海洋风电场的生态环境影响

6.5.2.1　施工期对海洋生态的环境影响

1.对浮游生物的影响

风电场建设对浮游生物的影响主要反映在施工悬浮泥沙入海导致海水的混浊度增大，透明度下降，不利于浮游植物的光合作用，降低单位水体内浮游植物的细胞丰度，进而对浮游动物的生长起到抑制作用。

海上风电场在风力发电机组基础沉桩作业和输电电缆埋设过程中都会造成水体悬浮物浓度的升高，尤其是输电电缆埋设过程。目前国内海上风电场根据离岸距离和水深的不同，主要分为潮间带风电场和近海风电场。潮间带风电场输电电缆常见埋设方法视电缆路由的水深条件的不同，在露滩部分和水深较浅区域常采用两栖式反铲挖掘机直接开挖或者趁退潮滩涂出露时段进行开挖。开挖土方堆置于电缆沟槽一侧，边开挖边埋设输电电缆，随后马上进行土方回填，施工方式见图6-1。该施工方法操作简便基本无多余土方产生，但受涨落潮时间限制较显著，且一旦施工时机把握不准，容易出现潮位上涨但土方来不及回填的情况，尚未回填压实的土方容易被潮水带走产生大量悬浮泥沙。而对于位于水深较深区域的海上风电场，输电电缆一般采用铺缆船牵引喷水式埋设犁高压射水挖沟的方式埋设，施工方式见图6-2。喷水式埋设犁埋设输电电缆的施工方式具有定位精度高，施工连续性和进度可控性较高的优点，但喷水挖沟过程中对海底底泥扰动影响程度较大，使底泥悬浮进入水体，产生大量的悬浮泥沙，对海缆路由局部水域的水质影响较大。

图6-1　输电电缆埋设施工示意图（潮间带区域）

图6-2　输电电缆埋设施工示意图（海上区域）

一般而言，当悬浮物浓度增加量在10mg/L以下时，水体中的浮游植物不会受到明显影响，当悬浮物的浓度增加量在10～50mg/L时，浮游植物将会受到轻微的影响，而当悬浮物浓度增加量达50mg/L以上时，浮游植物会受到较大的影响，特别是施工中心区域，悬浮物含量较高，海水透光性差，浮游植物生长将受显著抑制。

徐兆礼等对悬沙影响浮游植物的问题进行了多项研究，其中长江口悬沙牟氏角毛藻生长影响的动态试验和静态试验研究结果表明：牟氏角毛藻的生长速度随悬沙浓度增大而逐渐减少，悬沙对浮游植物的影响非常显著，而且悬沙一旦产生，即便是浓度不大，也影响水体的透明度，从而影响浮游植物的光合作用，对浮游植物生长起到抑制作用。徐兆礼等人的研究结果还表明悬沙对浮游植物的影响有两个方面：①悬沙影响水体的透明度，从而影响浮游植物的光合作用，对浮游植物生长起到抑制作用；②底泥中存在的污染物，这些污染物从底泥中析出，造成水体二次污染，进而对浮游植物生长产生影响。根据徐兆礼开展的实验研究，长江口疏浚弃土悬沙对微绿球藻和牟氏角毛藻的生长有一定的抑制作用，试验结果表明，当水体中含沙量持续96h达到3g/L时，藻类生长速率降低20%～30%。但当作业停止，悬沙迅速沉淀，水体变清，藻类生长可恢复正常。

同样，施工作业对浮游动物最主要的影响为水体中增加的悬浮物使水体浑浊度增大。悬浮物对浮游动物的影响与悬浮物的粒径、浓度等有关。具体影响反应在浮游动物的生长率、存活率、摄食率、丰度、生产量及群落结构等方面。浮游动物受影响程度和范围与浮游植物相似。

李纯厚等所做的悬浮物毒性试验表明，悬浮物相对浮游甲壳类的致毒效应明显。22.0～24.0℃试验水温时，悬浮物相对卤虫无节幼体和浮游桡足类的急性毒性试验结果分别为：96h半致死浓度为71.6mg/L（卤虫无节幼体），48h半致死浓度为61.3mg/L（浮游桡足类）。

王金秋等研究表明，培养液中加入7～9mg/m L的弃土悬沙，褶皱臂尾轮虫种群的存活率呈显著和极显著差异，即高浓度的悬沙，可降低该轮虫的存活率，从而导致其种群增长率显著和极显著地降低，说明此浓度弃土悬沙是该轮虫的敏感浓度阈值，低于这一浓度则对该轮虫无显著影响。

