东海大桥海上风电场对海洋渔业资源的影响初探摘 要:通过对东海大桥海上风电场建设前和建设期海洋渔业历史调查资料的收集,以及运行期渔业资源的补充调查,对比分析了海上风电场的建设对海洋渔业资源的影响分析表明:东海大桥海上风电场建设前后鱼卵、仔鱼种类和资源密度调查结果变化不大,渔获物资源密度水平在建设期和运行期甚至比风电场建设前明显升高,东海大桥风电场的建成并未对海洋渔业资源造成明显的负面影响关键词:海上风电场,渔业资源,种类,资源密度,影响Effects of offshore wind farm on marine fishery resourcesAbstract: Through collection of the historical survey of marine fishery pre construction and construction period of Donghai Bridge offshore wind farm and supplementary investigation of fishery resources in operation period, comparison and analysis of the impact of offshore wind farm construction on marine fishery resources. The result showed that the fish eggs, larvae and resource density investigation have little change before and after the construction of Donghai Bridge offshore wind farm, the resource density level of catch increase。
Donghai Bridge wind farm built will not cause significant negative impact on marine fishery resourceKey words: offshore wind farm, fishery resources, species, resources density, influence在全球大力发展新能源的背景下,海上风力发电因其不占用土地资源、基本不受地形地貌影响、风速更高、风电机组单机容量更大、年利用小时数更高等特点,近年来在欧洲及全球范围内迅猛发展由于海洋生物资源丰富,且为开展渔业生产活动的主要场所,海上风电场对海域的占用及建设过程中的人为干扰活动势必对周边的海洋生物和渔业资源造成一定的影响因果关系不对海上风电场对海洋渔业资源的影响主要表现为以下几个方面[1]:(1)海上风电场引起的底栖环境的变化及由此产生的对鱼类种群的间接影响;(2)对海洋产卵场和育种场及其中重要经济价值的鱼类和贝类的影响;(3)鱼类栖息地转移的可能;(4)风电场电磁场对海洋生物摄食、迁移等行为可能产生的影响;(5)风机噪声对鱼类特别是石首科鱼类的影响。
前言中提出了“海上风电场对海洋渔业资源的影响”,本研究也就无意义了,建议删除Mitson[2],Coull[3],Percival[4]等曾进行了经济鱼类和其他鱼类和贝类敏感性和脆弱性研究,Wahlberg[5]研究了海上风电场区域的鱼类听觉和对声音的反应但目前我国有关海上风电场的建设对海洋渔业资源的影响的研究报导较少“较少”的意思是“曾有报道”?请列举,且影响评估大多依赖于生态学者的研究经验,开展监测研究的甚少.本文以东海大桥海上风电场为研究实例,通过风电场建设前后区域渔业资源的调查结果的对比分析,评估海上风电场的建设对海洋渔业资源的影响,以期为长江口、杭州湾及其附近海域海上风电场的海洋环境影响评估及海洋生物资源保护提供借鉴.1. 风电场海域渔业资源概况并入“前言”,不必另列出标题东海大桥风电场海域位于长江口南端、杭州湾口北岸、舟山渔场西部的长江三角洲前沿海域,该海域具有通江达海的区位优势根据农业部水产科学研究院东海水产所应为:中国水产科学研究院东海水产研究所进行的多年调查研究那些研究?文献中无表述!,该海域的渔获种类主要是栖息于水深40m以内的沿岸水系的种类,例如小黄鱼,大黄鱼、黄鲫、鮸鱼、梅童鱼、龙头鱼、灯龙鱼灯笼鱼? 、鯷鱼、鮻鱼、虾虎鱼虾虎鱼类、海蜇、三疣梭子蟹、乌贼及毛虾类等。
