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WBB • कक्षा XII • Biology • अध्याय 14
अनुमानित समय: 45 Mins
प्रगति: अध्ययनरत

Environmental Issues

पर्यावरणीय मुद्दे (Environmental Issues) तीव्र जनसंख्या वृद्धि, अनियंत्रित औद्योगिकीकरण, रासायनिक कृषि और शहरीकरण के फलस्वरूप वायुमंडल, जलमंडल, स्थलमंडल और जैव विविधता में उत्पन्न होने वाले गंभीर पारिस्थितिक संकटों एवं उनके वैज्ञानिक समाधानों का समग्र अध्ययन है। पश्चिम बंगाल उच्च माध्यमिक (WBCHSE Class 12) और राष्ट्रीय पात्रता सह प्रवेश परीक्षा (NEET-UG) के जीवविज्ञान पाठ्यक्रम के अनुसार इस अध्याय में वायु प्रदूषण और उसके उन्नत नियंत्रण उपकरण (स्थिर-विद्युत अवक्षेपित्र या ESP, स्क्रबर एवं उत्प्रेरक परिवर्तक), केंद्रीय प्रदूषण नियंत्रण बोर्ड (CPCB) के अनुसार PM 2.5 के गंभीर श्वसन खतरे, जल प्रदूषण, जैव-रासायनिक ऑक्सीजन माँग (BOD) व घुलित ऑक्सीजन (DO) का व्युत्क्रमानुपाती संबंध, त्वरित सुपोषण (Cultural Eutrophication) व जलकुंभी (बंगाल का आतंक), डीडीटी (DDT) और पारे का ट्रॉफिक स्तरों पर जैव आवर्धन (Biomagnification), सैनिटरी लैंडफिल, अहमद खान की रीसाइकल्ड प्लास्टिक से निर्मित 'पॉलीब्लेंड' सड़कें (बेंगलुरु), कैलिफोर्निया की अर्काटा दलदल अपशिष्ट जल शोधन परियोजना, पारिस्थितिक स्वच्छता हेतु शुष्क इकोसैन (EcoSan) शौचालय, रमेश चंद्र डागर की शून्य-अपशिष्ट एकीकृत जैविक कृषि (सोनीपत, हरियाणा), ग्रीनहाउस प्रभाव व ग्लोबल वॉर्मिंग में गैसों का प्रतिशत योगदान, सीएफसी (CFC) के क्लोरीन मूलकों द्वारा समतापमंडलीय ओजोन क्षरण व मॉन्ट्रियल प्रोटोकॉल, वनोन्मूलन, झूम खेती तथा अमृता देवी बिश्नोई, चिपको आंदोलन एवं संयुक्त वन प्रबंधन (JFM) जैसे ऐतिहासिक जन-संरक्षण आंदोलनों का गहन विश्लेषण किया गया है।

यह अध्याय क्यों महत्वपूर्ण है

पर्यावरणीय जीवविज्ञान की गहन समझ प्रदूषण निवारण, वैश्विक जलवायु नीति निर्धारण, अपशिष्ट प्रबंधन और प्रकृति के संरक्षण के लिए अनिवार्य है। BOD और DO के संबंधों से नदियों के स्वास्थ्य का आकलन करना, डीडीटी के 10 लाख गुना संचयन से पक्षियों के अंडकवचों का कमजोर होना और सीएफसी के एक क्लोरीन परमाणु द्वारा एक लाख ओजोन अणुओं का विनाश समझना आधुनिक विज्ञान के सबसे महत्वपूर्ण व्यावहारिक पहलू हैं। बोर्ड परीक्षाओं और प्रतियोगी मेडिकल परीक्षाओं में उत्प्रेरक परिवर्तक में सीसा-रहित पेट्रोल की अनिवार्यता, ESP की कार्यविधि, जल प्रदूषण का BOD वक्र, जैव आवर्धन के विभिन्न स्तर, ग्रीनहाउस गैसों की प्रतिशत भागीदारी और संयुक्त वन प्रबंधन (JFM) से संबंधित प्रश्न प्रतिवर्ष निश्चित रूप से पूछे जाते हैं।

