محلول ملحي

يُستخلص اليود ، وهو عنصر أساسي لصحة الإنسان، على نطاق تجاري من محاليل ملحية غنية باليود. تبدأ عملية التنقية بتحويل اليوديد إلى حمض الهيدرويوديك، الذي يُؤكسد بعد ذلك إلى يود باستخدام الكلور. ثم يُفصل اليود بالتبخير أو الامتزاز. ^{[ 5 ]} كما يُستخلص البروم من المحاليل الملحية. وعلى غرار إنتاج اليود، تستغل هذه العملية سهولة أكسدة البروميد إلى بروم ، باستخدام الكلور كعامل مؤكسد. ويمكن جمع البروم الناتج بشكل انتقائي بالاستفادة من تطايره. ^{[ 6 ]}

توجد رواسب الليثيوم الرئيسية على شكل محاليل ملحية. ^{[ 7 ]} كما يُنتج المغنيسيوم جزئيًا من المحاليل الملحية الناتجة عن مصادر مختلفة، مثل إنتاج البوتاس. ويتم تحويل أكاسيد وكلوريدات المغنيسيوم الخام إلى فلز المغنيسيوم عن طريق التحليل الكهربائي . ^{[ 8 ]}

يمكن إنتاج الكلور العنصري عن طريق التحليل الكهربائي للمحلول الملحي ( محلول كلوريد الصوديوم ). وتنتج هذه العملية أيضًا هيدروكسيد الصوديوم (NaOH) وغاز الهيدروجين (H₂ ₎ . معادلات التفاعل هي كما يلي:

• الكاثود: 2 H ⁺ + 2 e ⁻ → H ₂ ↑
• المصعد: 2 Cl ⁻ → Cl ₂ ↑ + 2 e ⁻
• العملية الإجمالية: 2 NaCl + 2 H₂O _→ Cl₂ ₊ H₂ ₊ 2 NaOH

يُستخدم المحلول الملحي (وخاصةً المحاليل الملحية الرخيصة القائمة على كلوريد الكالسيوم وكلوريد الصوديوم ^{[ 9 ]} ) كسائل ثانوي في أنظمة التبريد الكبيرة لنقل الطاقة الحرارية . ويُستخدم لأن إضافة الملح إلى الماء تُخفض درجة تجمد المحلول، مما يُحسّن بشكل كبير كفاءة نقل الحرارة بتكلفة منخفضة. أدنى درجة تجمد يُمكن الحصول عليها لمحلول كلوريد الصوديوم الملحي (وتُسمى نقطة التصلب ) هي -21.1 درجة مئوية (-6.0 درجة فهرنهايت) عند تركيز 23.3% من كلوريد الصوديوم وزناً. ^{[ 9 ]}  

بسبب خصائصها المسببة للتآكل، تم استبدال المحاليل الملحية القائمة على الملح بسوائل عضوية مثل الإيثيلين جليكول . ^{[ 10 ]}

يُستخدم رذاذ محلول كلوريد الصوديوم في بعض سفن الصيد لتجميد الأسماك. ^{[ 11 ]} تبلغ درجة حرارة المحلول عادةً -21 درجة مئوية (-5 درجة فهرنهايت) . أما درجات حرارة التجميد بالهواء المضغوط فتبلغ -35 درجة مئوية (-31 درجة فهرنهايت) أو أقل. ونظرًا لارتفاع درجة حرارة المحلول، قد تكون كفاءة النظام أعلى من التجميد بالهواء المضغوط. وعادةً ما تُجمّد الأسماك ذات القيمة العالية عند درجات حرارة أقل بكثير، أي أقل من الحد العملي لدرجة حرارة المحلول.    

يُستخدم المحلول الملحي لتجديد راتنجات التبادل الأيوني . ^{[ 12 ]} بعد المعالجة، تُجدد حبيبات راتنج التبادل الأيوني المشبعة بأيونات الكالسيوم والمغنيسيوم من الماء المعالج، عن طريق نقعها في محلول ملحي يحتوي على 6-12% من كلوريد الصوديوم. تحل أيونات الصوديوم من المحلول الملحي محل أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم الموجودة على الحبيبات. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

يُعدّ المحلول الملحي عاملاً شائعاً في معالجة الأغذية وطهيها. يُستخدم التمليح لحفظ الطعام أو تتبيله . ويمكن تطبيقه على الخضراوات والأجبان والفواكه وبعض أنواع الأسماك في عملية تُعرف بالتخليل . أما اللحوم والأسماك ، فتُنقع عادةً في المحلول الملحي لفترات أقصر، كنوع من التتبيل ، لتحسين طراوتها ونكهتها ، أو لإطالة مدة صلاحيتها.

