高美榮，汪濤*

1. 中國科學(xué)院、水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所，成都 610041

2. 中國科學(xué)院山地表生過程與生態(tài)調(diào)控重點實驗室，成都 610041

數(shù)據(jù)庫（集）基本信息簡介

引 言

溝渠是一種常見的連接各個農(nóng)業(yè)區(qū)或居民區(qū)的地貌類型[1-2]。作為污染物傳輸?shù)闹匾ǖ溃瑴锨粌H具有輸移功能，而且良好的溝渠系統(tǒng)具有消減污染負(fù)荷、凈化水質(zhì)的功能[3]。近幾年來，溝渠在面源污染治理中的重要作用受到國內(nèi)外科學(xué)家的高度關(guān)注和重視[4-10]。川中丘陵區(qū)位于長江上游以北，劍閣、蒼溪、儀隴等縣以南，龍泉山以東，華鎣山以西的腹地，地勢起伏，包括9個地市的49個縣市。由于降雨徑流長期沖刷，形成了很多自然的排水溝渠，同時為了更好地進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與泄洪，人們也建造了大量的農(nóng)田排水溝渠。這些溝渠是連接農(nóng)業(yè)排水、村鎮(zhèn)居民生活廢水與河流湖泊的重要通道，兼顧防洪和服務(wù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)雙重功能，同時具有一定的濕地功能。

已有研究發(fā)現(xiàn)，該區(qū)部分小流域溪流中出現(xiàn)了明顯的水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象[11]，尚無該區(qū)域自然溝渠水體氮磷污染的整體狀況。于是，本研究分別于2014年6月（豐水期）和11月（枯水期）對分布在鹽亭、西充、南充、渠縣、射洪、蓬溪、遂寧、中江、三臺等縣市的農(nóng)村地區(qū)的72條和44條不同類型的自然溝渠進行調(diào)查采樣及室內(nèi)分析樣品，獲得本數(shù)據(jù)集。弄清自然溝渠水體氮磷污染狀況，對該區(qū)域或類似區(qū)域的退化溝渠生態(tài)功能恢復(fù)提供科學(xué)數(shù)據(jù)支撐，具有重要意義。

圖1 川中丘陵區(qū)溝渠采樣點分布圖

1 數(shù)據(jù)采集和處理方法

1.1 采樣點布設(shè)原則

調(diào)查采樣點分布在川中丘陵區(qū)的鹽亭、西充、南充、渠縣、射洪、蓬溪、遂寧、中江、三臺等縣市的農(nóng)村地區(qū)（圖1）。按隨機調(diào)查的方法布設(shè)采樣點，沿省道線，每隔10 km左右調(diào)查不同類型的溝渠，所選溝渠盡量偏離主道，遠(yuǎn)離城市或工業(yè)區(qū)或畜禽集中養(yǎng)殖區(qū)。居民區(qū)溝渠主要選擇在農(nóng)村村落或小型集鎮(zhèn)附近，采樣點一般布置在居民區(qū)下游（離居民區(qū)至少1 km），避免在污水集中排放點采樣，確定了豐水期和枯水期分別對72條和44條不同類型的自然溝渠進行調(diào)查采樣。因為在四川盆地山丘區(qū)，11月份是枯水期，很多溝渠已經(jīng)沒有水流，因此，11月份主要根據(jù)6月份的調(diào)查數(shù)據(jù)，選取存在水流的同類型溝渠（旱地溝渠、水田溝渠、居民區(qū)溝渠、荒地溝渠等）進行調(diào)查。

1.2 樣品采集及野外調(diào)查數(shù)據(jù)獲取

根據(jù)勘查確定要調(diào)查溝渠后，每個采樣點首先用GPS測記下采樣點的經(jīng)度、緯度以及海拔高度等相關(guān)環(huán)境信息，進行記錄并拍照。利用照相法估算植被覆蓋度，同時記錄周邊土地利用類型。溝渠類型按周邊土地利用類型分類，分為旱地溝渠、水田溝渠、居民區(qū)溝渠三類。根據(jù)溝渠地形確定采樣段面，一般選擇比較均勻的溝渠段面，段面長在50～100 m。利用水樣采集器在所選段面內(nèi)采集混合水樣（至少5 點混合），并用經(jīng)過稀硫酸處理并以蒸餾水洗凈的聚乙烯塑料瓶收集500 mL混合水樣。采樣的同時測定水體DO（溶解性氧）、pH、電導(dǎo)率、溫度、流速、水深、水面寬等指標(biāo)；利用多點法采集溝渠沉積物樣品，采樣深度0～20 cm，每個沉積物樣品皆以采樣點為基礎(chǔ)采集三個點的混合樣，盛放在標(biāo)注好的塑料自封袋內(nèi)；采集的水樣放入冷藏箱保存，送回實驗室進行分析，24 h內(nèi)分析完畢。如果來不及分析，加硫酸酸化到pH＜2，一周內(nèi)必須分析完畢。