अध्याय रूपरेखा एवं प्रगति

1 मॉड्यूल 1: वायु प्रदूषण एवं इसका नि...
2 मॉड्यूल 2: जल प्रदूषण, BOD-DO संबंध...
3 मॉड्यूल 3: ठोस एवं ई-अपशिष्ट प्रबंध...
4 मॉड्यूल 4: कृषि-रसायन, रेडियोसक्रिय...
5 मॉड्यूल 5: ग्रीनहाउस प्रभाव, वैश्वि...
6 मॉड्यूल 6: समतापमंडलीय ओजोन क्षरण,...

सम्पूर्ण सैद्धांतिक एवं वैचारिक अध्ययन

मॉड्यूल 1: वायु प्रदूषण एवं इसका नियंत्रण — ESP, स्क्रबर, उत्प्रेरक परिवर्तक एवं ध्वनि विनियमन

वायु के भौतिक, रासायनिक अथवा जैविक गुणों में होने वाला कोई भी अवांछनीय परिवर्तन जो मानव, अन्य जीवों तथा पादपों के लिए हानिकारक हो, वायु प्रदूषण (Air Pollution) कहलाता है। वायु प्रदूषण की रोकथाम हेतु भारत सरकार ने 1981 में वायु (प्रदूषण निवारण एवं नियंत्रण) अधिनियम पारित किया, जिसे 1987 में संशोधित कर 'ध्वनि' (Noise) को भी वायु प्रदूषक के रूप में सम्मिलित किया गया।

1. केंद्रीय प्रदूषण नियंत्रण बोर्ड (CPCB) एवं सूक्ष्म कणिकीय पदार्थ (PM 2.5)

केंद्रीय प्रदूषण नियंत्रण बोर्ड (CPCB) के अनुसार, 2.5 माइक्रोमीटर या उससे कम व्यास वाले कणिकीय पदार्थ ($PM_{2.5}$) मानव स्वास्थ्य के लिए सबसे अधिक खतरनाक होते हैं। श्वास लेने पर ये सूक्ष्म कण नासा मार्ग के रोमों को पार कर सीधे फेफड़ों की कूपिकाओं (Alveoli) की गहराई तक पहुँच जाते हैं। इससे फेफड़ों में तीव्र सूजन, श्वास संबंधी विकार, फेफड़ों की कार्यक्षमता में कमी और असमय मृत्यु हो सकती है।

2. औद्योगिक वायु प्रदूषण नियंत्रण उपकरण
  • स्थिर-विद्युत अवक्षेपित्र (Electrostatic Precipitator - ESP):

    ताप विद्युत संयंत्रों (Thermal Power Plants) की चिमनियों से निकलने वाले धुएँ में से 99 प्रतिशत से अधिक कणिकीय पदार्थों को हटाने के लिए यह सर्वाधिक प्रयुक्त तकनीक है।

    • कार्यप्रणाली: इसमें स्थित इलेक्ट्रोड तारों में कई हजार वोल्ट का उच्च विभवांतर दिया जाता है, जिससे एक 'कोरोना विसर्जन' (Corona Discharge) उत्पन्न होता है।
    • कोरोना से तीव्र गति के इलेक्ट्रॉन निकलते हैं, जो धुएँ के धूलकणों से टकराकर उन्हें ऋणावेशित कर देते हैं।
    • इसके बाद गैसीय प्रवाह भूमि-संपर्कित (Grounded) धातु की संग्राहक प्लेटों के बीच से धीमी गति से गुजरता है। ऋणावेशित धूलकण धनावेशित/उदासीन संग्राहक प्लेटों की ओर आकर्षित होकर नीचे गिर जाते हैं और स्वच्छ वायु बाहर निकल जाती है।
    • अनिवार्य शर्त: संग्राहक प्लेटों के मध्य वायु का वेग बहुत कम होना चाहिए ताकि धूलकण बिना पुनः उड़े स्थिर होकर जमा हो सकें।
  • स्क्रबर (मार्जनक / Wet Scrubber):

