2007–2009年黃海底層水CTD觀測及沉積環境因子數據集

2007–2009年黃海底層水CTD觀測及沉積環境因子數據集
作者：孟昭翠　代仁海　李宇航　張光濤　徐奎棟
2018年8月17日

本作品收錄於《中國科學數據》

孟昭翠, 代仁海, 李宇航, 等. 2007–2009年黃海底層水CTD觀測及沉積環境因子數據集[J/OL]. 中國科學數據, 2018, 3(3). (2018-08-19). DOI: 10.11922/csdata.2018.0002.zh.

摘要&關鍵詞

摘要：2007–2009年通過搭載黃海冷水團航次及中國近海開放共享航次共4個航次，在黃海利用CTD獲得了154個站位的經緯度、水深、底層水溫度和鹽度數據；通過154個站位的沉積物樣品的採集和分析，獲得了調查站位沉積物的粒度、含水量、有機質含量、葉綠素a及脫鎂葉綠素a含量以及各參數分層分布情況。針對原始觀測數據和實驗室分析的數據，數據質量控制過程包括對原始觀測數據的檢查整理、單個數據的檢查、數據的整編。黃海底層水CTD觀測及沉積環境因子數據集的建立，給研究海洋底棲環境和底棲生態系統的長期變化提供了基礎資料。

關鍵詞：黃海；溫鹽深觀測；沉積環境

Abstract & Keywords

Abstract: Four cruises were conducted in the Yellow Sea from 2007 to 2009. Through conductivity-temperature-depth (CTD) observation, the study obtained data on the water depth, bottom water temperature and salinity of the Yellow Sea from 154 stations. Then based on sample collection and analysis using a 0.1-m2 modified Grey-O』Hara box corer, we measured the sediment median grain size, as well as the horizontal and vertical distribution of sediment water content, organic matter, chlorophyll a and pheophytin a. The dataset of CTD and sediment environmental parameters will aid in better understanding the long-term changes of the benthic environment and ecosystem in the Yellow Sea.

Keywords: Yellow Sea; CTD observation; benthic environment

數據庫（集）基本信息簡介

數據庫 (集) 名稱	2007–2009年黃海底層水CTD觀測及沉積環境因子數據集
數據作者	孟昭翠、代仁海、李宇航、張光濤、徐奎棟
數據通信作者	徐奎棟（kxu@qdio.ac.cn）
數據時間範圍	2007–2009年
地理區域	黃海（31.25°–39.40°N，119.50°–125.01°E）
數據量	204 KB
數據格式	*.xls
數據服務系統網址	http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/554
基金項目	科技基礎性工作專項「黃渤海濱海帶環境污染與生態系統狀況綜合調查」課題三（2013FY111100-03）、國家自然科學基金（41306153、41476144）
數據庫 (集) 組成	數據集包括4個數據文件，分別為：2007年夏季（48站）黃海底質資料.xls，數據量51 KB；2008年夏季（33站）黃海底質資料.xls，數據量48 KB；2009年春季（38站）黃海底質資料.xls，數據量50 KB；2009年冬季（35站）黃海底質資料.xls，數據量51 KB。

Dataset Profile

Title	A dataset of benthic environmental parameters in the Yellow Sea (2007 – 2009)
Data authors	Meng Zhaocui, Dai Renhai, Li Yuhang, Zhang Guangtao, Xu Kuidong
Corresponding author	Xu Kuidong (kxu@qdio.ac.cn)
Time range	2007–2009
Geographical scope	Yellow Sea (31.25° – 39.40°N，119.50° – 125.01°E)
Data volume	204 KB
Data format	*.xls
Data service system	http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/554
Sources of funding	Basic Work of Science and Technology Project of China (No. 2013FY111100-03) and Natural Science Foundation of China (No. 41306153, No. 41476144).
Dataset composition	The dataset consists of the following four files: benthic environment information collected from 48 stations in the Yellow Sea in summer of 2007.xls, with a data volume of about 51 KB; benthic environment information collected from 33 stations in the Yellow Sea in summer of 2008.xls, with a data volume of about 48 KB; benthic environment information collected from 38 stations in the Yellow Sea in spring of 2009.xls, with a data volume of about 50 KB; benthic environment information collected from 35 stations in the Yellow Sea in winter of 2009.xls, with a data volume of about 51 KB.

