2014年6月(丰水期)和11月(枯水期)对分布在盐亭、西充、南充、渠县、射洪、蓬溪、遂宁、中江、三台等县市的农村地区的72条和44条不同类型的自然沟渠进行调查采样及室内分析样品,获得本数据集。弄清自然沟渠水体氮磷污染状况,对该区域或类似区域的退化沟渠生态功能恢复提供科学数据支撑,具有重要意义。


图1   川中丘陵区沟渠采样点分布图
1   数据采集和处理方法
1.1   采样点布设原则
调查采样点分布在川中丘陵区的盐亭、西充、南充、渠县、射洪、蓬溪、遂宁、中江、三台等县市的农村地区(图1)。按随机调查的方法布设采样点,沿省道线,每隔10 km左右调查不同类型的沟渠,所选沟渠尽量偏离主道,远离城市或工业区或畜禽集中养殖区。居民区沟渠主要选择在农村村落或小型集镇附近,采样点一般布置在居民区下游(离居民区至少1 km),避免在污水集中排放点采样,确定了丰水期和枯水期分别对72条和44条不同类型的自然沟渠进行调查采样,因为在四川盆地山丘区,11月份是枯水期,很多沟渠已经没有水流,因此,11月份主要根据6月份的调查数据,选取存在水流的同类型的沟渠(旱地沟渠、水田沟渠、居民区沟渠、荒地沟渠等)进行调查。
1.2   样品采集及野外调查数据获取
根据勘查确定要调查沟渠后,每个采样点首先用GPS测记下采样点的经度、纬度、以及海拔高度等相关环境信息,进行记录并拍照。利用照相法估算植被覆盖度,同时记录周边土地利用类型。沟渠类型按周边土地利用类型分类,分为旱地沟渠、水田沟渠、居民区沟渠三类。根据沟渠地形确定采样段面,一般选择比较均匀的沟渠段面,段面长在50~100 m。利用水样采集器在所选段面内采集混合水样(至少5 点混合) ,并用经过稀硫酸处理并以蒸馏水洗净的聚乙烯塑料瓶收集500 mL 混合水样。采样的同时测定水体DO(溶解性氧)、pH、电导率、温度、流速、水深、水面宽等指标;利用多点法采集沟渠沉积物样品,采样深度0~20 cm,每个沉积物样品皆以采样点为基础采集三个点的混合样,盛放在标注好的塑料自封袋内;采集的水样放入冷藏箱保存,送回实验室进行分析,24 h内分析完毕,如来不及分析,加硫酸酸化到pH<2,一周内必须分析完毕。
1.3   室内分析及数据数据获取
水样的DOC(可溶性氧)、TN(全氮)、DN(可溶性氮)、NH4-N、NO3-N采用0.5 M K2SO4浸提,AA3流动分析仪测定。颗粒态氮(PN)、颗粒态磷(PP)含量由总氮、总磷含量与可溶性总氮、总磷含量相减而得。沉积物样品的DOC、TN、DN、NH4-N、NO3-N采用0.5 M K2SO4浸提,AA3流动分析仪测定(水土比5:1)。
样品采集和分析方法主要参考《水和废水监测分析方法(第四版)》[12]与《中国生态系统研究网络观测与分析标准方法——水环境要素观测与分析》[13]
分析时带标样控制分析结果,分析方法及主要仪器见表1。
表1   分析测定指标和分析风阀及分析使用仪器表
测试指标方法及使用仪器
DO、pH、水温、TDS(水样)HACH便携式水质测定仪
DOC、TN、TP、NH4-N、NH4-N(水样)K2S3O4浸提,AA3流动分析仪测定
DOC、TP、NH4-N、NH4-N(沉积物)K2SO4浸提,AA3流动分析仪测定
TN(沉积物)凯氏定氮法
2   数据样本描述
2014年川中丘陵区自然沟渠水体氮磷污染状况数据集为Excel表格型数据,是一个包含3个表单的1个Excel数据文件,即“2014年川中丘陵区自然沟渠干湿季水体氮磷污染状况数据集.xlsx”。数据集由3部分数据组成:(1)2014年丰水与枯水期沟渠环境因素调查数据,该数据主要由野外调查获取,丰水期和枯水期分别调查沟渠 72 条和 44 条,包括有采样信息、沟渠特征、沟渠水表征和沟渠管理等 29 项调查指标(见表2);(2)2014年丰水与枯水期沟渠水质状况,室内分析获得,包括 19 项沟渠的采样基础信息、各形态氮磷沟渠水化学性状水质及物理性状水质指标(见表3);(3)2014年丰水期沟渠沉积物氮磷状况数据,室内分析获得,包括采样信息和沉积物氮磷状况等13项指标(见表4)。
表2   2014年丰水与枯水期沟渠环境因素调查
序号字段名称量纲数据类型实例
1采样地编号字符型YTLH001
2采样日期日期2014-06-12
3采样地点字符型南充西充太平
4水样编号字符型WYTLH001
5地形字符型盆地谷地
6纬度浮点型30.99558
7经度浮点型106.79234
