水上光伏電站對(duì)淮南采煤沉陷積水區(qū)水生態(tài)環(huán)境的影響

宋 鑫，貝耀平，袁丙青，曹冬梅，譚紅兵

(1.中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430010；2.河海大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 211100；3.中國(guó)三峽新能源(集團(tuán))股份有限公司，北京 101100)

淮南市由于煤炭的開采形成了大量的采煤沉陷積水區(qū)，如何治理和利用這些采煤沉陷積水區(qū)是一個(gè)非常緊迫而重要的課題[1-3]。漂浮式水上光伏(floating photovoltaic，F(xiàn)PV)電站的發(fā)展為治理采煤沉陷積水區(qū)提供了新的技術(shù)，在采煤沉陷積水區(qū)開發(fā)FPV電站具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)[4]，不僅可以有效利用采煤沉陷積水區(qū)閑置廢棄的水域資源，解除光伏項(xiàng)目開發(fā)占用土地因素的約束，拓寬光伏發(fā)電的應(yīng)用[5]，同時(shí)可以提高發(fā)電效率[6]，減少水體的自由表面蒸發(fā)[7]，實(shí)現(xiàn)綜合效益最大化。

作為一項(xiàng)全新的產(chǎn)業(yè)，目前國(guó)際上對(duì)FPV的研究大多集中在設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)效益方面，對(duì)FPV電站建設(shè)給水生態(tài)環(huán)境帶來的影響研究較少，特別是對(duì)水生態(tài)關(guān)鍵指標(biāo)的影響程度或利弊尚不清楚[8-9]。國(guó)際上零星的研究表明，F(xiàn)PV電站建設(shè)本身可能對(duì)水生態(tài)環(huán)境影響不大[10]。光伏板遮蓋減少陽光照射，可能會(huì)減少降解藻類生物量導(dǎo)致的氧氣消耗，并可能防止有毒藻類的發(fā)展，有利于水生態(tài)環(huán)境的改善，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看可以實(shí)現(xiàn)良性向好發(fā)展。相反，也有研究認(rèn)為FPV的應(yīng)用會(huì)減少入射到水面的光，降低沉水植物對(duì)浮游植物的競(jìng)爭(zhēng)力，導(dǎo)致浮游植物生物量的增加和沉水植物量的減少，進(jìn)而使整個(gè)水生態(tài)環(huán)境惡化[11-12]。國(guó)際上也有一些學(xué)者通過水動(dòng)力水質(zhì)模型，探討FPV電站對(duì)水生態(tài)的影響，發(fā)現(xiàn)FPV覆蓋率在40%～50%之間時(shí)，F(xiàn)PV電站的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)效益最高[13-14]。另外，F(xiàn)PV組件多以高密度聚乙烯材料為主，長(zhǎng)時(shí)間曝曬、浸泡，也可能向水體釋放重金屬元素，但至今未見這方面的相關(guān)監(jiān)測(cè)評(píng)估。總之，目前有關(guān)FPV電站對(duì)水生態(tài)環(huán)境影響的研究主要針對(duì)一些小型FPV電站，考慮到不同地域的氣候環(huán)境可能產(chǎn)生不同的影響，對(duì)于類似在淮南采煤沉陷積水區(qū)建設(shè)的特大型FPV電站對(duì)水生態(tài)環(huán)境關(guān)鍵指標(biāo)的影響，亟待加強(qiáng)監(jiān)測(cè)研究，以實(shí)現(xiàn)對(duì)廢棄礦山或水域的有效利用與生態(tài)環(huán)境治理并舉，最終達(dá)到綠色可持續(xù)發(fā)展的目的。本文在現(xiàn)場(chǎng)多次調(diào)研及不同類型水體取樣分析的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)討論分析了FPV電站對(duì)水質(zhì)的影響，并評(píng)估FPV電站建設(shè)對(duì)水生態(tài)環(huán)境關(guān)鍵指標(biāo)的影響，可為采煤沉陷區(qū)生態(tài)環(huán)境治理與高效綜合利用提供參考。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)為世界最大FPV電站建設(shè)區(qū)——淮南潘集采煤沉陷區(qū)，位于安徽省淮南市潘集區(qū)。淮南潘集FPV電站項(xiàng)目建設(shè)區(qū)占地2.84 km2，項(xiàng)目用地為已穩(wěn)定的沉陷區(qū)水面，總裝機(jī)容量為150 MW，其中1、2號(hào)湖裝機(jī)容量為105 MW，采用1.6 MW組串式光伏發(fā)電單元；3、4號(hào)湖裝機(jī)容量為45 MW，采用2.5 MW集中式方案。變壓器和逆變器均勻分布在光伏區(qū)四周，土建采用漂浮式。區(qū)內(nèi)氣候?qū)儆谂瘻貛О霛駶?rùn)季風(fēng)氣候，年平均氣溫在14.3～16.4 ℃之間，多年平均降水量為937.2 mm，降水量年際差異較大，且年內(nèi)不同季節(jié)降水量差別也很大，夏季降水量超過全年的50%。淮河是區(qū)內(nèi)主要地表水系，自西向東貫穿全區(qū)，且有泥河、測(cè)河、西淝河、窯河、架河等支流分布。區(qū)內(nèi)湖泊眾多，自然湖泊有城北湖、瓦埠湖、焦崗湖、石澗湖、高塘湖、花家湖；由于采煤沉陷區(qū)地勢(shì)低洼，又形成大小不等、深淺不同的新生湖泊。釆煤沉陷區(qū)地表水、地下水互補(bǔ)關(guān)系隨著季節(jié)的變化波動(dòng)，補(bǔ)給量與降水量關(guān)系密切。豐水季節(jié)沉陷區(qū)地表水滲漏補(bǔ)給周圍地下水，枯水季節(jié)地下水排泄補(bǔ)給沉陷區(qū)地表水體。國(guó)家生態(tài)環(huán)境部編制的《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響報(bào)告表》中對(duì)FPV電站建設(shè)前的淮南泥河與沉陷區(qū)水環(huán)境評(píng)價(jià)結(jié)果表明，濕季泥河與沉陷區(qū)基本能滿足GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中的Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，淮南地區(qū)地表水環(huán)境較差，同時(shí)淮南采煤沉陷積水區(qū)面積較大，在該區(qū)域建設(shè)FPV電站的水生態(tài)環(huán)境示范區(qū)具有重大意義。