其中除虾虎鱼种类定居在这一带水域,活动范围比较狭窄外,还有一部分种类哪些种类?须明确!在舟山渔场附近浅海和杭州湾沿岸之间作简单的洄游,春夏季向沿海移动,秋季又回头向舟山渔场附近浅海洄游个别种类在水温下降时,继续向较深水域进行越冬洄游近年来,主要的传统性经济鱼类(如大黄鱼)的资源数量已严重下降,而某些小型鱼类如黄鲫、龙头鱼、灯笼鱼、鯷鱼等的资源数量出现了增加的趋势2. 材料与方法21调查时间和站位东海大桥风电场位于东海大桥东侧,距南汇嘴岸线8~13km范围内海域,风电场位置和范围见图1项目起止时间为2007年至2010年收集2005年5月和8月、2010年5月和9月东海大桥风电场海域的渔业资源和鱼卵仔鱼调查资料作为风电场建设前和建设期的海洋渔业资源状况的背景资料.在风电场稳定运行后的2012年5月和9月在风电场海域开展渔业资源调查2005年5月、8月设15个鱼卵、仔鱼调查站位,设11个游泳生物调查站位;2010年5月春季调查共设12个拖网、鱼卵仔鱼站位“12个站位”即可,9月秋季航次设14个拖网、鱼卵仔鱼站位14个站位调查站位布设见图2—图4图2-42012年5月和9月设8个拖网站位和鱼卵仔鱼调查站位,调查站位布设见图5。
图1 东海大桥海上风电场位置范围图FigFig为略写,需加点“Fig.”,下同 1 Donghai Bridge offshore wind farm location map图2 2005年东海大桥海域渔业资源调查站位Fig 2 The marine fishery resources investigation sites in the Donghai Bridge in 2005图3 2010年5月东海大桥海域渔业资源调查站位Fig 3 The marine fishery resources investigation sites in the Donghai Bridge in May 2010 图4 2010年9月东海大桥海域渔业资源调查站位Fig 4 The marine fishery resources investigation sites in the Donghai Bridge in September 2010 图5 2012年5月、9月东海大桥海域渔业资源调查站位图Fig 5 The marine fishery resources investigation sites in the Donghai Bridge in May and September 2012 2.2调查内容和方法2.2.1 调查内容(1)鱼卵、仔鱼的种类组成和数量分布;(2)拖网调查渔获物种类组成、数量分布、现存相对资源密度.与下段合并为“调查内容与方法”2.2.2 调查方法渔业资源调查按《海洋调查规范》(GB12673—2007)和《建设项目对海洋生物资源影响评价技术规程》(SC/T 9110—2007)进行,使用单拖网(8.0m(宽)×2。
0m(高)),网目范围2~3cm,其中网囊网目为2 cm,每网拖曳约0.5 h,平均拖速2.6节对渔获物进行分品种渔获重量和尾数统计,记录网产量依据研究海域物种分布和经济种类等情况,研究海域渔获物主要分为鱼类、甲壳动物类和头足类3大类群进行分别描述,其中,甲壳动物类又分为虾类、蟹类和口足类,其中在计算资源密度时将口足类归入虾类进行统计.鱼卵、仔稚鱼调查定量采用浅水I型浮游生物网,由底至表进行垂直拖网,定性采用大型浮游生物网,水平拖网10min,所获样品经福尔马林固定,带回实验室,进行种类鉴定,以ind./m3和ind/m2为单位进行计数、统计和分析.2.23 分析方法各测站拖网资源密度的估算采用扫海面积法[6]根据《建设项目对海洋生物资源影响评价技术规程》(SC/T 9110—2007),设定拖网网具鱼类、甲壳动物类和头足类尾数、重量逃逸率均为0.5渔业资源密度以各站拖网渔获量(重量、尾数)和拖网扫海面积来估算,计算式为:ρi=Ci/aiq式中:ρi-—第i站的资源密度(重量:kg/km2;尾数:103 ind/km2);Ci--第i站的每小时拖网渔获量(重量:kg/h;尾数:ind/h);ai——第i站的网具每小时扫海面积(km2/h)(网口水平扩张宽度(km)×拖曳距离(km)),拖曳距离为拖网速度(km/h)和实际拖网时间(h)的乘积;q—-网具捕获率(可捕系数,=1-逃逸率),其中:q均取0.5。