1.3 室內(nèi)分析及數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)獲取

樣品采集和分析方法主要參考《水和廢水監(jiān)測分析方法（第四版）》[12]與《中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)觀測與分析標(biāo)準(zhǔn)方法——水環(huán)境要素觀測與分析》[13]。

水樣帶回實驗室后，首先測定總氮（TN）、總磷（TP）含量，然后經(jīng)0.45 μm濾膜過濾，利用AA3流動分析儀測定濾液中銨態(tài)氮（NH4-N）、硝態(tài)氮（NO3-N）、可溶性總氮（DN）、可溶性總磷（DP）含量。水樣的DOC（可溶性有機碳）采用UV消解-紫外比色法測定，TN、DN采用堿性過硫酸鉀消解-紫外分光比色法測定，NH4-N采用靛酚藍法測定，NO3-N采用紫外分光比色法測定，TP、DP采用過硫酸鉀消解-鉬銻抗比色法測定。顆粒態(tài)氮（PN）、顆粒態(tài)磷（PP）含量由總氮、總磷含量與可溶性總氮、總磷含量相減而得。

沉積物樣品采集后，鮮樣中的NH4-N、NO3-N采用0.5 M K2SO4浸提-AA3流動分析儀測定（水土比5:1）；沉積物樣品風(fēng)干碾磨過100目篩后，采用凱氏定氮法測定全氮含量，采用氫氧化鈉堿熔法測定全磷含量，采用重鉻酸鉀氧化-油浴加熱法測定有機碳含量。

分析時帶標(biāo)樣控制分析結(jié)果，分析方法及主要儀器見表1。

表1 分析測定指標(biāo)及使用儀器表

測試指標(biāo) 方法及使用儀器TN 凱氏定氮法，凱氏定氮儀OC 重鉻酸鉀氧化-油浴加熱法

2 數(shù)據(jù)樣本描述

2014年川中丘陵區(qū)自然溝渠水體氮磷污染狀況數(shù)據(jù)集為Excel表格型數(shù)據(jù)，是一個包含3個表單的1個Excel數(shù)據(jù)文件，即“2014年川中丘陵區(qū)自然溝渠干濕季水體氮磷污染狀況數(shù)據(jù)集.xlsx”。數(shù)據(jù)集由3部分?jǐn)?shù)據(jù)組成：（1）2014年豐水與枯水期溝渠環(huán)境因素調(diào)查數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)主要由野外調(diào)查獲取，豐水期和枯水期分別調(diào)查溝渠72條和44條，包括有采樣信息、溝渠特征、溝渠水表征和溝渠管理等29項調(diào)查指標(biāo)（表2）；（2）2014年豐水與枯水期溝渠水質(zhì)狀況，室內(nèi)分析獲得，包括19項溝渠的采樣基礎(chǔ)信息、各形態(tài)氮磷溝渠水化學(xué)性狀水質(zhì)及物理性狀水質(zhì)指標(biāo)（表3）；（3）2014年豐水期溝渠沉積物氮磷狀況數(shù)據(jù)，室內(nèi)分析獲得，包括采樣信息和沉積物氮磷狀況等13項指標(biāo)（表4）。

表2 2014年豐水與枯水期溝渠環(huán)境因素調(diào)查

序號 字段名稱 量綱 數(shù)據(jù)類型 實例2 3 水體形態(tài) 字符型 細(xì)溝流2 4 水體氣味 字符型 輕微臭味2 5 蓄水狀況 字符型 有攔水壩2 6 植被管理 字符型 無刈割2 7 淤泥管理 字符型 無清淤2 8 管理模式 字符型 村民自發(fā)2 9 天氣情況 字符型 晴3 0 備注 字符型 其他