引 言

黃海是西太平洋的一個半封閉陸架淺海，位於中國大陸與朝鮮半島之間。平均水深為44 m，其中央部分的黃海槽水深一般在50–80 m。其水文特徵包括黃海冷水團、黃海沿岸流、黃海暖流等，是許多經濟魚類、貝類和蝦蟹類的重要產卵、索餌和育幼場。

現場水深、水溫、鹽度是海洋水文觀測的基本要素。目前已有大量關於黃海水文要素和海水化學要素的研究^[1]。對黃海1976–2000年36°N斷面水體環境因子的研究發現，海水溫度、鹽度、溶解無機氮及氮磷比均呈現增加趨勢，而溶氧、磷、硅均呈現降低趨勢^[2]。海洋沉積物處於水圈、生物圈和岩石圈的交匯地帶，作為生源要素的重要源與匯，在生物地球化學循環中起着至關重要的作用。沉積物粒度直觀反映海洋沉積特點；有機質含量及其變化是研究海洋地球化學過程、海洋碳循環、海洋環境、全球變化的重要測定參數；葉綠素a含量反映底棲環境中現存光合自養植物數量的多少和海域初級生產力的高低。目前，關於黃海各沉積環境因子均有大量的研究^[3]，但尚無對上述沉積環境因子變動的集中報道，同時缺乏黃海水體CTD觀測及沉積環境因子數據集的匯總。海洋沉積環境對底棲生物的群落結構、多樣性及分布具有重大影響。黃海水文及沉積環境資料的獲取，對了解我國海洋底棲環境及底棲生態系統的動態變化、海洋底棲生物資源的開發利用、海洋環境變遷預測、環境影響評估、漁業談判、海洋污染求償等問題均有重要價值。

黃海海洋CTD溫鹽深觀測及沉積環境因子科學調查的目標是在38.75°N、38.50°N、38°N、37°N、36°N、35°N、34°N、33°N、32°N斷面範圍內設置站位（圖1），在2007–2009年完成共計4個航次的綜合科學考察（2007年和2008年各一個航次，2009年2個航次），獲取黃海水文、生態、化學和地質數據和樣品，為探討全球氣候變化和人類活動對黃海底棲生態系統影響等科學問題提供可靠的數據支持。

圖片(a)

圖片(b)

圖片(c)

圖片(d)

圖1 2007–2009年黃海各航次採樣站位圖

1 數據採集和處理方法

1.1 數據採集

2007年6月（15–28日）、2008年7月（20–31日）、2009年5–6月（5月17日–6月26日）及2009年11–12月（11月21日–12月23日）分別對黃海海域（31.25°–39.40°N，119.50°–125.01°E）進行了4個航次水文及沉積物環境因子調查，其中2007年、2008年及2009年11月航次搭載中國科學院海洋研究所「科學三號」考察船，2009年5月航次搭載中國科學院海洋研究所「科學一號」考察船執行。4個航次共成功取得154個站位（2007年夏季48個站位，2008年夏季33個站位，2009年春季38個站位，2009年冬季35個站位）的沉積環境因子樣品。站位設置原則為在調查海域，每一個緯度或者半個緯度上，間隔半個經度設置一個站位，站位編號多以緯度開頭從0–10命名。

沉積物樣品利用0.1 m2改進型Grey-O』Hara箱式采泥器採集。在每一站位採集3箱未受擾動的樣品後，用內徑為2.3 cm的注射器改造的採樣管採集8 cm長芯樣4個（隨機選取1箱採集2管，其它兩箱各采1管）。每個芯樣均按0–2 cm、2–5 cm及5–8 cm分層，相應分層合併後裝入封口袋，–20℃冷凍保存，用於沉積物粒度、葉綠素a、脫鎂葉綠素a、有機質及含水量測定。溫鹽深測定儀 (CTD，Sea-Bird SBE 9) 現場測定各站位水深、底層水溫度和鹽度^[4]。