    इसका उपयोग मुख्य रूप से सल्फर डाइऑक्साइड ($SO_2$) जैसी हानिकारक अम्लीय गैसों को हटाने के लिए किया जाता है। चिमनी के धुएँ को एक कक्ष से गुजारा जाता है जहाँ ऊपर से जल अथवा चूने के पानी ($Ca(OH)_2$) की फुहार छोड़ी जाती है। $SO_2$ चूने से क्रिया कर कैल्शियम सल्फाइट ($CaSO_3$) के रूप में अवक्षेपित हो जाती है और शुद्ध गैस निष्कासित होती है।

3. वाहनों से उत्सर्जन नियंत्रण: उत्प्रेरक परिवर्तक (Catalytic Converter)

शहरी क्षेत्रों में वाहनों के धुएँ से होने वाले प्रदूषण को कम करने के लिए स्वचालित वाहनों में उत्प्रेरक परिवर्तक लगाए जाते हैं। इनमें बहुमूल्य धातुएँ जैसे प्लैटिनम-पैलेडियम (Pt-Pd) और रोडियम (Rh) उत्प्रेरक का कार्य करती हैं।

  • अदग्ध और आंशिक रूप से दग्ध हाइड्रोकार्बन को पूर्णतः जारित कर $CO_2$ और जलवाष्प ($H_2O$) में बदला जाता है।
  • अत्यंत विषैली कार्बन मोनोऑक्साइड ($CO$) जारित होकर कार्बन डाइऑक्साइड ($CO_2$) में परिवर्तित हो जाती है।
  • नाइट्रिक ऑक्साइड ($NO$) का रोडियम द्वारा अपचयन कर उसे हानिरहित नाइट्रोजन गैस ($N_2$) में रूपांतरित किया जाता है।
  • चेतावनी (Warning): उत्प्रेरक परिवर्तक युक्त वाहनों में केवल सीसा-रहित पेट्रोल (Unleaded Petrol) ही उपयोग किया जाना चाहिए, क्योंकि पेट्रोल में उपस्थित सीसा ($Pb$) उत्प्रेरक धातुओं की सक्रिय सतह को ढककर उन्हें स्थायी रूप से निष्क्रिय (Poisoning of catalyst) कर देता है।
4. ध्वनि प्रदूषण एवं स्वास्थ्य पर प्रभाव

अवांछित और अप्रिय उच्च ध्वनि को ध्वनि प्रदूषण कहते हैं, जिसे डेसिबल (dB) में मापा जाता है।

  • जेट विमान या रॉकेट प्रक्षेपण के समय उत्पन्न होने वाली 150 dB या अधिक की तीव्र ध्वनि से कान का पर्दा (Tympanic membrane) फट सकता है, जिससे स्थायी बहरापन आ सकता है।
  • दीर्घकालिक मध्यम ध्वनि प्रदूषण से अनिद्रा, उच्च रक्तचाप, हृदय की धड़कन में वृद्धि और तनाव उत्पन्न होता है।
नियंत्रण उपकरण लक्ष्य प्रदूषक कार्य सिद्धांत महत्वपूर्ण तकनीकी शर्त
स्थिर-विद्युत अवक्षेपित्र (ESP) कणिकीय पदार्थ ($PM_{10}$, $PM_{2.5}$) उच्च वोल्टता कोरोना विसर्जन से कणों का ऋणावेशन व प्लेटों पर अवक्षेपण वायु प्रवाह वेग कम होना अनिवार्य ताकि कण पुनः न उड़ें
स्क्रबर (Scrubber) $SO_2$ एवं अम्लीय गैसें जल या क्षारीय चूना फुहार দ্বারা रासायनिक अवशोषण व उदासीनीकरण उत्पन्न सल्फाइट अवक्षेप का पृथक्करण आवश्यक
उत्प्रेरक परिवर्तक $CO$, हाइड्रोकार्बन, $NO_x$ Pt-Pd द्वारा $CO_2/H_2O$ में ऑक्सीकरण तथा Rh द्वारा $N_2$ में अपचयन सीसा-रहित ईंधन अनिवार्य; सीसा उत्प्रेरक को विषाक्त करता है