表3 2014年豐水與枯水期溝渠水質(zhì)狀況

表4 2014年6月溝渠沉積物氮磷狀況

序號 字段名稱 量綱 數(shù)據(jù)類型 實例3 采樣地點 字符型 南充西充太平4 溝渠周邊土地利用 字符型 W Y T L H 0 0 1 5 沉積物樣品編號 字符型 盆地谷地6 顏色 字符型 黑色7 厚度 c m 整數(shù)型 8 8 有機碳 g/k g 浮點型 1 6.9 9 2 6 9 總氮 g/k g 浮點型 7.7 1 2 5 1 0 硝態(tài)氮 m g/k g 浮點型 1.2 3 3 6 1 1 銨態(tài)氮 m g/k g 浮點型 2.8 9 3 3 1 2 總磷 g/k g 浮點型 1.0 8 0 9 1 3 碳氮比 浮點型 2.4 0 9 7 1 4 備注 字符型 其他

3 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制和評估

針對原始觀測數(shù)據(jù)和實驗室分析的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)質(zhì)量控制過程包括對源數(shù)據(jù)的檢查整理、單個數(shù)據(jù)點的檢查、數(shù)據(jù)計算和入庫，以及元數(shù)據(jù)的編寫、檢查和入庫。對源數(shù)據(jù)的檢查包括文件格式化錯誤、存儲損壞等明顯的數(shù)據(jù)問題以及文件格式、字段標(biāo)準(zhǔn)化命名、字段量綱、數(shù)據(jù)完整性等。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。在2014年豐水與枯水期溝渠水質(zhì)狀況數(shù)據(jù)表中，6月采集的樣品未進行亞硝酸鹽、磷酸鹽和可溶性有機碳測試分析，11月份的樣品對溶解性氧和氧化還原電位未測試分析，這是初始實驗設(shè)計指標(biāo)與后來的科研實驗分析中確定的指標(biāo)有差異的表現(xiàn)。初始設(shè)計沒有亞硝酸鹽、磷酸鹽和可溶性有機碳指標(biāo)，所以在6月的測試中沒有數(shù)據(jù)，在后續(xù)研究的應(yīng)用中討論有必要完善這三項指標(biāo)，而且調(diào)整了溶解性氧和氧化還原電位。

本數(shù)據(jù)集為國家基金項目資助野外觀測和室內(nèi)分析獲取，針對研究目標(biāo)，在數(shù)據(jù)用于分析統(tǒng)計之前，進行了系列觀測和分析過程中的質(zhì)量控制。野外調(diào)查和觀測階段，由科研人員帶隊，專業(yè)人員進行觀測和觀測儀器維護工作。室內(nèi)分析時帶標(biāo)樣控制分析結(jié)果。數(shù)據(jù)整理和入庫過程的質(zhì)量控制方面，主要分為兩個步驟：（1）進行了各種源數(shù)據(jù)的集成、整理、轉(zhuǎn)換、格式統(tǒng)一；（2）通過一系列質(zhì)量控制方法，去除隨機及系統(tǒng)誤差。使用的質(zhì)量控制方法，包括極值檢查、內(nèi)部一致性檢查。

4 數(shù)據(jù)使用方法和建議

在我國山區(qū)，特別是四川盆地山地丘陵區(qū)，排水溝渠縱橫交錯，是連接農(nóng)業(yè)排水、村鎮(zhèn)居民生活廢水與河流湖泊的重要通道。作為污染物質(zhì)傳輸?shù)闹匾ǖ?，溝渠不僅起到了輸移功能，而且良好的溝渠系統(tǒng)能起到消減污染負(fù)荷、凈化水質(zhì)的功能。通過對川中丘陵區(qū)不同類型自然溝渠的調(diào)查與采樣分析，弄清自然溝渠水體氮磷污染狀況，并進行綜合評價，以期為退化溝渠生態(tài)功能恢復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。

項目組基于本數(shù)據(jù)集已發(fā)表SCI論文1篇，CSCD論文1篇[14-15]；基于該研究完成培養(yǎng)2名碩士研究生的學(xué)位論文?，F(xiàn)在經(jīng)過整理將存儲在Science Data Bank（http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/619）上，以期為類似領(lǐng)域研究提供區(qū)域數(shù)據(jù)。