مجله پژوهش های راهبردی در علوم کشاورزی و منابع طبیعی

مجله پژوهش های راهبردی در علوم کشاورزی و منابع طبیعی

مروری بر بهره‌گیری از شورابه‌ آب شیرین‌کن‌ها در پرورش گونه‌های گیاهی، جانوری و جلبکی متحمل به شوری

نوع مقاله : مقاله مروری

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری دانشگاه تهران
2 استاد گروه علوم و مهندسی محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران عضو مدعو فرهنگستان علوم ج ا ایران
10.22047/srjasnr.2025.469021.1108
چکیده
در سال‌های گذشته، بحران فزاینده کمبود منابع آب شیرین موجب شده‌است تا بسیاری از کشور‌ها با بهره‌گیری از آب‌های شور دریا به‌‌عنوان منبعی جایگزین با هزینه‌های چشمگیر روی آورند. در حال حاضر، تنها یک‌سوم از آب برداشت‌شده از دریاها به آب شیرین تبدیل ‌شود و بخش زیاد آن به‌عنوان شورابه به دریا بازگردانده می‌شود. بهره‌برداری دوباره از شورابه‌ها با رویکردهای نوآورانه و پایدار می‌تواند برای پرورش ماهیان متحمل به شوری، استخراج نمک و کشت علوفه استفاده شود. این مقاله، با بررسی 110 مقاله معتبر، جنبه‌های مختلف بازچرخش شورابه‌های آب شیرین‌کن‌ها را از دیدگاه چالش‌ها، فرصت‌ها و سودمندی‌های اقتصادی در ایران واکاوی کرده و الگوی مفهومی کاهش تأثیرهای محیط‌زیستی آن را ارائه ‌دهد. همچنین، در پایان ضمن بررسی کمبود نهاده‌های دامی، سودمندی‌های اقتصادی استخراج نمک‌های معدنی و فلزهای ارزشمند را گزارش می‌کند. افزون بر این، سه گونه گیاهی، چهار گونه آبزی، سه گونه ریزجلبک و یک گونه سخت‌پوست با درصد پروتئین زیاد که می‌توانند شوری شورابه‌ها را تحمل کنند و توانایی پرورش و افزایش در این شرایط را دارند، معرفی کرده‌است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

A Review of Utilization of Brine from Desalination Plants in the Cultivation of Salt-Tolerant Plant, Animal and Algal Species

نویسندگان English

Meisam Feizi 1
Amir Hossein Hamidian 2
1 Ph.D. Student of Tehran University
2 Professor of Department of Environmental Science and Engineering, Faculty of Natural Resources, College University of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran Invited Member, Iran Academy of Sciences
چکیده English

In recent years, the increasing scarcity of freshwater resources has resulted in a greater dependence on seawater, which incurs significant costs. Currently, only one-third of the water extracted from the sea is converted into freshwater, while the remainder is discharged back into the environment as brine. The reuse of brine with innovative and sustainable approaches can serve as a source for the cultivation of salt-tolerant fish, salt extraction, and forage farming in these regions. This study examined 110 publications that investigated various aspects of brine recycling from desalination plants in Iran, explored the challenges, opportunities, and economic benefits of this system and presented a conceptual model derived from the studies. This research investigates the critical issue of feedstock scarcity arising from the inefficiencies inherent in conventional agricultural systems. Additionally, it provides an analysis of the economic advantages associated with the extraction of mineral salts and valuable metals. The study aims to contribute to the discourse on sustainable agricultural practices and resource optimization in the context of addressing feedstock limitations. Additionally, the study presents three plant species, four fish species, three microalga species, and one crustacean species with high protein content, all of which exhibit tolerance to brine salinity and show potential for cultivation in saline environments.

