مدل‌سازی اثرات خروج آب نمک از کارخانه‌های نمک‌زدایی بر روی شبکه‌های غذایی ساحلی حوضه لوانتین (دریای مدیترانه شرقی)

رشد جمعیت و تغییرات آب و هوایی منجر به افزایش تقاضا برای آب شیرین و متعاقباً به رشد تصاعدی صنعت نمک‌زدایی آب دریا شده است که نگرانی‌هایی را در مورد تأثیر این صنعت بر محیط‌زیست دریایی ایجاد کرده است. محصول جانبی اصلی تاسیسات نمک‌زدایی مبتنی بر اسمز معکوس، زباله‌های آب نمک است که به طور مداوم به محیط دریایی تخلیه می‌شوند و غلظت نمک آن تقریباً دو برابر آب دریای محیط است. علاوه بر این، خروج آب گرم حاصل از سیستم خنک‌کننده توربین نیروگاه‌های مجاور، دمای محیط اطراف این تاسیسات را افزایش می‌دهد. بسیاری از کارخانه‌های نمک‌زدایی آب دریا (SW) به فناوری اسمز معکوس (SWRO) متکی هستند که نیاز به افزودن مواد شیمیایی دارد که در آب نمک نیز تخلیه می‌شوند، به‌عنوان مثال، منعقدکننده‌ها، بیوسیدها، خنثی‌کننده‌ها، آنتی‌اسکالانت‌ها، محلول‌های تمیزکننده، و تنظیم‌کننده‌های pH و سختی. تأثیر مستقیم بر زندگی دریایی ممکن است منجر به تغییر در تنوع زیستی و جانشینی شود و همچنین ممکن است عملکرد و ساختار شبکه غذایی و اکوسیستم را تغییر دهد. با این حال، اثرات زیست‌محیطی و زیست‌محیطی آب نمک اضافی بر اکوسیستم‌های دریایی و شبکه‌های غذایی تاکنون به‌طور ضعیفی مستند شده است.

تولید جهانی آب شیرین از نمک‌زدایی آب دریا در حال حاضر 25 میلیون مترمربع در روز ³ d ¹ (Mm ^{می‌شود} – ^. ) [2،10] تخمین زده می‌شود که تولید در امتداد سواحل مدیترانه 17 درصد از کل تولید نمک‌زدایی جهان را شامل تنها در اسرائیل، SWRO در حال حاضر 1.64 میلی متر ^{3 روز} در ¹ آب شیرین از دریای مدیترانه فراهم می کند. پنج کارخانه نمک‌زدایی SWRO که سه تای آن‌ها از بزرگترین نیروگاه‌های جهان هستند، در حال حاضر در امتداد خط ساحلی اسرائیل به طول 190 کیلومتر فعالیت می‌کنند. پیش بینی می شود تولید تا سال 2020 به 750 Mm ³ y ^-1 (~2 Mm ³ y ^-1 ) تا سال 2020 یا 1750 Mm ³ y ^-1 تا سال 2050 افزایش یابد و 30 درصد از آب شیرین اسرائیل (از جمله نیازهای کشاورزی) را تشکیل خواهد داد. یا 80 درصد نیازهای خانگی و صنعتی [9،11]. دو تا از نیروگاه‌ها، در عشقلون و هادره، در مجاورت نیروگاه‌ها قرار دارند و آب نمک تخلیه‌شده را در خط ساحلی (محل خروجی باز)، در کنار، یا مخلوط با آب خنک‌کننده نیروگاه‌ها، دفع می‌کنند. در نتیجه اختلاط با آب های خنک کننده، پساب ها 6 تا 9 درجه سانتی گراد گرمتر از دمای آب محیط هستند، به طور مثبت شناور هستند و بیشتر در لایه سطحی پراکنده می شوند [12]. در عشقلون، آب نمک نمک زدایی به همراه آب نمک حاصل از اصلاح آب های زیرزمینی که حاوی غلظت بالایی از NO است تخلیه می شود. ₃ و Si(OH) ₄ [13]، در حالی که در Hadera با آب از جریان Hadera تخلیه می شود.

