近几十年来，可再生能源的利用在全球受到越来越多的关注。以光伏发电为代表的可再生能源通常是建在陆地上，因此会占用土地并对陆生生物多样性带来诸多影响。近年来备受瞩目并大力推广的水上光伏系统相比于陆地光伏系统具有许多优点，如不需要土地征用和场地准备，减少水蒸发从而节约水资源，并且由于水的冷却作用而提高了发电效率。但另一方面，建在水上的大面积光伏组件会减少水体光照并降低空气和水的接触，可能会影响水体的理化特征和生物多样性。然而，目前缺少水上光伏系统对水体生态环境影响的系统研究。由于对水上光伏系统的生态环境影响缺乏了解，水上光伏系统的建设往往只考虑项目的可行性而缺少针对潜在不利影响的应对方案，这可能会加剧对生态脆弱水体的影响。
为了了解水上光伏系统对水体生态环境和生物多样性的影响，我们于2022年冬季和夏季对长江中下游地区26个水上光伏系统（包括漂浮式和桩基式水上光伏系统）的水体理化性质、浮游生物和鸟类开展了实地调查。每个调查地点分为光伏板覆盖水体（光伏板区域，PA）、与光伏板覆盖水体相通的附近水体（光伏板外区域，NPA）以及与光伏板覆盖水体不相通的附近面积相似的对照水体（对照区域，CA）三个区域。这一研究是首次对水上光伏系统的生态环境影响开展区域尺度的调查研究，有助于将生态保护措施纳入水上光伏系统的规划设计。
冗余分析表明，三类浮游生物的物种丰富度、个体密度和Shannon-Wiener多样性指数与水体的理化特征密切相关。Spearman相关分析显示，三类浮游生物的物种丰富度和个体密度与水体的光照强度、温度、溶解氧总体上呈显著的正相关，但与营养物（TN、TP和NH3-N）浓度和pH值的相关性较弱。另外，浮游植物、小型浮游动物和大型浮游动物的多样性指数之间存在显著正相关（图3）。
主要结论和建议
水上光伏系统降低了水体温度和溶解氧，导致浮游生物种类和个体密度减少，并改变了浮游生物群落组成。这可能与光伏组件降低了水体光照并影响氧气扩散进入水体，从而影响浮游生物的生长和繁殖。水上光伏系统导致鸟类多样性下降，改变了鸟类群落组成，这是因为光伏组件改变了水体景观并导致水鸟可利用的栖息地减少，以及日常管理活动带来的人为干扰。与桩基式水上光伏系统相比，漂浮式水上光伏系统区域的水温、溶解氧、浮游植物和小型浮游动物的群落多样性更低，这可能是由于漂浮式水上光伏系统直接覆盖在水面上，从而对水体造成了更大程度的影响。
论文信息
标题：Water-surface photovoltaic systems have affected water physical and chemical properties and biodiversity
期刊：Communications Earth & Environment
类型：Articles
作者：Sen Yang (杨森), Youzheng Zhang, Defeng Tian, Zekang Liu, Zhijun Ma (马志军)*
时间：2024-10-26
DOI：https://doi.org/10.1038/s43247-024-01811-y
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