في درجات الحرارة المنخفضة، يمكن استخدام محلول ملحي لإزالة الجليد أو خفض درجات الحرارة المتجمدة على الطرق. ^{[ 15 ]}

التبريد السريع هو عملية معالجة حرارية تُستخدم في تشكيل المعادن مثل الفولاذ. ويُستخدم محلول ملحي، إلى جانب الزيت ومواد أخرى، بشكل شائع لتصليد الفولاذ. وعند استخدام المحلول الملحي، تتحسن عملية التبريد وانتقال الحرارة بشكل ملحوظ. ^{[ 16 ]}

تعتمد خصائص مياه الصرف على عوامل مختلفة، مثل تقنية التحلية المستخدمة، وملوحة وجودة المياه المستخدمة، والخصائص البيئية والمحيطية ، وعملية التحلية المتبعة، وغيرها. ^{[ 18 ]} وتتميز مياه الصرف الناتجة عن محطات التحلية بتقنية التناضح العكسي لمياه البحر (SWRO) بشكل أساسي بتركيز ملوحة قد يصل في أسوأ الأحوال إلى ضعف ملوحة مياه البحر المستخدمة، وعلى عكس محطات التحلية الحرارية ، فإن درجة حرارتها ومستوى الأكسجين المذاب فيها يكادان يكونان مماثلين لمياه البحر المستخدمة. ^{[ 19 ] [ 20 ]}

قد تحتوي مياه الصرف على آثار مواد كيميائية مستخدمة في عمليات المعالجة الصناعية، مثل مضادات الترسيب ^{[ 21 ]} ، والمخثرات ، والمواد المُرَسِّبة التي تُتخلص منها مع مياه الصرف، بالإضافة إلى مواد أخرى قد تؤثر على الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمياه المُصرَّفة . ومع ذلك، تُستهلك هذه المواد عمليًا خلال العملية، وتكون تركيزاتها في مياه الصرف منخفضة جدًا، ما يؤدي إلى تخفيفها بشكل كبير أثناء عملية الصرف، دون التأثير على النظم البيئية البحرية . ^{[ 22 ] [ 23 ]}

تُهيمن المكونات غير المعدنية والفولاذ المقاوم للصدأ على المواد المستخدمة في محطات تحلية مياه البحر بالتناضح العكسي ، إذ تسمح درجات حرارة التشغيل المنخفضة ببناء محطات تحلية ذات طلاءات أكثر مقاومة للتآكل . ^{[ 24 ] [ 18 ]} ولذلك، فإن تركيزات المعادن الثقيلة في مياه الصرف الناتجة عن محطات تحلية مياه البحر بالتناضح العكسي أقل بكثير من مستويات السمية الحادة التي قد تُسبب آثارًا بيئية على النظم البيئية البحرية. ^{[ 25 ] [ 18 ] [ 26 ]}

يُعاد تصريف المياه الملوثة عادةً إلى البحر عبر مصب تحت الماء أو تصريف ساحلي، نظرًا لانخفاض تكلفتها من حيث الطاقة والاقتصاد مقارنةً بطرق التصريف الأخرى. ^{[ 23 ] [ 27 ]} وبسبب زيادة ملوحتها، تتميز المياه الملوثة بكثافة أعلى مقارنةً بمياه البحر المحيطة. لذلك، عندما تصل المياه الملوثة إلى البحر، قد تُشكّل عمودًا ملحيًا يميل إلى الانتشار بمحاذاة خط قاع البحر حتى يذوب تمامًا. ^{[ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]} وقد يعتمد توزيع العمود الملحي على عوامل مختلفة، مثل الطاقة الإنتاجية للمحطة، وطريقة التصريف، والظروف المحيطية والبيئية لنقطة التصريف، وغيرها. ^{[ 19 ] [ 28 ] [ 27 ] [ 31 ]}