मॉड्यूल 2: जल प्रदूषण, BOD-DO संबंध, सुपोषण एवं DDT का जैव आवर्धन

जल के भौतिक, रासायनिक अथवा जैविक गुणों में होने वाला ह्रास जो जलीय जीवन अथवा मानव उपयोग के लिए हानिकारक हो, जल प्रदूषण (Water Pollution) कहलाता है। भारत सरकार ने 1974 में जल (प्रदूषण निवारण एवं नियंत्रण) अधिनियम लागू किया। घरेलू वाहित मल में उपस्थित मात्र 0.1 प्रतिशत अशुद्धियाँ (रेत, गाद, मल, यूरिया और फॉस्फेट/सोडियम लवण) स्वच्छ जल को पूर्णतः अनुपयोगी और रोगजनक बना देती हैं।

1. जैव-रासायनिक ऑक्सीजन माँग (BOD) एवं घुलित ऑक्सीजन (DO)

जैव-रासायनिक ऑक्सीजन माँग (Biochemical Oxygen Demand - BOD): एक लीटर जल में उपस्थित समस्त जैव-अपघटनीय कार्बनिक पदार्थों के पूर्ण ऑक्सीकरण हेतु वायवीय जीवाणुओं (Aerobic bacteria) द्वारा उपभोग की गई आणविक ऑक्सीजन की मात्रा को BOD कहते हैं (मानक परीक्षण: 20°C पर 5 दिन)।

  • व्युत्क्रमानुपाती संबंध: जब किसी नदी में कच्चा सीवेज गिरता है, तो अत्यधिक कार्बनिक पदार्थों के अपघटन हेतु जीवाणुओं की संख्या तेजी से बढ़ती है। वे श्वसन के लिए जल में घुली ऑक्सीजन का अत्यधिक उपभोग करते हैं।
  • इसके फलस्वरूप जल की BOD अत्यधिक बढ़ जाती है और घुलित ऑक्सीजन (Dissolved Oxygen - DO) में भारी गिरावट आती है।
  • DO की इस तीव्र कमी से मछलियों और अन्य जलीय जीवों का दम घुटने से सामूहिक संहार (Fish kill) हो जाता है। निकास बिंदु से आगे जाने पर कार्बनिक पदार्थ समाप्त होने लगते हैं, जिससे BOD घटती है और DO पुनः सामान्य हो जाती है।
2. सुपोषण (Eutrophication) एवं जलकुंभी का उपद्रव

सुपोषण (Eutrophication): पोषक तत्वों (मुख्यतः नाइट्रेट एवं फॉस्फेट) के संचय के कारण किसी जलाशय का प्राकृतिक रूप से पोषक-समृद्ध और छिछला होकर उम्र बढ़ना सुपोषण कहलाता है।