虽然风电场海上施工过程尤其是喷水式埋设犁开沟埋设方式引起的入海悬浮泥沙对水体和浮游生物影响较为明显，但上述影响主要集中在施工阶段，随着工程施工的结束，泥沙通过自然沉降作用逐步沉入海底。同时由于涨落潮和洋流的共同作用，海水始终处于流动和交换状态，也会对悬浮物含量较高的水体产生稀释作用。悬浮物经自然沉降和海水流动携带扩散后，浓度会在较短的时间内恢复至本底值。受影响的海水水质会逐渐恢复到工程施工前的水平。由于水质的恢复和洋流的交换，浮游生物群落结构和生物量也会逐渐恢复正常。随着施工的结束其对海水水质和浮游生物的影响也逐步消失，因此风电场施工产生的悬浮泥沙对浮游生物一般不会产生长期不利影响。

2.对潮间带生物和底栖生物的影响

海上风电场工程施工期对潮间带生物和底栖生物的影响主要表现在以下3个方面。

（1）海缆登陆段沟槽开挖对潮间带生物的影响。海上风电场输电电缆如采用牵引船牵引埋设犁开沟埋设，在登陆段一般需要在登陆点海堤外侧沿海底电缆设计路由处预先挖出一条电缆沟，并在其靠海一端根据敷缆船的船型尺寸挖出一个尺寸略大于敷缆船的沟槽作为敷缆船靠泊的场所。该部分沟槽占用潮间带区域面积一般较大，该沟槽的开挖造成开挖面潮间带生物生境的破坏，导致其生物量损失。开挖产生的土方一般就近堆置，也会压占部分潮间带面积，对潮间带生物产生短时影响。而对于采用水力冲挖机组和两栖式反铲挖掘机进行登陆段电缆埋设的风电场，其登陆段对潮间带生物的影响面积相对较小。开挖土方堆置于电缆沟一侧。

无论牵引船牵引埋设犁方式开挖的登陆段沟槽还是水力冲挖机组、反铲挖掘机开挖的沟槽，其对潮间带生物生境的影响都是短时的，一旦电缆埋设完成，即可对沟槽进行回填压实。由于上述施工回填土方均为原地开挖产生，没有外来污染物带入，因此海缆登陆段施工对潮间带生物的影响主要为对其生境的短时扰动影响并造成一定生物量损失，待施工结束后，潮间带生物的生境也会逐渐恢复至施工前的状态，因此一般而言海缆施工对潮间带生物的影响是暂时和可逆的。

（2）海缆水下埋设对潮下带底栖生物的影响。用于连接海上风力发电机组之间的输电电缆，国内常采用牵引船牵引埋设犁开沟的方式埋设。埋设犁在运行过程中将高压海水喷出冲击海底沉积物，形成一条临时的深槽，随即电缆经退扭后被施放入深槽内。深槽的回填依靠海底沉积物的自然回淤完成。可见，这种方式埋设海底输电电缆不可避免地会对海底沉积物造成扰动，而海底沉积物是众多海底底栖生物的栖身之所，因此海底输电电缆的埋设不仅会对底栖生物体造成损害，还会对其生境造成扰动。但上述影响也主要发生在施工阶段，待施工结束沉积物回淤后，海底输电电缆路由处的沉积物自然属性与施工前相比未发生改变，随着时间的推移，底栖生物栖息密度和生物量会逐渐恢复到本底水平，因此海缆的水下埋设对潮下带底栖生物的影响是暂时和可逆的。

（3）对生物多样性的影响。目前国内常见的海上风电场主要分为位于海岸线外侧潮间带上的潮间带风电场和近岸海域海上风电场。对于位于潮间带的风电场，工程场址范围多为光滩或随潮位涨落而间歇出露的潮间带，这些滩涂区域常有少量呈块状或丛状分布的米草等植被群落，种类组成较简单，大多是单优势群落，甚至为单种群落，往往分布于高滩，风电场的建设基本不涉及这些区域，且风力发电机组基础呈点状分布，基础之间的间距较大，往往在800～1200m之间。对于位于海上的风电场，由于风电场所在区域水深较深，场区内基本无植被分布，因此风电场建设对区域植被的生物多样性基本无不利影响。

综上所述，海上风电场施工对海水水质、潮间带生物和底栖生物的影响主要局限于风力发电机组基础和海底输电电缆路由区域，其面积占整个风电场场区比例很小；且对于特定区域，施工期一般均较短，施工阶段除了对滩涂和沉积物造成短时扰动外基本无外源性污染物引入，因此海上风电场的施工除造成局部生物量损害以外，不会造成某种或某类生物的灭绝，对风电场区域的生物多样性影响较小。

6.5.2.2　营运期对海洋生态的环境影响(www.xing528.com)