2 研究方法

2.1 水生態(tài)環(huán)境指標(biāo)的選取

針對(duì)FPV電站影響下的淮南采煤沉陷積水區(qū)水生態(tài)環(huán)境，重點(diǎn)選擇具有代表性的水生態(tài)指標(biāo)，如活體葉綠素(Chl)與藻藍(lán)蛋白(PC)作為水生態(tài)關(guān)鍵指標(biāo)。Chl是浮游植物現(xiàn)存量的重要指標(biāo)，也是評(píng)價(jià)湖泊富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的重要指標(biāo)[15]。然而，Chl的濃度并不能區(qū)分真核浮游植物和藍(lán)藻，因此選擇PC作為另一關(guān)鍵指標(biāo)指示藍(lán)藻生物量，根據(jù)其濃度來判斷水華爆發(fā)的可能性，這對(duì)于混合浮游植物群落中藍(lán)藻的選擇性檢測(cè)尤為重要[16]。其次是對(duì)水生態(tài)環(huán)境影響較大的營(yíng)養(yǎng)鹽指標(biāo)，主要包括總磷(TP)、總氮(TN)、氨氮(NH3-N)等。氮和磷是影響藻類生長(zhǎng)最重要的營(yíng)養(yǎng)鹽，也是藻類生長(zhǎng)所必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；氨氮既是無機(jī)氮營(yíng)養(yǎng)鹽的一種形式，也可以作為指示人類活動(dòng)污染的指標(biāo)，其濃度的大小可以反映人類活動(dòng)對(duì)水體污染的影響程度。溫度(T)、酸堿度(pH值)、電導(dǎo)率(CE)、溶解性固體總量(TDS)和溶解氧(DO)等屬于基本常規(guī)水質(zhì)參數(shù)，它們能夠表征水體的一般物理化學(xué)狀態(tài)，對(duì)水生態(tài)環(huán)境也有一定的影響。另外，本研究也針對(duì)性地選擇一些重金屬元素作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，重金屬是水環(huán)境中常見的污染物，具有持久性、不可降解性、可累積性等特點(diǎn)，對(duì)人體健康具有很大的潛在威脅，是全球關(guān)注的重點(diǎn)[17-20]。研究表明，煤中有超過80種重金屬元素，其中超過20種是有害金屬元素，使得采煤沉陷積水區(qū)重金屬含量狀況更加引人關(guān)注[21]。FPV電站使用的高密度聚乙烯材料浮體與支撐結(jié)構(gòu)經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的曝曬、浸泡，也有可能向水體釋放重金屬元素。根據(jù)NB/T 10187—2019《水上光伏系統(tǒng)用浮體技術(shù)要求和測(cè)試方法》和T/CPIA 0016—2019《水上光伏發(fā)電系統(tǒng)用高密度聚乙烯浮體》等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與水質(zhì)評(píng)價(jià)常用的重金屬元素，本文重點(diǎn)選取Cu、Zn、As、Cd、Cr、Pb、Fe、Mn等8種重金屬元素作為相關(guān)指標(biāo)。