8海拔m整数型292
9沟渠周边土地利用字符型水田旱地
10沟渠形态字符型顺直型
11河床地形字符型浅滩
12冲刷状况字符型轻度冲刷
13沟渠内植物盖度%整数型80
14取样段沟渠长度m整数型1000
15取样段沟渠宽度m浮点型1.8
16取样段沟渠深度m浮点型3.2
17水深cm浮点型25.0
18水面宽cm整数型240
19流速m/s浮点型0.10
20水色字符型浅棕色
21浊度字符型较混浊
22透明度字符型较高
23水体形态字符型细沟流
24水体气味字符型轻微臭味
25蓄水状况字符型有拦水坝
26植被管理字符型无刈割
27淤泥管理字符型无清淤
28管理模式字符型村民自发
29天气情况字符型
30备注字符型其他
表3   2014年丰水与枯水期沟渠水质状况
序号字段名称量纲数据类型实例
1采样地编号字符型YTLH001
2采样日期日期2014-06-12
3采样地点字符型南充西充太平
4水样编号字符型WYTLH001
5总磷mg/l浮点型0.321
6可溶性磷mg/l浮点型0.399
7总氮mg/l浮点型6.542
8可溶性氮mg/l字符型8.865
9铵态氮mg/l字符型7.386
10硝酸盐mg/l字符型1.715
11溶解性氧mg/l浮点型11.20
12酸碱度浮点型6.78
13氧化还原电位mv浮点型-37.6
14电导率us/cm整数型905
15溶解性总固体mg/l浮点型469
16水体温度浮点型24.7
17亚硝酸盐mg/l浮点型0.215
18磷酸盐mg/l浮点型0.003
19可溶性有机碳mg/l浮点型3.729
20备注字符型其他
表4   2014年6月沟渠沉积物氮磷状况
序号字段名称量纲数据类型实例
1样地编号字符型YTLH001
2采样日期日期2014-06-12
3采样地点字符型南充西充太平
4沟渠周边土地利用字符型WYTLH001
5沉积物样品编号字符型盆地谷地
6颜色字符型黑色
7厚度cm整数型8
8有机碳g/kg浮点型16.9926
9总氮g/kg浮点型7.7125
10硝态氮mg/kg浮点型1.2336
11铵态氮mg/kg浮点型2.8933
12总磷g/kg浮点型1.0809
13碳氮比浮点型2.4097
14备注字符型其他
3   数据质量控制和评估
针对原始观测数据和实验室分析的数据,数据质量控制过程包括对源数据的检查整理、单个数据点的检查、数据计算和入库,以及元数据的编写、检查和入库。对源数据的检查包括文件格式化错误、存储损坏等明显的数据问题以及文件格式、字段标准化命名、字段量纲、数据完整性等。单个数据点的检查中,主要针对异常数据进行修正、剔除。在2014年丰水与枯水期沟渠水质状况数据表中,6月采集的样品未进行亚硝酸盐、磷酸盐和可溶性有机碳测试分析,11月份的样品对溶解性氧和氧化还原电位未测试分析,这是初始实验设计指标与后来的科研实验分析中确定的指标有差异的表现。初始设计没有亚硝酸盐、磷酸盐和可溶性有机碳指标,所以在6月的测试中没有数据,在后续研究的应用中讨论有必要完善这三项指标,而且调整了溶解性氧和氧化还原电位。
本数据集为国家基金项目资助野外观测和室内分析获取,针对研究目标,在数据用于分析统计之前,进行了系列观测和分析过程中的质量控制。野外调查和观测阶段,由科研人员带队,专业人员进行观测和观测仪器维护工作。室内分析时带标样控制分析结果。数据整理和入库过程的质量控制方面,主要分为两个步骤:(1)进行了各种源数据的集成、整理、转换、格式统一;(2)通过一系列质量控制方法,去除随机及系统误差。使用的质量控制方法,包括极值检查、内部一致性检查,以保障数据的质量。
4   数据使用方法和建议
在我国山区,特别是四川盆地山地丘陵区,排水沟渠纵横交错,是连接农业排水、村镇居民生活废水与河流湖泊的重要通道。作为污染物质传输的重要通道,沟渠不仅起到了输移功能,而且良好的沟渠系统能起到消减污染负荷、净化水质的功能。通过对川中丘陵区不同类型自然沟渠的调查与采样分析,弄清自然沟渠水体氮磷污染状况,并进行综合评价,以期为退化沟渠生态功能恢复提供科学依据。
项目组基于本数据集已发表SCI论文1篇,CSCD论文1篇[14-15];基于该研究完成培养2名硕士研究生的学位论文。现在经过整理将存储在Science Data Bank(http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/619)上,以期为类似领域研究提供区域数据。发表论文清单如下:
[1]
MOORE M T, BENNETT E R., COOPER C M, et al. Transport and fate of atrazine and lambda-cyhalothrin in an agricultural drainage ditch inthe Mississippi Delta, USA[J]. Agricultural ecosystem and Environment, 2001, 87(3): 309-314.
[2]
KR GER R, HOLLAND M M. Hydrological variability and agricultural drainage ditch inorganic nitrogen reduction capacity[J]. Journal of Environment Quality, 2007, 36(6): 1646-1652.
[3]
MULHOLLAND P J, HELTON A M, POOLE G C, et al. Stream denitrification across biomes and its response to anthropogenic nitrate loading [J]. Nature, 2008, 452 (7184): 202-246.
[4]
CANFIELD D E,GLAZER A N,FALKOWSKI P G. The evolution and future of earth’s nitrogen cycle [J]. Science, 2010, 330(6001): 192-196.
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罗专溪, 朱波, 唐家良, 等. 自然沟渠控制村镇降雨径流中氮磷污染的主要作用机制[J]. 环境科学学报, 2009, 29(3): 561-568.
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张树楠, 肖润林, 余红兵, 等.水生植物刈割对生态沟渠中氮、磷拦截的影响[J]. 中国生态农业学报, 2012, 20(8): 1066-1071.
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杨林章, 施卫明, 薛利红, 等.农村面源污染治理的“4R”理论与工程实践- 总体思路与“4R”治理技术[J]. 农业环境科学学报, 2013, 32(1): 1-8.
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朱波, 汪涛, 徐泰平. 紫色丘陵区典型小流域氮素迁移及其环境效应[J]. 山地学报, 2006, 24(5): 601-606.
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数据引用格式
高美荣, 汪涛. 2014年川中丘陵区自然沟渠干湿季水体氮磷污染状况数据集[DB/OL]. Science Data Bank, 2018. (2018-06-21). DOI: 10.11922/sciencedb.619.
稿件与作者信息
论文引用格式
高美荣, 汪涛. 2014年川中丘陵区自然沟渠干湿季水体氮磷污染状况数据集[J/OL]. 中国科学数据, 2018. (2018-06-28). DOI: 10.11922/csdata.2018.0021.zh.
高美荣
Gao Meirong
主要承担工作:数据整理、元数据编写和数据论文撰写。
(1969—),女,四川省成都市人,硕士,高级工程师,研究方向为土壤学,信息管理。
汪涛
Wang Tao
主要承担工作:提供源数据和数据质量控制。
wangt@imde.ac.cn
(1979—),男,四川省成都市人,博士,副研究员,研究方向为面源污染。
出版历史
I区发布时间:2018年7月5日 ( 版本ZH2
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中国科学数据
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