1.2 樣品分析方法

沉積物各環境因子的分析方法見表1。有機質含量通過測定有機碳含量獲得，有機碳含量採用滴定法或元素分析儀測定，其中2007年及2008年航次樣品採用重鉻酸鉀氧化-還原容量法測定^[5]，2009年航次樣品利用元素分析儀（型號Vario Macro Cube，品牌Elementar，產地德國）測定^[6]。使用精度為0.001 g的分析天平稱重。

表1 黃海沉積環境因子採集及分析方法

環境因子	樣品採集	分析方法/儀器
粒度	表層2 cm沉積物	Cilas（940L）型激光粒度儀
葉綠素a	0–2 cm、2–5 cm及5–8 cm沉積物分層	熒光法/Turner II熒光光度計
脫鎂葉綠素a	0–2 cm、2–5 cm及5–8 cm沉積物分層	熒光法/Turner II熒光光度計
有機質	表層2 cm沉積物	有機碳採用重鉻酸鉀氧化-還原容量法滴定或元素分析儀測定；有機質含量為有機碳含量乘以係數1.724。
含水量	0–2 cm、2–5 cm及5–8 cm沉積物分層	通過沉積物烘乾（60 ℃，72 h）前後質量的減少來計算。

1.3 資料整理

依據各測定方法得到各站位沉積物粒度、含水量、葉綠素a及脫鎂葉綠素a、有機質含量，結合站位號、經緯度、水深、採集日期等信息，整理2007–2009年黃海水文及沉積環境因子數據集。

2 數據樣本描述

2007–2009年黃海冷水團及中國近海開放共享航次溫鹽深及沉積環境因子數據集，為Excel表格型數據。數據集參數包括調查項目名稱、調查單位名稱、海區、船名、站號、經度、緯度、採樣日期、箱式采泥器規格、站位水深、底層水溫度、底層水鹽度、0–2 cm含水量、2–5 cm含水量、5–8 cm含水量、0–2 cm葉綠素a含量、2–5 cm葉綠素a含量、5–8 cm葉綠素a含量、0–2 cm脫鎂葉綠素a含量、2–5 cm脫鎂葉綠素a含量、5–8 cm脫鎂葉綠素a含量、有機質含量、中值粒徑。表2列出了數據集中各參數的名稱、單位等信息。

表2 數據參數和樣例數據

序號	參數	說明	單位	樣例數據
1	調查項目名稱	調查航次的名稱	-	2007年黃海冷水團航次
2	調查單位名稱	參加調查航次的單位	-	中國科學院海洋研究所
3	海區	調查的海區	-	黃海
4	船名	調查船名稱	-	科學三號
5	站號	調查站位號	-	1099
6	經度	調查站位的經度	°E	121.17
7	緯度	調查站位的緯度	°N	35.00
8	採樣日期	站位調查的日期	-	2007-07-20
9	箱式采泥器規格	采泥器開口大小	m2	0.1
10	站位水深	調查站位的水深	M	29.50
11	底層水溫度	調查站位底層水溫度	℃	28.30
12	底層水鹽度	調查站位底層水鹽度	-	31.25
13	0–2 cm含水量	0–2 cm沉積物分層中含水量	%	0.53
14	2–5 cm含水量	2–5 cm沉積物分層中含水量	%	0.44
15	5–8 cm含水量	5–8 cm沉積物分層中含水量	%	0.46
16	0–2 cm葉綠素a含量	0–2 cm沉積物分層中葉綠素a含量	μg/g	1.13
17	2–5 cm葉綠素a含量	2–5 cm沉積物分層中葉綠素a含量	μg/g	0.62
18	5–8 cm葉綠素a含量	5–8 cm沉積物分層中葉綠素a含量	μg/g	0.34
19	0–2 cm脫鎂葉綠素a含量	0–2 cm沉積物分層中脫鎂葉綠素a含量	μg/g	6.97
20	2–5 cm脫鎂葉綠素a含量	2–5 cm沉積物分層中脫鎂葉綠素a含量	μg/g	3.62
21	5–8 cm脫鎂葉綠素a含量	5–8 cm沉積物分層中脫鎂葉綠素a含量	μg/g	2.04
22	有機質含量	調查站位沉積物有機質含量	%	0.26
23	中值粒徑	調查站位沉積物中值粒徑	μm	30.25