2.2 采樣點(diǎn)分布

在野外多次調(diào)查的基礎(chǔ)上，選擇FPV覆蓋的4個(gè)采煤沉陷積水區(qū)作為重點(diǎn)研究區(qū)(圖1中1～4號(hào)湖)，于2020年5月(干季末)與9月(濕季末)系統(tǒng)采集了各類水體樣品，兩次共采集水樣88個(gè)。其中1、2、3號(hào)湖FPV覆蓋率分別為55%、52%和55%，為高覆蓋區(qū)；4號(hào)湖FPV覆蓋率8%，為低覆蓋區(qū)。將周邊未安裝FPV且受漁業(yè)養(yǎng)殖影響較小的湖泊作為無覆蓋區(qū)，以附近河流(泥河上游未受到FPV影響的河段)作為背景區(qū)。濕季是浮游植物生長(zhǎng)最茂盛的季節(jié)，因此對(duì)重點(diǎn)湖泊1號(hào)湖設(shè)計(jì)了網(wǎng)格式加密采樣，同時(shí)考慮了采樣點(diǎn)與光伏板之間的距離，在1號(hào)湖共計(jì)采樣28個(gè)。

圖1 淮南潘集FPV電站主要建設(shè)區(qū)與采樣點(diǎn)分布

2.3 樣品采集與測(cè)定

按照設(shè)計(jì)的采樣點(diǎn)分布原則采集各類水體樣品，現(xiàn)場(chǎng)用0.45 μm濾頭過濾，并根據(jù)各類測(cè)試指標(biāo)要求加入試劑，如陽離子測(cè)定時(shí)加入濃縮過的高純硝酸，使pH值小于2，樣品帶回實(shí)驗(yàn)室后低溫保存。采樣過程中，對(duì)采樣點(diǎn)水體現(xiàn)場(chǎng)使用AP-2000多功能水質(zhì)參數(shù)儀測(cè)定T、pH值、CE、DO和TDS等基本水質(zhì)參數(shù)；使用Aquafluor雙通道便攜式葉綠素儀測(cè)定水生態(tài)關(guān)鍵指標(biāo)Chl和PC，誤差小于5%；使用哈納HI83200多參數(shù)離子濃度測(cè)試儀測(cè)定指標(biāo)NH3-N，誤差小于2%；微量重金屬采用電感耦合等離子體光譜儀和質(zhì)譜儀測(cè)定，誤差分別小于5%和2%。依據(jù)GB 11893—89《水質(zhì) 總磷的測(cè)定 鉬酸銨分光光度法》和 HJ 636—2012《水質(zhì) 總氮的測(cè)定 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》測(cè)定水中TP和TN，誤差分別小于2%和5%。樣品采集與測(cè)定過程中設(shè)置了平行樣品，樣品與平行樣品測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)誤差均小于上述儀器誤差。