کلیدواژه‌ها English

Artemia
Halophytes
Reuse
Salinity
Adaptation
Sea water
افتخاری، مهدی؛ رهایی، علیرضا؛ عبدالحسین‌زاده، محمد؛ هرورانی، حسین؛ عبدالهی، محمدرضا؛ ورمزیاری، حجت؛ اعلائی‌بروجنی، پژمان. (1401). ضرورت اتخاذ اقدامات عاجل برای جلوگیری از افول صنعت دام سبک کشور. (ش.م: 18151). مرکز پژوهش های مجلس شورای اسلامی.
اسدی، مراد؛ عبدالمنافی‌جهرمی، نرجس السادات. (1403). بررسی و تحلیل شاخص های کلان بخش آب در سه ماهه اول سال 1403 (گزارش فصلی 1). (ش.م: 19993). ماهنامه گزارش های کارشناسی مرکز پژوهش های مجلس شورای اسلامی، 32(6).
 اسدی، مراد؛ مظاهری، مهدی؛ عبدالمنافی، نرجس السادات. (1400). بررسی تحلیلی شرایط موجود و تبیین وضعیت آینده بحران آب در کشور. مرکز پژوهش های مجلس شورای اسلامی.
امیری، سیامک؛ مظاهری، مهدی. (1402). چالش‌های ناشی از برداشت بی رویه آب های زیرزمینی در کشور، بررسی شرایط فعلی و بحران فرونشست زمین. (ش.م: 18884). ماهنامه گزارش های کارشناسی مرکز پژوهش های مجلس شورای اسلامی، 31(2).
بهروزی، خورگو،سینا؛ پرورش، حسین؛  مصلحی، مریم؛  خلیل‌آریا، آژیر. (1401). تاثیر پساب آب شیرین کن بر برخی از خصوصیات رویشی نهال های حرا (Avicennia marina Forssk. Vierh). مجله جنگل ایران، 14(3)، 329-340.
دهقانی، فیروزآبادی بهار؛ آزادی، امین؛ وفا، نرگس. (1399). واحدهای آب شیرین کن ۱. خلاصه مدیریتی ـ مطالعه تطبیقی قوانین تخلیه پساب گرم و شور واحدهای آب شیرین کن به آب دریا و ارائه چارچوب قانون(1399)، (ش.م: 1704). مرکز پژوهش های مجلس شورای اسلامی.
شیخی، نگین؛ شاکری، سرور. (1399). بررسی روش‌های استحصال لیتیم از شورابه‌ها. فصلنامه  پژوهش در شیمی و مهندسی شیمی، 5(21)،22-28.  از https://civilica.com/doc/1556481
رحیمی، صدیقه؛ محقر، مائده؛  یوسف‌طالشی، هستی؛ عباسی، شیدا. (1403). گیاه پالایی در محیط‌های آلوده: بررسی عملکرد گیاهان خردل هندی و عدسک آبی وجلبک‌های اسپیروژیر و قهوه‌ای. سومین همایش بین المللی زیست شناسی و علوم آزمایشگاهی،همدان. از https://civilica.com/doc/2066467
عباسی، حسن؛ ‌ابادی، ساره؛ نجفی، پیام؛ بهارلویی، ژیلا؛ محمدی‌قهساره، احمد. (1397). استفاده از لمنا مینور و سیانوباکتری در کاهش کلیفرم و کلیفرم مدفوعی در دو نوع پساب فاضلاب. اولین کنفرانس ملی توسعه پایدار در علوم کشاورزی و منابع طبیعی با محوریت فرهنگ زیست محیطی،تهران. از https://civilica.com/doc/783553
فاطمی، سید محمدرضا؛ سلیمانی‌مورچه‌خورتی، الهه. (1401). رویکردها و سیاست های توسعه پرورش ماهی تیلاپیا در کشور.  ماهنامه گزارش‌های کارشناسی مرکز پژوهش‌های مجلس شورای اسلامی، 30 (2).
میری، محدثه؛ نبوی، سیدمحمدباقر؛ دوست شناس، بابک؛ صفاهیه، علیرضا؛ لقمانی، مهران. (1393). اثرات تغییرات شوری و دمای ناشی از آب نمک تخلیه شده از کارخانه ی آب شیرین کن بر روی ساختار جمعیت پرتاران در خلیج چابهار. مجله علوم و فنون دریایی.13(3)،41-50.
مظاهری، مهدی. (1400). بررسی جوانب مختلف شیرین سازی آب دریا در استان های ساحلی(1400). ، (ش.م: 17644)، مرکز پژوهش های مجلس شورای اسلامی.
مظاهری، مهدی؛ عبدالمنافی جهرمی، نرجس السادات؛ سامانی، جمال؛ محمدولی، افشین؛ حسین، صمدی محسن. (1396). بررسی بحران آب و پیامدهای آن در کشور،(ش.م: 15608). مرکز پژوهش های مجلس شورای اسلامی.
نعمتی، مسعود؛ سراج، پیام؛ صراف‌پور، امیرحسین. (1397). بررسی پتانسیل های کشور جهت اکتشاف، استحصال و بازیافت فلز لیتیم به عنوان مهم ترین ذخیره ساز انرژی در دنیا. ماهنامه گزارش های کارشناسی مرکز پژوهش های مجلس شورای اسلامی. 8(26).
نوشادی، مسعود؛ ولی‌زاده، حسین. (1395). تأثیر گیاه وتیور در کاهش شوری و املاح خاک. آب و خاک. 30(3)، 796-804. از https://civilica.com/doc/666861
عابدی‌کوپایی، جهانگیر؛ قدس‌مطهری، امیر؛ نجفی، نیلوفر. (1397). بررسی پتانسیل گیاه وتیور گراس برای کاهش شوری زه آب‌های کشاورزی، دومین کنگره علوم و مهندسی آب و فاضلاب ایران، اصفهان. از https://civilica.com/doc/856142.
ورمزیاری، حجت؛ اعلائی‌بروجنی، پژمان. (1399). تحلیل چالش ‏های توزیع و تأمین خوراک مرغداری‏ های کشور. (ش.م: 17260)، ماهنامه گزارش های کارشناسی مرکز پژوهش های مجلس شورای اسلامی. 28(8).
Abdulsalam, A., Idris, A., Mohamed, T.A. & Ahsan, A. (2017). An integrated technique using solar and evaporation ponds for effective brine disposal management. International Journal of Sustainable Energy, 36(9), 914–925.