  • प्राकृतिक बनाम त्वरित/सांस्कृतिक सुपोषण: प्राकृतिक सुपोषण में हजारों वर्ष लगते हैं। परंतु कृषि रसायनों और नगरों के सीवेज के सीधे मिलने से यह प्रक्रिया कुछ दशकों में ही पूरी हो जाती है, जिसे सांस्कृतिक या त्वरित सुपोषण (Cultural or Accelerated Eutrophication) कहते हैं।
  • शैवाल प्रस्फुटन (Algal Bloom): पोषक तत्वों की प्रचुरता से प्लवकीय शैवालों की अनियंत्रित वृद्धि होती है, जो जल सतह पर मोटी परत बना लेते हैं। इससे गहराई तक प्रकाश नहीं पहुँचता। शैवालों के मरने पर उनके सड़ने से जल की ऑक्सीजन समाप्त हो जाती है और शैवालीय विषाक्त पदार्थों से मछलियाँ मर जाती हैं।
  • बंगाल का आतंक (Terror of Bengal): विदेशी जलीय पादप Eichhornia crassipes (जलकुंभी), जिसे उसके सुंदर बैंगनी फूलों के कारण भारत लाया गया था, सुपोषित जलाशयों में अत्यंत तीव्र दर से फैलकर पूरे जल क्षेत्र को ढक लेता है और जल से समस्त घुलित ऑक्सीजन खींचकर जलीय जीवन को नष्ट कर देता है।
3. अविघटनीय विषैले रसायनों का जैव आवर्धन (Biomagnification of DDT & Mercury)

जैव आवर्धन (Biomagnification): अविघटनीय (Non-biodegradable), वसा-विलेय एवं विषैले पदार्थों की खाद्य श्रृंखला के क्रमिक उच्च पोषण स्तरों (Trophic levels) पर सांद्रता में होने वाली उत्तरोत्तर वृद्धि को जैव आवर्धन कहते हैं। जीव इन पदार्थों का उपापचय अथवा उत्सर्जन नहीं कर पाते, अतः ये वसा ऊतकों में संचित होते रहते हैं।

जलीय खाद्य श्रृंखला में डीडीटी (DDT) का सांद्रण अनुक्रम:

  1. जलाशय का जल: 0.003 ppb (Parts per billion)
  2. प्राणिप्लवक (जूप्लैंकटन): 0.04 ppm (Parts per million)
  3. छोटी मछलियाँ: 0.5 ppm
  4. बड़ी मांसाहारी मछलियाँ: 2.0 ppm
  5. मत्स्यभक्षी शीर्ष पक्षी (जैसे समुद्री चील, पेलिकन): 25.0 ppm

घातक पारिस्थितिक प्रभाव: शीर्ष पक्षियों में डीडीटी की 25 ppm सांद्रता जल की तुलना में लगभग एक करोड़ गुना (10-million-fold) अधिक होती है। यह उच्च सांद्रता पक्षियों में कैल्शियम उपापचय (Calcium Metabolism) को गंभीर रूप से बाधित करती है। इसके कारण अंडों का बाहरी कैल्शियम कवच अत्यंत पतला और कमजोर हो जाता है, और सेने के दौरान समय से पहले ही टूट जाता है। परिणामस्वरूप पक्षियों की संतति नष्ट हो जाती है और उनकी जनसंख्या में भारी गिरावट आती है। इसी प्रकार पारे ($Hg$) के संचयन से जापान में मिनामाता रोग फैला था।

पोषण स्तर (Trophic Level) प्रतिनिधि जीव DDT सांद्रता आवर्धन गुणांक
जल (Water) पर्यावरणीय आधार माध्यम 0.003 ppb ($3 imes 10^{-9}$) 1x (आधारभूत)
प्राथमिक उपभोक्ता प्राणिप्लवक (जूप्लैंकटन) 0.04 ppm ($4 imes 10^{-8}$) ~13,333 गुना वृद्धि
द्वितीयक उपभोक्ता छोटी मछलियाँ 0.5 ppm ($5 imes 10^{-7}$) ~166,666 गुना वृद्धि
तृतीयक उपभोक्ता बड़ी मछलियाँ 2.0 ppm ($2 imes 10^{-6}$) ~666,666 गुना वृद्धि
शीर्ष उपभोक्ता मत्स्यभक्षी पक्षी (चील, पेलिकन) 25.0 ppm ($2.5 imes 10^{-5}$) लगभग 1 करोड़ गुना वृद्धि