优势种优势度(Y)的计算公式:Y=ni/N×fi其中,fi ——第i个种在各样方中的出现频率;ni —-群落中第i个物种在空间中的丰度;N——群落中所有物种的总丰度;规定优势度Y≥0.02时为优势种.香农-威纳(Shannon-Weaner)多样性指数: 式中,H′——为物种多样性指数值;S——为样品中的总种数; Pi——为第i种的个体丰度(ni)与总丰度(N)的比值(ni/N)一般认为,正常环境,该指数值高;环境受污,该指数值降低3. 结果与讨论3.1鱼卵、仔鱼调查结果2005年调查水平和垂直拖网共采集鉴定鱼卵4科5种,仔鱼6科8种,种类名录见表1;2010年调查水平和垂直拖网共采集鉴定鱼卵2目2科3种,仔鱼3目5科8种,种类名录见表2;2012年调查水平和垂直拖网共采集鉴定鱼卵两次调查共采集到鱼卵1科1种,仔稚鱼5科7种,种类名录见表3三年调查鱼卵、仔鱼种类组成及密度见表1.表1 2005年鱼卵、仔鱼种类组成表删除定名人,与表2、3统一Table 1 Ichthyoplankton species composition table in 2005种名拉丁文种名5月8月鳓鱼Ilisha elongata (Bennett)+中华小公鱼Anchoviella chinensis(Gunther)+凤鲚Cailia mystus(Linnaeus)+棱鮻Liza carinaius Cuvier & Valenciennes+油魣Sphyraena pinguis Gunther+棘头梅童鱼Collichthys lucidus (Richardson)+小带鱼Trichiurus mutricus Gray+银鲳Pampus argenteus (Euphrasen)+绯䲗Callionymus beniteguri Jordan et Snyder+鰕虎鱼科Gobiidae正体+舌鳎属Cynoglossus sp。
正体+未定种ND+表2 2010年鱼卵、仔鱼种类组成表Table 2 Ichthyoplankton species composition table in 2010种名拉丁文种名5月9月鱼卵仔鱼鱼卵仔鱼凤鲚Coilia mystus++中华小公鱼Stolephorus chinensis++鮻Liza haematoheila++香䲗Callionymus olidus+鰕虎鱼科Gobiidae sp.+矛尾鰕虎鱼Chaeturichthys stigmatias+石首鱼科Sciaenidae正体 sp.+棘头梅童鱼Collichthys lucidus+表3 2012年鱼卵、仔鱼种类组成表Table 3 Ichthyoplankton species composition table in 2012种名拉丁文种名5月9月鱼卵仔鱼鱼卵仔鱼凤鲚Coilia mystus++小公鱼属spStolephorus sp棘头梅童鱼Collichthys lucidus++香䲗Callionymus olidus+斑尾复鰕虎已改为:斑尾刺鰕虎鱼Acanthogobius ommaturusSynechogobius ommaturus+纹缟鰕虎鰕虎鱼Tridentiger trigonocephalus+窄体舌鳎Cynoglossus gracilis+表4 2005年、2010年和2012年鱼卵仔鱼种类组成及密度Table 4 Composition and density of ichthyoplankton species in 2010 and 2012项目2005年2010年2012年5月8月5月9月5月9月鱼卵仔鱼鱼卵仔鱼鱼卵仔鱼鱼卵仔鱼鱼卵仔鱼仔鱼种类数34252414153种类组成鲱科1种,鲻科1种,石首鱼科1种魣科1种,石首鱼科1种,鲳科1种,鱼[街]科1种未定种1种,带鱼科1种鰕虎鱼科1种,鳀科2种,舌鳎科1种,未定种1种鲻科2种鲻科1种,[鱼街]科1种,鰕虎鱼科2种鳀科1种鳀科2种,石首鱼科2种石首鱼科1种鳀科1种,石首鱼科1种,[鱼街]科1种,鰕虎鱼科1种,舌鳎科1种鳀科2种,鰕虎鱼科1种优势种油魣未定种鰕虎鱼科鮻香[鱼街]中华小公鱼凤鲚棘头梅童鱼斑尾复虾虎鱼斑尾刺鰕虎鱼凤鲚平均密度(ind./m3)0.170.300.040。