Asghari, A., Fazilati, M., Latifi, A. M., Salavati, H. & Choopani, A. (2016). A review on antioxidant properties of Spirulina. Journal of Applied Biotechnology Reports, 3(1), 345-351.
Abu-Ghosh, S., Dubinsky, Z., Verdelho, V. & Iluz, D. (2021). Unconventional high-value products from microalgae: A review. Bioresource Technology, 329, 124895. Retrieved from: https://doi.org/10.1016/j. biortech.2021.124895
Bajji, M., Kinet, J.M. & Lutts, S. (1998). Salt stress effects on roots and leaves of Atriplex halimus L. and their corresponding callus cultures. Plant science, 137(2), 131-142.
Carter, J. M. & Nippert, J.B. (2011). Physiological responses of Tamarix ramosissima to extreme NaCl concentrations. American Journal of Plant Sciences, 2(06), 808.
Carpena, M., García-Pérez, P., García-Oliveira, P., Chamorro, F., Otero, P. et al. (2023). Biological properties and potential of compounds extracted from red seaweeds. Phytochemistry Reviews, 22(6), 1509-1540.
Cuong, D.C., Van Minh, V. & Truong, P. (2015). Effects of sea water salinity on the growth of vetiver grass (Chrysopogon Zizanioides L.). Modern Environmental Science and Engineering, 1(4), 185-191.
Darre, N.C., & Toor, G.S. (2018). Desalination of water: a review. Current Pollution Reports, 4, 104-111.
Elloumi, W., Jebal, A., Maalej, A., Chamkha, M. & Sayadi, S. (2020). Effect of mild salinity stress on the growth, fatty acid and carotenoid compositions, and biological activities of the thermal freshwater microalgae Scenedesmus sp. Biomolecules, 10, 1515. Retrieved from: https://doi.org/10.3390/biom10111515
ElBarmelgy, A., Ismail, M.M. & Sewilam, H. (2021). Biomass productivity of Nannochloropsis sp. grown in desalination brine culture medium. Desalin Water Treat, 216, 306-314.
El-Sayed, A.F.M. (2006). Tilapia culture in salt water: environmental requirements, nutritional implications and economic potentials. Avances en Nutricion Acuicola.
Ganesan, R., Manigandan, S., Samuel, M.S., Shanmuganathan, R., Brindhadevi, K. et al. (2020). A review on prospective production of biofuel from microalgae. Biotechnology Reports, 27, e00509.
Ghobashy, M.O., Bahattab, O., Alatawi, A., Aljohani, M.M. & Helal, M.M. (2022). A novel approach for the biological desalination of major anions in seawater using three microalgal species: A kinetic study. Sustainability, 14(12), 7018.
Graham, E.J.S., Dean, C.A., Yoshida, T.M., Twary, S.N., Teshima, M. et al.(2017). Oil and gas produced water as a growth medium for microalgae cultivation: A review and feasibility analysis. Algal Research, 24, 492-504.
Guerin, J.L. & Stickle, W.B. (1992). Effects of salinity gradients on the tolerance and bioenergetics of juvenile blue crabs (Callinectes sapidus) from waters of different environmental salinities. Marine Biology, 114, 391-396.
Khan, M.N., Li, Y., Mu, Y., Sultan, H., Baloch, A. et al. (2024). Recent advances in nano-enabled plant salt tolerance: Methods of application, risk assessment, opportunities and future perspectives. Journal of Integrative Agriculture.
Klein, B. & Davis, R. (2023). Algal biomass production via open pond algae farm cultivation: 2022 state of technology and future research (No. NREL/TP-5100-85661). National Renewable Energy Laboratory (NREL), Golden CO (United States).
Kurkova, E.B., Kalinkina, L.G., Baburina, O.K., Myasoedov, N.A. & Naumova, T.G. (2002). Responses of Seidlitzia rosmarinus to salt stress. Biology Bulletin of the Russian Academy of Sciences, 29, 221-229.
Lu, S., Gao, X., Wu, P., Li, W., Bai, X., Sun, M. & Wang, A. (2019). Assessment of the treatment of domestic sewage by a vertical-flow artificial wetland at different operating water levels. Journal of Cleaner Production, 208, 649-655.