قد يؤدي تصريف المحلول الملحي إلى زيادة الملوحة فوق مستويات عتبة معينة، مما قد يؤثر على المجتمعات القاعية ، وخاصة تلك الأكثر حساسية للضغط الأسموزي، وبالتالي يؤثر على وفرتها وتنوعها. ^{[ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]}

مع ذلك، يمكن تقليل الآثار البيئية المحتملة لتصريفات محطات تحلية مياه البحر بالتناضح العكسي إلى أدنى حد ممكن عند تطبيق تدابير التخفيف المناسبة. [ 23] [31] ويمكن إيجاد أمثلة على ذلك في دول مثل إسبانيا وإسرائيل وتشيلي ^{وأستراليا ، حيث تُقلل تدابير التخفيف} المُعتمدة من المساحة المتأثرة بالتصريف ، مما يضمن التنمية المستدامة لعملية التحلية دون آثار كبيرة على النظم البيئية البحرية. ^{[ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ] [ 31 ] [ 40 ]} وعند رصد آثار ملحوظة على البيئة المحيطة بمناطق التصريف، فإنها عادةً ما تكون مرتبطة بمحطات تحلية قديمة لم تُطبّق فيها تدابير التخفيف الصحيحة. ^{[ 41 ] [ 35 ] [ 42 ]} توجد بعض الأمثلة في إسبانيا وأستراليا وتشيلي، حيث ثبت أن أعمدة المياه المالحة لا تتجاوز 5% من الملوحة الطبيعية للبحر في دائرة نصف قطرها أقل من 100 متر من نقطة التصريف عند اتخاذ التدابير المناسبة. ^{[ 37 ] [ 31 ]}

فيما يلي قائمة بتدابير التخفيف التي يتم استخدامها عادةً لمنع التأثير السلبي على البيئات البحرية الحساسة: ^{[ 31 ] [ 43 ] [ 44 ]}

• آلية تصريف مصممة جيدًا، تستخدم موزعات فعالة أو تخفيفًا مسبقًا للتصريفات بمياه البحر
• دراسة تقييم بيئية ، تُقيّم الموقع الصحيح لنقطة التصريف، مع مراعاة المتغيرات الجيومورفولوجية والمحيطية، مثل التيارات ، وعمق المياه، ونوع القاع، والتي تُسهّل عملية الخلط السريع للتصريفات.
• يُعدّ تطبيق برنامج مناسب للمراقبة البيئية، والذي يضمن التشغيل السليم لمحطات تحلية المياه خلال مرحلة تشغيلها، أمرًا بالغ الأهمية، إذ يسمح بتشخيص دقيق ومبكر للمخاطر البيئية المحتملة.

في الوقت الراهن، تُعدّ عملية تقييم الأثر البيئي الدقيقة ضرورية في العديد من الدول، مثل إسبانيا وإسرائيل وتشيلي وأستراليا ، وذلك في مرحلتي الإنشاء والتشغيل. ^{[ 45 ] [ 46 ] [ 43 ]} وخلال هذه العملية ، تُرسى أهم الأدوات القانونية الإدارية ضمن اللوائح البيئية المحلية، وذلك لمنع الآثار السلبية واعتماد تدابير التخفيف التي تضمن التنمية المستدامة لمشاريع تحلية المياه. ويشمل ذلك سلسلة من الأدوات الإدارية والرصد البيئي الدوري، لاعتماد تدابير وقائية وتصحيحية ورصد إضافي لحالة البيئة البحرية المحيطة. ^{[ 47 ] [ 48 ]}

في سياق عملية التقييم البيئي هذه، تشترط العديد من الدول الامتثال لبرنامج الرصد البيئي (PVA) لتقييم فعالية التدابير الوقائية والتصحيحية المُتخذة خلال عملية التقييم البيئي، وبالتالي ضمان تشغيل محطات تحلية المياه دون إحداث آثار بيئية كبيرة. ^{[ 44 ] [ 49 ]} يحدد برنامج الرصد البيئي سلسلة من المتطلبات الإلزامية المتعلقة أساسًا برصد التصريف، باستخدام سلسلة من القياسات والتحليلات القائمة على المعلومات الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية. ^{[ 44 ] [ 49 ]} إضافةً إلى ذلك، قد يتضمن برنامج الرصد البيئي متطلبات مختلفة تتعلق برصد آثار سحب مياه البحر، وتلك التي قد ترتبط بآثار محتملة على البيئة البرية .