2.4 數(shù)據(jù)處理

為更好地研究水質(zhì)指標(biāo)干、濕季變化規(guī)律，將數(shù)據(jù)較少的低覆蓋區(qū)、無覆蓋區(qū)、背景區(qū)作為一個(gè)整體，并重新命名為低覆蓋和無覆蓋區(qū)，使用SPSS軟件分別對(duì)其水生態(tài)關(guān)鍵指標(biāo)Chl和PC與其他水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析和逐步回歸分析[22]。為評(píng)價(jià)FPV電站對(duì)Chl與PC質(zhì)量濃度空間分布的影響，利用ArcGIS軟件對(duì)濕季1、4號(hào)湖(分別代表高覆蓋區(qū)、低覆蓋區(qū))Chl與PC的質(zhì)量濃度進(jìn)行插值，獲得研究區(qū)空間分布趨勢(shì)圖。選用Chl、TP和TN作為典型因子，運(yùn)用單因子營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法和相關(guān)加權(quán)綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法進(jìn)行湖泊富營(yíng)養(yǎng)化分析，其中背景區(qū)采樣點(diǎn)較少，因此將無覆蓋區(qū)與背景區(qū)合并在一起重新命名為對(duì)照區(qū)進(jìn)行計(jì)算。最后將水生態(tài)關(guān)鍵指標(biāo)Chl和PC及營(yíng)養(yǎng)鹽指標(biāo)TP、TN和NH3-N作為主要因素，結(jié)合水質(zhì)常規(guī)指標(biāo)DO和TDS及水化學(xué)指標(biāo)F-對(duì)不同類型、不同季節(jié)水體進(jìn)行基于水生態(tài)關(guān)鍵指標(biāo)的水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)。由于分析結(jié)果顯示研究區(qū)水體重金屬元素濃度都很低，未出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象，故不參與本次評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)方法選擇模糊綜合評(píng)價(jià)，為保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，分別通過層次分析法和熵權(quán)法確定權(quán)重，評(píng)價(jià)結(jié)果為Ⅳ或Ⅴ類水視為超標(biāo)[23-24]。

3 結(jié)果與分析

3.1 水生態(tài)環(huán)境指標(biāo)變化規(guī)律

3.1.1水生態(tài)環(huán)境指標(biāo)干、濕季變化規(guī)律

光伏板覆蓋區(qū)(高、低覆蓋區(qū))與無覆蓋區(qū)、背景區(qū)常規(guī)水質(zhì)參數(shù)T、pH值、CE以及DO和TDS的質(zhì)量濃度變化不大(圖2)，營(yíng)養(yǎng)鹽指標(biāo)NH3-N、TP和TN的質(zhì)量濃度在覆蓋區(qū)與無覆蓋區(qū)無明顯分布規(guī)律。相比之下，無論是干季還是濕季，高覆蓋區(qū)水生態(tài)關(guān)鍵指標(biāo)Chl和PC的質(zhì)量濃度都顯著低于其他水體，這表明高FPV覆蓋率可以顯著抑制水中浮游植物(包括藍(lán)藻)的過量生長(zhǎng)。無覆蓋區(qū)與背景區(qū)Chl的質(zhì)量濃度在干、濕季基本相同，可能與濕季光照強(qiáng)度過高引起光抑制現(xiàn)象有關(guān)[25]。當(dāng)浮游植物接收到過多的光照強(qiáng)度，超過其可以利用的閾值時(shí)，會(huì)引起浮游植物生產(chǎn)能力下降，這也是很多水體中Chl的質(zhì)量濃度春季大于夏季的主要原因。相比之下，低覆蓋區(qū)Chl的質(zhì)量濃度在濕季卻顯著上升。在FPV覆蓋率較低的湖泊中，由于光伏板覆蓋的水域會(huì)減弱表層光抑制現(xiàn)象，因此光伏板覆蓋的水域會(huì)成為浮游植物適宜生長(zhǎng)的“溫床”，從而導(dǎo)致Chl的質(zhì)量濃度在濕季顯著上升，使局部水質(zhì)惡化。

(a)Chl質(zhì)量濃度

高覆蓋區(qū)Chl和PC的質(zhì)量濃度與營(yíng)養(yǎng)鹽指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)r和線性回歸的確定性系數(shù)R2都顯著低于低覆蓋區(qū)和無覆蓋區(qū)(表1、2、3)，表明高FPV覆蓋率可以降低水體中浮游植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽的利用率。濕季高覆蓋區(qū)水體中TP和TN的質(zhì)量濃度較高，但Chl和PC的質(zhì)量濃度卻很低(圖2)，表明即使高覆蓋區(qū)的水體中營(yíng)養(yǎng)鹽濃度較高，但光伏板的遮光效應(yīng)會(huì)抑制浮游植物的生長(zhǎng)，不會(huì)導(dǎo)致浮游植物過度生長(zhǎng)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看有利于防止水質(zhì)惡化。

表1 高覆蓋區(qū)水生態(tài)關(guān)鍵指標(biāo)與水質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)