افزایش شوری و غلظت شیمیایی آب نمک در محل های تخلیه ممکن است بر ساختار و عملکرد اکوسیستم دریایی تأثیر بگذارد. این برای تعدادی از موجودات دریایی، به عنوان مثال، باکتری ها، فیتوپلانکتون ها [8،16،17]، غلاف ها [18]، infauna رسوب [19]، بنتوس [20،21]، کم مقاوم به شوری علف‌های دریایی مدیترانه‌ای Posidonia oceanica ، ماهی و دیگران . مطالعات نشان می‌دهد که جمعیت‌های اعماق دریا در مجاورت تخلیه‌های آب نمک، ممکن است در معرض تغییرات مزمن در شوری و ترکیب شیمیایی محیط خود قرار بگیرند. مشخص نیست که چگونه جوامع پلانکتون در حال حرکت تحت تأثیر قرار می گیرند زیرا انتظار می رود زمان قرار گرفتن آنها در معرض توده آب نمک نسبتاً کوتاه باشد. علاوه بر این، الگوی پراکندگی مکانی و زمانی ستون آب نمک در مکان ها و فصول متفاوت است [9،24،25]. از آنجایی که هر موجود زنده به دما و غلظت شوری معین به طور متفاوتی واکنش نشان می دهد، لازم است دینامیک ستون آب نمک را به تصویر بکشیم. در حالی که ماهی ها ممکن است از ورود به توده آب نمک اجتناب کنند، اعتقاد بر این است که سطوح تروفیک پایین تر (TLs) در برابر اثرات مستقیم ترشحات آب نمک نمک زدایی آسیب پذیرتر هستند، به عنوان مثال توسط فشار اسمزی [26،27]. اجزای TLهای پایین تر، مانند پلانکتون، نقش مهمی در عملکرد اکوسیستم دارند، با پیوندهای قوی با تولید TLهای بالاتر. بنابراین، فعل و انفعالات تغذیه ای ممکن است اثرات غیرمستقیم آب نمک بر TLهای بالاتر را منعکس کند.

فعل و انفعالات تغذیه‌ای را می‌توان به روش‌های مختلفی از جمله تجزیه و تحلیل ایزوتوپ‌های پایدار کربن و نیتروژن (SI) و مدل‌سازی شبکه غذایی مورد مطالعه قرار داد. ویژگی‌های تغذیه‌ای و فعل و انفعالات بین ارگانیسم‌ها در مدیترانه شرقی فوق‌الیگوتروف به خوبی شناخته نشده است، زیرا فقط تعداد محدودی از مطالعات میدانی SI و وب‌سایت غذایی وجود دارد. مدل‌های [33]، [34]، [35]] تعاملات تغذیه‌ای در حوضه لوانتین. مدل‌سازی وب وب برای تعاملات تغذیه‌ای و شامل فرآیندهای اکولوژیکی به خوبی مطالعه شده از جمله رشد جمعیت، میزان مصرف و تولید، و ترکیب رژیم غذایی است. از طریق این مدل ها می توان سطوح تغذیه ای و عملکرد شبکه غذایی را تخمین زد. نسبت‌های SI نیتروژن ( ¹⁵ N/ ¹⁴ N) موقعیت تغذیه‌ای ارگانیسم را منعکس می‌کند، و بنابراین، ممکن است به عنوان یک ابزار اعتبارسنجی برای تعیین دقت سطوح تغذیه‌ای مؤثر محاسبه‌شده در یک مدل استفاده شود.

هدف اصلی این مطالعه بررسی اینکه آیا تخلیه آب نمک نمک زدایی بر شبکه های غذایی دریایی تأثیر می گذارد یا خیر بود. بنابراین ما مدل‌های شبکه غذایی را ساختیم، با تأکید بر سطوح تغذیه‌ای پایین‌تر، دو سایت نمک‌زدایی در امتداد ساحل اسرائیل و مقایسه بین شبکه‌های غذایی که در معرض تخلیه آب نمک قرار گرفتند تا شبکه‌های غذایی که در معرض آب نمک قرار نگرفته بودند. ما فرض کردیم که اثرات آب نمک با افزایش سطح تغذیه ای کاهش می یابد.