1.风力发电机组压占对底栖生物的影响

风力发电机组基础建成后，基础周围的沉积物会受到海水往复流动的冲刷，形成冲刷坑。不同桩基础型式和规格、不同海况下冲刷坑稳定后的尺寸也不尽相同。根据目前国内海上风电场实测，冲刷坑半径在5～10m，深度在4～8m。而对于风力发电机组桩基础周围局部区域以外，附近海域整体的水文动力和泥沙冲淤环境基本不会改变，且风电场建成运行后基本不会影响工程海域水质和沉积物环境，工程建成后工程海域潮间带和潮下带生境条件较风电场建设前无明显变化，因此风电场所在海域的底栖生物类型、数量、组成等均不会发生明显变化。因此营运期海上风电场对底栖生物的影响主要为风力发电机组桩基础的长期压占对底栖生物栖息地面积的减少，但该面积往往很小，对风电场区域的底栖生物影响很小。

2.生境改变对底栖生物的潜在影响

海上风电场工程的建设对风力发电机组基础周围的生物栖息地造成一定的占用和破坏，使原本以沙土、黏土为主组成的海底，改变成了以钢、碎石及石块为主的风力发电机组地基。底质的硬化改变了风电场区域的海底生境条件，同时风力发电机组基础结构物也有可能提供新的栖息地和避难所，从而导致桩基附近底栖生物种类、数量的变化和群体结构的演替。

以丹麦的Horns Rev海上风电场为例，该风电场2002年4月开始运行，装机容量为160MW；研究人员在风电场区域内以及附近区域，通过潜水员潜入海底观测，并且配合使用聚碳酸酯棒采集约15cm的海底沙土样本，以此来研究风力发电机组区域以及其附近的底栖生物。在风力发电机组建设前后对底栖生物进行了长期的观测研究。

研究结果表明，风电场的建造对于环境方面的影响主要集中在对生物栖息地的破坏，以及将原本以沙土为主组成的海底，改变成了钢、碎石以及石块为主的风力发电机组地基。风力发电机组的底座以及防腐蚀地基占海底面积为39.500m2，约为整个风电场占地面积的0.2%。海底土质的改变使得该地区典型的表栖动物群落结构取代了原本的底内生物群落结构。这些变化也增加了生物多样化以及改变了生物的分散程度。

2003—2005年对于风力发电机组海底地基地区的观测发现，有一部分的原始植被—丝状藻被其他种类的永久性植被—绿藻所取代了。与此相对应的是一些体型较大的具有可移动性的底栖生物的数量变化。在风力发电机组附近，大部分可移动性底栖生物的数量都有明显的增加，其中以黄道蟹（Cancer Pagurus）的增加最为明显（图6-3）。

图6-3　2003—2005年风电场范围内黄道蟹的数量变化

从图6-3可见，2003—2005年间，在不同的深度，黄道蟹的数量都有明显的增加；同时，黄道蟹的平均个体重量也从2003年9月的1.52mg增至2005年9月的44.16 mg。这说明了该风电场风力发电机组地基区域是有利于底栖生物生长的，特别是一些可移动的动物。

藤壶（Balanus Crenatus）是风力发电机组建造地的原始生物。图6-4中，与2003年相比，2004年藤壶的数量明显减少，并且在2005年几乎无法观测到藤壶。但与此同时，在演变过程中，2005年底在风力发电机组上发现了一些新的藻类，如红藻—纤维多管藻（Polysiphonia Fibrillosa）、脐型紫菜（Porphyra Umbilicalis）和绿藻—现形硬毛藻（Chaetomorpha Linum）。

图6-4　2003—2005年风电场范围内藤壶数量的对比

理石叶钩虾是一种可移动的底栖生物。根据图6-5中2005年秋季的观测结果，此类虾的数量明显大于刚建完风力发电机组的2003年3月。这证明该风电场风力发电机组地基不会减少这类生物的数量，还有利于它们的繁殖。理石叶钩虾是风力发电机组地基区域内数量最大的动物，并作为一些鱼类以及可食用螃蟹等动物的食物。

图6-5　2003—2005年风电场范围内理石叶钩虾数量、生物量以及平均个体质量的对比

Horns Rev海上风电场2003—2005年底栖生物的数量以及生物量基本呈逐年增长趋势（图6-6），其中该地区7个优势种占生物数量的比例超过99%，占生物量的比例超过88%。2005年3月底栖生物数量低于前一年3月底栖生物数量，这很有可能是由于理石叶钩虾数量的季节波动性引起的。

图6-6　风电场范围内的底栖生物数量、生物量

通过风电场建设前后的长期观测研究发现，丹麦Horns Rev海上风电场的建设对于一些原始底栖生物有一定的影响，但对那些可移动的底栖生物如黄道蟹的影响很小。风电场工程的最大影响是导致底栖生物失去栖息地以及增加了坚硬的风力发电机组地基。风力发电机组给更大型的具有可移动特征的底栖生物提供了新的栖息地，使这些可移动的底栖生物数量有着明显的增加。

由于对于地盘的竞争和掠夺，生态群体结构的演替导致了原始底栖生物的减少并被大量的硬地栖息地生物所替代。虽然相比风电场建设之前总生物量只提高了7%，但给鱼类以及其他生物提供了原有的50倍的食物总量。