350170.370040.430.120470.052005年5月和8月鱼卵、仔鱼密度均值分别为0.10 ind./m3 和0.33ind./m32010年5月和9月鱼卵、仔鱼密度均值分别为011 ind./m3 和0.40ind2012年5月研究海域鱼卵密度均值为0.12ind/m3,仔鱼密度均值为0.47ind/m3;2012年9月研究海域没有采集到鱼卵,仔稚鱼密度均值为0.05 ind2渔业资源调查结果32.1 种类组成2010年5月和9月拖网共54种.5月拖网渔获游泳动物34种,其中有鱼类20种,虾类6种,蟹类8种;9月拖网渔获游泳动物45种,其中鱼类28种,虾类9种,蟹类8种2012年5月和9月调查共出现游泳动物34种.2012年5月调查共出现游泳动物21种其中,鱼类8种,虾类8种,蟹类5种;9月调查共出现游泳动物28种其中,鱼类17种,虾类6种,蟹类6种.3.2.2 资源密度2005年5月和8月调查海域渔业资源重量和尾数密度均值为16655(kg/km2)和95.75(103ind./km2);2010年同期调查海域渔业资源平均重量和尾数密度为295.07(kg/km2)和205。
29(103ind/km2),2012年同期调查海域渔业资源平均重量和尾数密度为206.54(kg/km2)和4015(103ind/km2).2005年5月和8月渔业资源尾数密度均值为9575(103ind/km2),其中鱼类尾数密度为14.52(103ind./km2),虾类尾数密度为78.53(103ind./km2),蟹类尾数密度为1.84(103ind/km2);2010年5月和9月渔业资源尾数密度均值为205.29(103ind/km2),其中鱼类尾数密度为37.00(103ind/km2),虾类尾数密度为15596(103ind./km2),蟹类尾数密度为1234(103ind/km2);2012年5月和9月渔业资源尾数密度均值为4015(103ind./km2),其中鱼类尾数密度为26.48(103ind/km2),虾类尾数密度为11.19(103ind/km2),蟹类尾数密度为2.47(103ind./km2).2005年5月和8月渔业资源重量密度均值为166.55(kg/km2),其中鱼类重量密度为7629(kg/km2),虾类重量密度为5996(kg/km2),蟹类重量密度为29.45(kg/km2);2010年5月和9月渔业资源重量密度均值为295.07(kg/km2),其中鱼类重量密度为188.28(kg/km2),虾类重量密度为72。
77(kg/km2),蟹类重量密度为34.02(kg/km2);2012年5月和9月渔业资源重量密度均值为206.54(kg/km2),其中鱼类重量密度为17787(kg/km2),虾类重量密度为9.89(kg/km2),蟹类重量密度为1878(kg/km2)图6 资源密度调查结果与前述又重复现象,请整合Fig 6 The survey results of resource density表5 东海大桥风电场建设前后渔业资源特征值变化Table 5 Variation of fishery resources characteristic value before and after the construction of Donghai Bridge Wind Farm年份鱼卵仔鱼游泳动物种数鱼卵密度(ind./m3)仔鱼密度(ind./m3)尾数密度(103ind./km2)重量密度(kg/km2)重量多样性指数H’尾数多样性指数H'200510科10种0.100.339575166.55--20105科8种0.11040205.29295.072691.9820125科7种0.060.2340。