3.1.2Chl和PC質(zhì)量濃度空間分布規(guī)律

現(xiàn)場(chǎng)考察發(fā)現(xiàn)，1號(hào)湖東側(cè)水域是一個(gè)獨(dú)立的小池塘，無光伏板覆蓋但有漁業(yè)養(yǎng)殖，在干季與1號(hào)湖不連通。干季時(shí)1號(hào)湖東側(cè)池塘Chl和PC的質(zhì)量濃度比1號(hào)湖高得多。濕季時(shí)由于道路沉陷，1號(hào)湖與東側(cè)池塘聯(lián)通，對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)(圖3(a)(b))，1號(hào)湖光伏板覆蓋的水域Chl和PC的質(zhì)量濃度比無覆蓋區(qū)域都要低，且除1號(hào)湖東側(cè)小魚塘和附近區(qū)域外，Chl和PC的質(zhì)量濃度都相對(duì)較低，這些特征充分表明高FPV覆蓋率可以抑制浮游植物的過度生長(zhǎng)，防止水體進(jìn)一步富營(yíng)養(yǎng)化，遏制水體惡化趨勢(shì)。

表2 低覆蓋區(qū)和無覆蓋區(qū)水生態(tài)關(guān)鍵指標(biāo)與水質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)

表3 干季研究區(qū)水生態(tài)關(guān)鍵指標(biāo)與營(yíng)養(yǎng)鹽指標(biāo)逐步回歸方程

(a)1號(hào)湖Chl質(zhì)量濃度

4號(hào)湖FPV覆蓋率較低，野外調(diào)查明顯觀察到4號(hào)湖相較其他3個(gè)湖泊水質(zhì)較差。4號(hào)湖Chl和PC的質(zhì)量濃度較高值出現(xiàn)在光伏板覆蓋的水域(圖3(c)(d))，而西北、東南方向大片未裝光伏板的水域質(zhì)量濃度相對(duì)較低，驗(yàn)證了濕季存在的光抑制現(xiàn)象。過低FPV覆蓋率不能顯著降低光照強(qiáng)度，未被光伏板覆蓋的區(qū)域會(huì)發(fā)生光抑制現(xiàn)象；光伏板大幅減少了下伏區(qū)域光照的直射，光伏板覆蓋水域的浮游植物只能利用折射、反射的光能，未達(dá)到其能夠利用的光照強(qiáng)度閾值，因此光抑制現(xiàn)象不明顯，浮游植物的生長(zhǎng)情況反而比沒有光伏板覆蓋水域更好。4號(hào)湖Chl和PC質(zhì)量濃度的空間分布表明，濕季時(shí)過低的FPV覆蓋率可能會(huì)減弱光抑制現(xiàn)象帶來的影響，浮游植物能夠在光伏板覆蓋的水域更好地生長(zhǎng)，導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的趨勢(shì)進(jìn)一步加劇。

3.1.3重金屬元素濃度特征

從研究區(qū)重金屬元素質(zhì)量濃度統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看(表4)，各重金屬元素的質(zhì)量濃度都很低，其濃度遠(yuǎn)小于GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中的Ⅰ類水和水源地的標(biāo)準(zhǔn)限值，且有、無光伏板覆蓋水域的重金屬元素濃度沒有明顯差別，表明研究區(qū)水體本身重金屬元素濃度很低，且沒有受到FPV材料的污染，至少?gòu)哪壳皝砜矗泄夥甯采w水域與背景區(qū)重金屬元素濃度沒有顯著差別。

表4 研究區(qū)重金屬元素平均質(zhì)量濃度 單位：μg/L

初步分析認(rèn)為，研究區(qū)重金屬元素低濃度特征主要有以下3個(gè)方面的原因：①水域形成的時(shí)間較短，重金屬元素還未進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間累積；②大氣降水和地表徑流的補(bǔ)給使地表水體更新速率較快，導(dǎo)致重金屬元素濃度因稀釋效應(yīng)保持較低水平；③煤矸石中含有硫化物、堿金屬化合物等物質(zhì)，經(jīng)過一系列物理、化學(xué)作用導(dǎo)致易溶堿性離子釋放進(jìn)入地表水體，使水體堿性增強(qiáng)，以弱堿-堿性水為主，有利于重金屬元素發(fā)生沉淀[26]。

