混合海洋热能转换系统冷排水对热带海岸底栖生物群落结构的季节性影响评估

本研究针对混合海洋热能转换(H-OTEC)试点电站冷排水对海洋生态环境的影响问题，研究人员在马来西亚波德申开展了为期一年的宏底栖和 meio底栖生物群落结构研究。通过15个采样点的季节性监测，发现冷排水仅对5米范围内的水温产生显著影响，而底栖生物丰度呈现显著季节性变化，其中腹足类Umbonium vestiarium是群落结构变化的主要贡献者。该研究为热带地区OTEC电站的环境影响评估提供了重要基线数据。

　　

随着全球对清洁能源需求的日益增长，海洋热能转换(Ocean Thermal Energy Conversion, OTEC)技术因其低碳排放特性备受关注。马来西亚作为赤道国家，具有发展OTEC技术的天然优势，计划到2025年实现12兆瓦的发电能力。然而，这种新兴能源技术在实际应用中面临一个关键环境问题：电站运行时排放的低温海水可能对周边海洋生态系统产生未知影响。特别是在热带海域，底栖生物作为海洋生态系统的重要指示物种，其对温度变化的敏感性尚未得到充分研究。

海南热带海洋大学生态与环境学院的研究人员联合马来西亚普特拉大学的研究团队，在马来西亚首个1.0兆瓦混合型OTEC(H-OTEC)试点电站周边海域开展了一项开创性研究。通过为期一年的季节性监测，系统评估了冷排水对底栖生物群落的潜在影响，相关成果发表在《Scientific Reports》上。这项研究不仅填补了热带地区OTEC环境效应评估的空白，也为未来大型OTEC电站的选址和设计提供了科学依据。

研究人员采用了多学科交叉的研究方法：通过YSI ProPlus多参数仪器测量水体理化指标；使用PVC采样管采集底栖生物样本；采用levigation-decantation-sieving法分离meio底栖生物；运用Shannon-Weiner多样性指数等生态指标分析群落结构；结合冗余分析(RDA)探究环境因子与生物群落的关系。研究区域设置15个采样点，按与排水口的距离分为DG(排水点)、NG(近区)、MG(中区)和FG(远区)四组，覆盖了干季、雨季和季风间期三个典型季节。

研究结果部分，环境变量变化显示冷排水仅对5米范围内的水温产生显著影响(温度变化|△T|<0.3°C)，其他水质指标如盐度和pH等未受显著影响。沉积物参数中，叶绿素a(Chl-a)和总有机质(TOM)在季风间期显著变化，而砾石和沙含量在干季差异明显。

在底栖生物丰度和生态指数方面，研究发现宏底栖和meio底栖生物丰度在DG组显著降低，而在其他区域变化不显著。宏底栖生物丰度在季风间期达到峰值(951.54±116.72 ind./m²)，干季最低(205.43±119.75 ind./m²)。值得注意的是，生态指数如Margalef丰富度指数和Shannon多样性指数在不同站点间无显著差异。

群落组成分析发现，22种宏底栖生物中Umbonium vestiarium占主导地位(95.89%)，是群落结构变化的主要贡献者。SIMPER分析显示DG与FG组间差异最大(76.55%)。meio底栖生物则以腹足类(77.02%)为主，在FG组季风间期占比高达86.37%。

通过RDA分析发现，水温、TOM和砾石含量是影响宏底栖生物分布的关键因子，而meio底栖生物则主要受叶绿素a、盐度和电导率影响。Umbonium vestiarium的丰度与水温、TOM和砾石含量呈正相关，这解释了其在冷排水直接影响区(DG组)丰度降低的原因。

这项研究得出三个重要结论：首先，1.0兆瓦H-OTEC试点电站的冷排水影响范围有限，仅对5米范围内的底栖生物产生显著影响；其次，底栖生物群落呈现明显的季节性变化，丰度在季风间期达到峰值；最后，腹足类Umbonium vestiarium是群落结构变化的主要指示物种。这些发现为评估更大规模OTEC电站的环境影响提供了重要参考，同时也提示在未来电站设计中，应重点关注排水口周边小范围内的生态效应。该研究不仅填补了热带地区OTEC环境效应评估的空白，也为实现马来西亚"2050年碳中和"目标下的海洋能源开发提供了科学依据。