3 數據質量控制和評估

為了從樣本來源控制數據質量，採樣管從未受擾動的采泥器中取大於8 cm的沉積物；插管採樣的位置離采泥器邊緣至少2 cm，隨機取4個重複芯樣。

針對原始觀測數據和實驗室分析的數據，數據質量控制過程包括對原始觀測數據的檢查整理、單個數據的檢查、數據的整編。對原始觀測數據的檢查包括文件格式、字段標準化命名、字段量綱、數據完整性等。單個數據點的檢查中，主要針對異常數據進行修正、剔除。沉積物各環境因子至少測定兩個重複，若兩重複偏差較大（如葉綠素a及脫鎂葉綠素a含量重複樣品的相對誤差為 ±10%以上；含水量的兩次測定差值大於1%；有機碳機讀數值低於或高於儀器標準線性範圍），則再測一個重複，最後取平均值。依據原始記錄包括航次調查報告、站位表、測線布設圖、現場採樣記錄、實驗室分析測試記錄表等，對異常數據進行剔除。其中異常數據包括：現場採樣記錄表明樣品採集時，海況較差，樣品可能受輕微擾動，且測定所得數據較歷史數據出現明顯突躍；樣品重複之間數值差異巨大。數據整理的質量控制方面，主要是進行了各種數據的集成、整理、轉換、格式統一。紙質資料錄入完成後，進行核對，保證資料不漏、不錯、不重。本文中所提供的154個站位的數據是剔除異常站位，經過數據質量控制和評估後的數據。

4 數據使用方法和建議

本數據集為2007–2009年黃海CTD溫鹽觀測及沉積環境因子的調查數據，歷經3年4個航次的數據積累，為了解我國海洋底棲環境及底棲生態系統的動態變化、海洋底棲生物資源的開發利用等海洋科學研究工作提供了可靠的數據。

為方便讀者使用，我們提供了數據集的xls電子資料，用戶可直接使用Microsoft Excel程序瀏覽和使用。在此數據基礎上，可繪製各環境因子在黃海的分布圖，圖2以2007年6月航次水深及沉積物葉綠素a含量分布圖為例。

圖片（a）

圖片（b）

圖2 2007年6月黃海冷水團航次水深（m）及沉積物葉綠素a含量分布圖（μg/g）

致 謝

感謝中國科學院海洋研究所「科學一號」及「科學三號」海洋科學考察船隊所有成員的支持。

參考文獻

1. 王保棟, 王桂雲, 鄭昌洙, 等. 南黃海冬季生源要素的分布特徵[J]. 黃渤海海洋, 1999, 17(1): 40-45.
2. LIN C, NING X, SU J, et al. Environmental changes and the responses of the ecosystems of the Yellow Sea during 19762000 [J]. Journal of Marine Systems, 2005, 55: 223-234.
3. 王偉, 李安春, 徐方建, 等. 北黃海表層沉積物粒度分布特徵及其沉積環境分析[J]. 海洋與湖沼, 2009, 40(5): 525-531.
4. 中華人民共和國國家質量監督檢查檢疫總局, 中國國家標準化管理委員會. GB/T 12763.2-2007 海洋調查規範 第2部分: 海洋水文觀測[S]. 北京: 中國標準出版社, 2007.
5. 中華人民共和國國家質量監督檢查檢疫總局, 中國國家標準化管理委員會. GB 17378.5-2007 海洋監測規範 第5部分: 沉積物分析[S]. 北京: 中國標準出版社, 2007.
6. 孫萱, 宋金明, 於穎, 等. 元素分析儀快速測定海洋沉積物TOC和TN的條件優化[J]. 海洋科學, 2014, 38(7): 14-19.

數據引用格式

孟昭翠, 代仁海, 李宇航, 等. 2007–2009年黃海底層水CTD觀測及沉積環境因子數據集[DB/OL]. Science Data Bank, 2018. (2018-01-09). DOI: 10.11922/sciencedb.554.