3.2 基于水生態(tài)環(huán)境關(guān)鍵指標(biāo)的水質(zhì)評(píng)價(jià)

3.2.1富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)

富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)結(jié)果見表5，營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)(Tucker-Lewis index, TLI)大于50表明水體開始進(jìn)入富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)。濕季高覆蓋區(qū)(1、2、3號(hào)湖)TP和TN 的TLI數(shù)值表明水體幾乎都處于富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，而其Chl的TLI比低覆蓋區(qū)、對(duì)照區(qū)都要低很多，表明高覆蓋區(qū)相對(duì)較低的Chl質(zhì)量濃度不是由于區(qū)域性營(yíng)養(yǎng)鹽缺失，而是與光伏板的覆蓋有關(guān)。綜合TLI數(shù)值表明，整個(gè)采煤沉陷區(qū)水體都呈現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，與FPV電站建設(shè)沒有明顯的相關(guān)性。結(jié)合上文結(jié)論不難發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)PV電站本身雖然不能降低水體中營(yíng)養(yǎng)鹽的濃度，但較高的FPV覆蓋率可以降低水體中浮游植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽的利用率，抑制浮游植物特別是藻類的過度生長(zhǎng)，避免水體發(fā)生水華，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看可以有效防止水體進(jìn)一步富營(yíng)養(yǎng)化。

表5 研究區(qū)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)

3.2.2水質(zhì)評(píng)價(jià)

由于湖泊面積較小，各采樣點(diǎn)距離較近，因此挑選出45份典型樣品進(jìn)行了比較全面的水質(zhì)指標(biāo)檢測(cè)。分別使用層次分析法與熵權(quán)法，從主觀與客觀兩個(gè)方面確定模糊綜合評(píng)價(jià)中各因子的權(quán)重，結(jié)果顯示，雖然兩種方法獲得的權(quán)重差別較大，但是評(píng)價(jià)結(jié)果卻相差不大(表6)。無論哪種方法，高覆蓋區(qū)基于水生態(tài)關(guān)鍵指標(biāo)的水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果都比較好，而低覆蓋區(qū)與背景區(qū)(未受到FPV電站影響的上游河段)濕季時(shí)的水質(zhì)都比較差，無覆蓋區(qū)中既有水質(zhì)較好的湖泊，也有水質(zhì)極差的湖泊。這進(jìn)一步表明高FPV覆蓋率對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化趨勢(shì)有抑制作用，至少不會(huì)使水質(zhì)進(jìn)一步惡化。

表6 研究區(qū)水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果

4 結(jié) 論

a.水生態(tài)關(guān)鍵指標(biāo)與水質(zhì)指標(biāo)干、濕季相關(guān)性分析和逐步線性回歸結(jié)果表明光伏板的覆蓋減弱了水生態(tài)指標(biāo)與營(yíng)養(yǎng)鹽指標(biāo)之間的相關(guān)性，降低了水體中浮游植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽的利用率。

b.濕季Chl和PC的質(zhì)量濃度空間分布規(guī)律顯示FPV覆蓋率較高(1號(hào)湖55%)的湖泊，光伏板覆蓋的水域Chl和PC的質(zhì)量濃度較低，而FPV覆蓋率較低(4號(hào)湖8%)的湖泊，光伏板覆蓋的水域?yàn)楦∮沃参锾峁┥L(zhǎng)的“溫床”，造成Chl和PC的質(zhì)量濃度過高，浮游植物大量過度生長(zhǎng)。

c.從監(jiān)測(cè)分析來看，整個(gè)水域重金屬元素濃度都很低，沒有發(fā)現(xiàn)高覆蓋率的光伏板浸泡水域重金屬元素濃度增高跡象。

d.FPV電站本身雖然不能降低水體中營(yíng)養(yǎng)鹽的濃度，但較高FPV覆蓋率可以抑制浮游植物特別是藻類的過度生長(zhǎng)，避免水體大規(guī)模水華的發(fā)生，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看有利于防止水體進(jìn)一步富營(yíng)養(yǎng)化。

e.基于水生態(tài)關(guān)鍵指標(biāo)的水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，F(xiàn)PV覆蓋率約為50%時(shí)，對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化趨勢(shì)有抑制作用，至少不會(huì)使水質(zhì)進(jìn)一步惡化，是今后FPV電站建設(shè)可以參考的閾值。