मॉड्यूल 3: ठोस एवं ई-अपशिष्ट प्रबंधन — पॉलीब्लेंड, अर्काटा दलदल एवं इकोसैन

नगरपालिका के ठोस अपशिष्ट में घरेलू कचरा, कार्यालयीय अपशिष्ट, कांच, प्लास्टिक और अस्पताल के अवशेष शामिल होते हैं। खुले में कचरा फेंकने पर चूहों और मक्खियों के संक्रमण के समाधान के रूप में सैनिटरी लैंडफिल अपनाए गए। किंतु लैंडफिल की सबसे बड़ी सीमा यह है कि तलहटी से रिसने वाला विषैला तरल रसायन या लीचेट (Leachate) भूगर्भीय जलस्रोतों को संदूषित कर देता है।

1. प्लास्टिक कचरे का क्रांतिकारी समाधान: अहमद खान का 'पॉलीब्लेंड' (बेंगलुरु)

बेंगलुरु के 57 वर्षीय प्लास्टिक थैली निर्माता अहमद खान ने प्लास्टिक प्रदूषण से निपटने हेतु एक टिकाऊ तकनीक विकसित की:

  • उन्होंने पुनर्चक्रित (Recycled) प्लास्टिक अपशिष्ट को बारीक चूर्ण में रूपांतरित किया, जिसे पॉलीब्लेंड (Polyblend) नाम दिया गया।
  • आर.वी. इंजीनियरिंग कॉलेज और बेंगलुरु महानगर पालिका के सहयोग से उन्होंने सिद्ध किया कि पॉलीब्लेंड को कोलतार (बिटुमेन) में मिलाकर सड़क बनाने से डामर की जल-रोधी क्षमता में अप्रत्याशित वृद्धि होती है।
  • इस तकनीक से बनी सड़कों की आयु तीन गुना बढ़ जाती है और वर्षा के जल से गड्ढे नहीं बनते। अहमद खान ने कचरा बीनने वालों को सम्मानजनक पारिश्रमिक देकर प्लास्टिक पुनर्चक्रण का एक सफल आर्थिक मॉडल तैयार किया।
2. एकीकृत अपशिष्ट जल शोधन: अर्काटा दलदल परियोजना (कैलिफोर्निया)

उत्तरी कैलिफोर्निया के अर्काटा (Arcata) शहर के निवासियों ने हम्बोल्ट स्टेट यूनिवर्सिटी के जीवविज्ञानियों के सहयोग से एक प्राकृतिक जैविक अपशिष्ट जल शोधन संयंत्र निर्मित किया:

  1. प्रथम चरण (परंपरागत भौतिक उपचार): जल से भारी कणों का अवसादन, निस्यंदन और क्लोरीन उपचार किया जाता है, किंतु जल में घुली भारी धातुएँ शेष रह जाती हैं।
  2. द्वितीय चरण (जैविक दलदल श्रृंखला): वैज्ञानिकों ने 60 हेक्टेयर क्षेत्र में परस्पर जुड़े 6 प्राकृतिक दलदल (Marshes) विकसित किए।
  3. इनमें उपयुक्त शैवाल, कवक, जीवाणु और नरकुल रोपे गए। जब जल इन दलदलों से धीरे-धीरे बहता है, तो पौधे और सूक्ष्मजीव विषैली भारी धातुओं (कैडमियम, सीसा) को अवशोषित व उदासीन कर जल को प्राकृतिक रूप से पूर्ण शुद्ध कर देते हैं। आज यह क्षेत्र एक समृद्ध वन्यजीव अभयारण्य बन चुका है।
3. इकोसैन (EcoSan): जल-रहित शुष्क कंपोस्टिंग शौचालय