15206.542943.3讨论33.1 鱼卵、仔鱼从鱼卵、仔鱼的调查情况来看,三年六期调查采集到的鱼卵种数均较低,仅有1种-3种.风电场建设期和运行期间,风电场区域鱼卵、仔鱼的种类数略有减少,特别是鱼卵,仅出现1科这可能和采样位置的不同有关,但从鱼卵仔鱼资源密度来看,2005年鱼卵、仔鱼平均密度分别为0.11 ind/m3和032ind/m3;2010年同期鱼卵、仔鱼平均密度分别为0.11ind/m3和0.40ind/m3,2012年同期鱼卵、仔鱼平均密度分别为0.12ind/m2和0.26ind./m2,3年的鱼卵、仔鱼资源密度变化不大.根据中国水产科学研究院东海水产研究所的多年调查观测成果,主要经济鱼类“三场"一通道分布见图6至图8,由图可见,东海大桥海上风电场场址区基本无经济鱼类“三场”一通道分布,调查结果也表明调查期间没有采集到大黄鱼、小黄鱼等鱼卵和仔鱼,这也从侧面印证了该结论. 图7 大黄鱼洄游路线图[7] 图8 小黄鱼洄游路线图[8]Figure7 Large yellow croaker migratory route Figure8 Small yellow croaker migratory route图9 银鲳洄游路线图[9]Figure9 Pampus argenteus migratory route map一般说来,海上风电场对鱼卵、仔鱼造成的不利影响主要在施工期间,施工期间的风机基础施工会引起周边海域悬浮物浓度升高,仔幼体对悬浮物浓度的忍受限度比成体要低得多,因此高浓度悬浮物将会对海洋生物仔幼体造成伤害,但施工期的影响范围有限,一般仅局限在施工点周围约100m半径范围内[10],不会造成整个风电场区域鱼类幼体的不利影响。
从调查结果来看,风电场建设期和运行期间的鱼卵、仔鱼资源情况和风电场建设前相比,并未出现明显的减少趋势.3.32 游泳动物从游泳动物调查情况来看,风电场建设期间的2012年游泳动物尾数密度比风电场建设前的2005年明显增大,之后在运行期间的2012年又大幅下降,尾数密度年际间波动很大;且资源结构也有所变化,2005年和2010年游泳动物尾数密度以虾类最多,鱼类次之,蟹类最少,而2012年调查期间虾类尾数明显降低,鱼类尾数密度比例最大,这可能和各年的气候条件差异有关鱼、虾、蟹类的产卵受水温的影响较大,在相同季节,若水温适宜,鱼虾蟹类大量产卵,则渔获物中幼体比例较高,尾数密度相对较大.根据调查结果,2005年鱼虾蟹类幼体比例最大,2012年鱼虾蟹类幼体比例最小从重量密度变化趋势来看,风电场建设前的2005年渔获物重量密度最小,风电场建设期的2010年和运行期的2012年重量密度均明显增加,以2010年增加最大.这一变化情况可能有三个原因:①游泳动物资源量年际间波动的因素存在;②东海大桥海上风电场的建设和运行对当地渔业生产产生驱赶效应,即原本在该海域进行捕捞作业的渔民转移到别处作业,在一定程度上减轻了鱼类的资源压力,使资源量呈现缓慢回升的趋势;③风电场的建设形成了“人工鱼礁”效应。
Meike Scheidat[11]等曾对北海Egmond aan Zee(OWEZ)附近一座海上风电场对底栖生物、鱼类、鸟类和海洋哺乳动物的影响进行了研究研究结果表明,两年中OWEZ这座海上风电场对底栖生物影响甚微,风机的立柱和岩石堆成了海底生物集聚、繁衍的好地方,成为新的栖息地,吸引来许多新的生物种类,生物多样性增加;而鱼类的情况较为复杂,风电场似乎为鳕鱼提供了庇护所,在风电场区域会经常见到海豚等哺乳动物觅食;海上风电场在嘈杂的海岸附近为鱼类和海洋哺乳动物提供了安静的绿洲,在航运、捕鱼、污染等人类活动已经对海洋生态系统造成很大改变的背景下,经过两年观察,研究人员认为,海上风电场能提供更多样的栖息地,甚至增加了生物多样性但东海大桥海上风电场的形成是否为海洋生物提供新的栖息地,产生“人工鱼礁"效应,仍待在风电场区域持续开展进一步跟踪调查研究.综合上述分析,从风电场建设前后渔业资源的调查情况来看,种类组成略有变化,资源密度在风电场建设运行阶段甚至会有所增加,风电场的建成并未对该海域海洋渔业资源造成明显的负面影响一般认为,风电场对渔业资源的主要影响来自于风机噪声.风机噪声通过结构振动经塔筒、风机桩基传入水中。
