海上风电对鱼类福利影响方面的思考- 大数跨境

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2022-11-14

编辑按语：

中国海洋大学黄六一教授等于2022年11月在《水产学报》上在线发表题为《海上风电场对鱼类福利的影响研究进展》的综述性论文。该文章系统梳理了海上风电工程对海洋鱼类影响的研究进展，主要从海上风电的建设期和运营期发出的水下噪声和电磁场对海洋鱼类的行为及生理等方面进行了分析和总结。受本微信公众号的邀请，本文第一作者对该文章中海上风电噪声对鱼类影响方面的研究进行阐述，便于读者更快速的了解全文，进一步加强关于海上风电对鱼类福利问题研究的关注与探索。

随着陆上风电不断开发利用，导致陆地风电场空间资源日益紧缺，人类开始将风电产业转向更为广阔的海洋。据全球风能理事会（The Global Wind Energy Council，GWEC）2022年报告指出，截至2021年底，全球海上风电新增装机容量为21.2 GW，为2020年的3倍多。累计装机容量达到57 GW，比2020年增长58%，海上风电累计装机容量占全球风电累计装机容量的比例上升到7%。由于我国海岸线绵长且邻近电力负荷区域，近年来，海上风电场建设取得了飞速发展，截至2021年，我国海上风电装机累计容量为2535.2万千瓦。新增装机容量连续第4年居世界首位，达1448.2万千瓦，占全球新增海上风电装机的80%（图1）。现如今，我国海上风电已经进入了规模化、商业化的快速发展阶段（图2），且呈现由近海到远海、由浅水到深水、由小规模示范到大规模集中开发的特点。目前海上风电主要分布在江苏、广东和福建三省，2021年这三个地区持有中国海上风电装机容量的80.2%（图3），并将在未来10年新增的装机容量中占主要份额；与此同时，浙江、辽宁、山东等地也取得新进展；北部湾、辽东湾、海南岛西部等优质海域将成为重点建设区域。

图1 截至2021年全球主要国家海上新增（左）及累计（右）风电装机容量（数据来自CWEA）

图2 2011-2021年我国海上风电新增和累计装机容量及（左）平均单机容量（右）（数据来自GWEC）

图3 截至2021年我国主要地区海上新增（左）及累计（右）风电装机容量（数据来自GWEC）

我国海上风电起步较晚，缺乏对海洋环境、生态和资源影响的实证研究，尤其是海上风电场噪声相关影响研究甚少。常见的海上噪声主要来自于船舶噪声、声呐、水下地震勘探和水下打桩声。有研究表明海上人为噪声可能会降低鱼类的听觉敏感度，威胁鱼类重要的行为功能，并且在长期影响下具有累加效果，尽管鱼类个体会通过自身补偿机制进行调整，但对于鱼类群体的洄游、索饵、求偶、产卵等行为都会因胁迫时间推移而发生影响。

海上风电场属于一种大型海洋工程（图4），其建设主要分成四个时期：施工前期、施工期、运营期、停运期。在此过程中，施工期和运营期是产生噪声和电磁污染的主要阶段。施工期的打桩噪声是海上风电噪声强度最大的阶段之一，主要能量分布在50 Hz-1 kHz之间，声压级约200 dB左右。可分为冲击式和振动式两种类型。因为二者产生的噪音会形成强声场，声压级过大对鱼类行为及生理会造成影响，国外一些研究表明鱼类听见打桩声会加快游泳速度及深度，并游离声源，鱼群聚集率、捕食与被捕食率降低，运动协调能力下降等。生理方面如引起多器官血肿、鱼鳔破裂、内耳毛细胞损伤以及因急性应激反应而导致的适应性下降等。

图4 我国山东半岛海上风电场照（王羿宁拍摄）

a: 海上风机，b: 单桩基础，c: 水冷散热风扇，d: 升压站

海上风电场运营期噪声主要分为气动噪声和机械噪声两类。大小仅限于低频（低于500 Hz）和低强度（80~140 dB）。噪声传入水中的途径主要通过空气传播、桩体振动引起的水下传播、桩基底部振动引起的底质传播。相比于打桩噪声，运营期噪声对鱼类影响的相关研究更少。由风机运营期噪声所造成的听力损伤，一些研究者表示其对于海洋哺乳动物的影响较大，而对于鱼类没有较大影响或者处在可恢复的范围之内。仅有研究表示鱼类的捕食猎物能力下降，原因在于这种水下噪声掩蔽了被捕食物种的生物噪声。从而导致鱼群丰度降低，而研究表示这两种不同时期的水下噪声不会给鱼类带来直接死亡和病死的风险，一些损伤也是因鱼种不同而异。

海上风电场电磁场主要由3部分组成：风机磁场、升压站磁场、海底电缆磁场。有些鱼（例如鳗鲡）利用磁场进行定位，如果鱼群所在的磁场发生变化也将会导致它们的空间分布形成变化，从而改变了该地区的群落结构组成。对此国外学者研究表示海上风电场电磁场会导致其经过时游泳速率的降低，但并不会对整个迁移行为带来较大影响。

不可否认的是，海上风机基础对鱼类具有类似人工鱼礁的聚集效应，因此会增加鱼类的栖息地，从而对物种多样性具有积极作用。然而海上风电对鱼类的正面和负面影响，究竟是需要博弈，还是可以达成双赢？需要研究者们的进一步探索。因此，未来的研究应关注长期低频低强度海上风电场噪音对鱼类的生理及行为可能带来的影响进行深入研究和评估，以此为今后开展“风渔结合”的新型养殖模式提供理论数据基础（图5）。笔者认为，在以往研究工作的基础上还需要针对风机的实际噪音对不同鱼种、不同生活史阶段、鱼体对声音不同感知结构以及鱼类生理、遗传等的影响，通过室内试验和野外试验相结合，开展系统性研究，探明其对鱼类影响的机理，并制定相关的研究标准和预防措施。