इकोसैन (Ecological Sanitation / EcoSan Toilets) मानव मल-मूत्र के सुरक्षित प्रबंधन की एक जल-रहित प्रणाली है, जिसमें बिना जल के सूखे कंपोस्टिंग द्वारा मल को संसाधित किया जाता है:

  • मल और मूत्र को अलग-अलग कक्षों में एकत्रित किया जाता है। शुष्क परिस्थितियों में रोगाणु नष्ट हो जाते हैं और मल गंधहीन, पोषक-समृद्ध प्राकृतिक जैविक खाद में बदल जाता है।
  • यह जल की भारी बचत करता है और सीवेज जनित जल प्रदूषण को रोकता है। भारत के केरल और श्रीलंका के अनेक भागों में यह प्रणाली सफलतापूर्वक क्रियाशील है।
4. इलेक्ट्रॉनिक अपशिष्ट (E-Waste) की विषाक्तता

अनुपयोगी कंप्यूटर, टेलीविजन, मोबाइल और इलेक्ट्रॉनिक सामान को ई-कचरा कहते हैं। विकासशील देशों (भारत, चीन) में अप्रशिक्षित श्रमिक बिना किसी सुरक्षा उपकरण के धातुओं (सोना, तांबा, निकल) की पुनःप्राप्ति हेतु ई-कचरे को हाथ से तोड़ते और जलाते हैं। इससे उत्सर्जित सीसा, कैडमियम और पारे का धुआँ श्रमिकों के तंत्रिका तंत्र और वृक्क (Kidney) को गंभीर रूप से क्षतिग्रस्त करता है।

5. अपशिष्ट प्रबंधन एवं उपचार प्रणालियों का तुलनात्मक विश्लेषण
प्रौद्योगिकी / प्रणाली लक्षित अपशिष्ट कार्यप्रणाली एवं सिद्धांत पर्यावरणीय एवं आर्थिक लाभ
पॉलीब्लेंड-बिटुमेन सड़क (अहमद खान) पुनर्चक्रित प्लास्टिक थैलियाँ व कचरा प्लास्टिक के बारीक पाउडर (पॉलीब्लेंड) को गर्म बिटुमेन के साथ 1:16 अनुपात में मिलाना सड़क की आयु तीन गुना बढ़ाना, वर्षा जल रिसाव रोकना, प्लास्टिक प्रदूषण समाप्त करना
अर्काटा दलदल बायोफिल्टर (कैलिफोर्निया) नगरपालिका सीवेज एवं भारी धातुएँ 60 हेक्टेयर में फैले 6 परस्पर जुड़े दलदलों में पौधों, शैवालों व जीवाणुओं द्वारा जैव-अवशोषण बिना किसी विषैले रसायन के जल का प्राकृतिक शोधन एवं समृद्ध वन्यजीव अभयारण्य का निर्माण
इकोसैन शौचालय (केरल व श्रीलंका) मानव मल-मूत्र बिना जल के सूखे द्विकक्षीय पृथक्करण एवं वायवीय कंपोस्टिंग द्वारा निर्जमीकरण पेयजल की भारी बचत, सतही जल प्रदूषण पर पूर्ण रोक एवं कृषि हेतु पोषक जैविक खाद का उत्पादन
सैनिटरी लैंडफिल अजैव-अपघटनीय ठोस अपशिष्ट गहरी खाइयों में कचरा दबाकर प्रतिदिन मृदा की परत से ढंकना खुले में कचरा जलाने व आग लगने से बचाव; लीचेट रिसाव रोकने हेतु प्लास्टिक अस्तर आवश्यक

मॉड्यूल 4: कृषि-रसायन, रेडियोसक्रिय अपशिष्ट एवं एकीकृत जैविक कृषि — डागर का मॉडल

हरित क्रांति के दौरान रासायनिक उर्वरकों और कीटनाशकों के अत्यधिक प्रयोग ने मृदा के लाभकारी सूक्ष्मजीवों और केंचुओं को नष्ट कर मृदा की प्राकृतिक उर्वरता को क्षीण कर दिया तथा वर्षा जल में बहकर झीलों में त्वरित सुपोषण उत्पन्न किया।