试验和研究证明,当水域声压值大于鱼类逃逸阈值时,鱼类会逃离该水域,而仅当鱼类长时间、连续性暴露在远高于逃逸阈值声压条件下,噪声才会对鱼类身体器官造成影响,并出现鱼类昏迷和死亡的现象,其中以石首鱼科鱼群对声音特别敏感历史上,杭州湾北岸浅滩曾是相当一部分石首鱼科鱼类的产卵场和索饵场,但依据近年来邻近海域调查结果,鱼类产卵场和索饵场功能均有退化的趋势,除了棘头梅童,其他石首鱼科的鱼类较少,前述3个年份的鱼卵、仔鱼调查结果也反映了这一情况;同时鱼类对噪声污染有一定的逃逸能力,因此东海大桥风电场的风机噪声对渔业资源的影响是不显著的另一方面,海上风电场的建设占用了一部分海域,该海域范围内的航运、捕鱼等人类活动将被禁止,从某种意义上来说也是对海洋渔业资源的一种保护结合风电场建设前后3年春、秋两季的渔业资源调查结果和国外已有研究成果,可以认为,东海大桥风电场的建设不会对海洋渔业资源造成明显的负面影响4. 结论(1)东海大桥风电场建设前后的3年调查结果显示,风电场海域鱼卵仔鱼种类数略有减少,资源密度调查结果变化不大,风电场建设期和运行期间的鱼卵、仔鱼资源情况和风电场建设前相比,并未出现明显的减少趋势.鱼卵仔鱼可能受到的影响主要来自施工期,影响范围一般仅局限在施工点周围约100m半径范围内。
结合调查结果,初步分析认为东海大桥风电场的建设并未对鱼卵仔鱼资源产生明显的不利影响2)游泳动物调查结果显示,渔获物尾数密度在风电场建设期间比建设前明显增加,重量密度在风电场建设运行期间比建设前均有不同程度的增加,不排除东海大桥风电场的建设形成了“人工鱼礁”效应,为海洋生物提供了新的栖息地的可能性同时风电场建设用海的排他性使该海域渔业生产强度下降,资源量得以恢复根据风电场建设前后渔业资源的调查结果,可初步分析认为东海大桥风电场的建成并未对海洋渔业资源造成明显的负面影响3)东海大桥风电场海域周边围垦、航运、捕鱼等人类活动频繁,影响该海域渔业资源的因素复杂众多,且渔业资源状况本身还有年际间波动的情况海上风电场对海洋渔业资源的影响仍需在风电场及周边海域进一步开展持续的跟踪调查和试验研究参考文献[1]Hiscock, K Tyler-Walters, H. & Jones, H 2002. High Level Environmental Screening Study for Offshore Wind Farm Developments – Marine Habitats and Species Project。
Report from the Marine Biological Association to The Department of Trade and Industry New & Renewable Energy Programme[2]Mitson, R.B., (ed.) 1995 Underwater noise of Research vessels reviews and recommendations ICES Cooperative research report, 209.[3]Coull, K.A., Johnstone, R & SI. Rogers., 1998 Fisheries Sensitivity Maps in British Waters. [On—line] United Kingdom Offshore Operators Association (UKOOA) Ltd. [Cited 21/08/02][4]Percival, S.M 2001. Assessment of the effects of offshore wind farms on birds. Report to the Department of Trade and Industry from Ecology Consulting. [DTI/Pub URN 01/1434].[5]M. Wahlberg, H. Westerberg. Hearing in fish and their reactions to sounds from offshore wind farms。
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