Maleki, T., Attaeian, B. & Mohammadparast, B. (2023). Salinity affects leaf physiologic and biochemical traits of Vetiver grass (Chrysopogon zizanioides L.). Environmental Resources Research, 11(1), 77-82.
Mozanzadeh, M. T., Safari, O., Oosooli, R., Mehrjooyan, S., Najafabadi, M.Z. et al. (2021). The effect of salinity on growth performance, digestive and antioxidant enzymes, humoral immunity and stress indices in two euryhaline fish species: Yellowfin seabream (Acanthopagrus latus) and Asian seabass (Lates calcarifer). Aquaculture, 534, 736329.
Oron, G., Appelbaum, S. & Guy, O. (2023). Reuse of brine from inland desalination plants with duckweed, fish and halophytes toward increased food production and improved environmental control. Desalination, 549, 116317.
Oren, A. (2007). Diversity of organic osmotic compounds and osmotic adaptation in cyanobacteria and algae. In Algae and cyanobacteria in extreme environments (pp. 639-655). Dordrecht: Springer Netherlands.
Peeva, G., Yemendzhiev, H. & Nenov, V. (2022). Precipitation of struvite from digested sewage sludge by sea water brine and natural flocculants. Journal of Chemical Technology & Metallurgy, 57(2).
Rodrigues, M.J., Monteiro, I., Castañeda-Loaiza, V., Placines, C., Oliveira, M.C. et al. (2020). Growth performance, in vitro antioxidant properties and chemical composition of the halophyte Limonium algarvense Erben are strongly influenced by the irrigation salinity. Industrial Crops and Products, 143, 111930.
Sree, K. S., Adelmann, K., Garcia, C., Lam, E. & Appenroth, K. J. (2015). Natural variance in salt tolerance and induction of starch accumulation in duckweeds. Planta, 241, 1395-1404.
Swain, A.K., Sahoo, A., Jena, H. M. & Patra, H. (2018). Industrial wastewater treatment by aerobic inverse fluidized bed biofilm reactors (AIFBBRs): a review. Journal of Water Process Engineering, 23, 61-74.
Seale, A.P., Cao, K., Chang, R.J., Goodearly, T. R., Malintha, G.H.T. et al. (2024). Salinity tolerance of fishes: Experimental approaches and implications for aquaculture production. Reviews in Aquaculture.
Tawfik, M.M., Thalooth, A.T. & Zaki, N. M. (2012). Exploring saline land improvement through testing Leptochloa fusca and Sporobolus virginicus in Egypt. In Developments in Soil Salinity Assessment and Reclamation: Innovative Thinking and Use of Marginal Soil and Water Resources in Irrigated Agriculture (pp. 615-629). Dordrecht: Springer Netherlands.
Tisarum, R., Chaitachawong, N., Takabe, T., Singh, H.P., Samphumphuang, T. & Cha-Um, S. (2022). Physio-morphological and biochemical responses of dixie grass (Sporobolus virginicus) to NaCl or Na2SO4 stress. Biologia, 77(11), 3059-3069.
Torshizi, M.R., Miri, A., Shahriari, A., Dong, Z. & Davidson-Arnott, R. (2020). The effectiveness of a multi-row Tamarix windbreak in reducing aeolian erosion and sediment flux, Niatak area, Iran. Journal of environmental management, 265, 110486.
Urrea, S.A., Reyes, F.D., Suárez, B.P. & de la Fuente Bencomo, J.A. (2019). Technical review, evaluation and efficiency of energy recovery devices installed in the Canary Islands desalination plants. Desalination, 450, 54-63.
Van Stappen, G., Sui, L., Hoa, V.N., Tamtin, M., Nyonje, B. et al. (2020). Review on integrated production of the brine shrimp Artemia in solar salt ponds. Reviews in Aquaculture, 12(2), 1054-1071.
Wang, X., Shi, C., Hao, X., van Loosdrecht, M.C. & Wu, Y. (2023). Synergy of phosphate recovery from sludge-incinerated ash and coagulant production by desalinated brine. Water Research, 231. Retrieved from: 119658.https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.119658