1. एकीकृत जैविक कृषि: रमेश चंद्र डागर (सोनीपत, हरियाणा)

हरियाणा के सोनीपत के किसान रमेश चंद्र डागर (Ramesh Chandra Dagar) ने एक शून्य-अपशिष्ट, आत्मनिर्भर एकीकृत जैविक कृषि (Integrated Organic Farming) मॉडल स्थापित किया:

  • चक्रीय शून्य-अपशिष्ट सिद्धांत: एक प्रक्रिया का अपशिष्ट दूसरी प्रक्रिया के लिए पोषक तत्व या कच्चा माल बन जाता है।
  • डागर ने पाँच प्रक्रियाओं को एक साथ जोड़ा: मधुमक्खी पालन (Apiculture), डेयरी प्रबंधन, जल संचयन, कंपोस्टिंग एवं फसल उत्पादन।
  • गोबर और गोमूत्र से बायोगैस बनती है, और बायोगैस संयंत्र की स्लरी से उच्च गुणवत्ता की जैविक खाद (कंपोस्ट) बनती है। इससे रासायनिक उर्वरक का खर्च शून्य हो गया। मधुमक्खियाँ फसलों के परागण को बढ़ाकर उपज में 20-30% की वृद्धि करती हैं तथा शुद्ध शहद प्रदान करती हैं।
  • उन्होंने हरियाणा किसान कल्याण क्लब की स्थापना की, जिससे वर्तमान में 5,000 से अधिक किसान जुड़कर लाभान्वित हो रहे हैं।
2. रेडियोसक्रिय अपशिष्ट एवं परमाणु दुर्घटनाएँ (Radioactive Wastes)

परमाणु ऊर्जा से कार्बन-मुक्त बिजली बनती है, किंतु इसमें दो गंभीर संकट हैं: आकस्मिक रिसाव (जैसे थ्री माइल आइलैंड (1979), चेरनोबिल (1986) और फुकुशिमा (2011)) तथा प्रयुक्त ईंधन का सुरक्षित निस्तारण।

  • हानिकारक विकिरण: रेडियोसक्रिय समस्थानिकों से उत्सर्जित आयनकारी विकिरण जीवों के DNA को तोड़कर कैंसर, ल्यूकेमिया और गंभीर आनुवंशिक उत्परिवर्तन (Mutations) उत्पन्न करता है।
  • सुरक्षित भूमिगत निस्तारण: उच्च-स्तरीय परमाणु अपशिष्ट को कई वर्षों तक शीतलन कक्षों में रखने के बाद बोरोसिलिकेट काँच में स्थिर (Vitrification) किया जाता है। फिर इसे भारी सीसे व कंक्रीट के सुरक्षित पात्रों में बंद कर पृथ्वी की सतह से लगभग 500 मीटर गहराई में प्राचीन अप्रवेश्य चट्टानों (Shield rocks) में दबा दिया जाता है।
अपशिष्ट प्रकार पारिस्थितिक संकट आदर्श समाधान तकनीक अग्रणी केस स्टडी
प्लास्टिक अपशिष्ट अविघटनीयता, सूक्ष्म प्लास्टिक संदूषण पॉलीब्लेंड चूर्ण बनाकर कोलतार के साथ डामर सड़क निर्माण अहमद खान, बेंगलुरु (सड़क आयु 3 गुना बढ़ी)
कृषि-रासायनिक अवशेष मृदा विषाक्तता, भूजल प्रदूषण, सुपोषण शून्य-अपशिष्ट एकीकृत जैविक कृषि: डेयरी, बायोगैस, कंपोस्ट व मधुमक्खी पालन रमेश चंद्र डागर, सोनीपत (हरियाणा किसान कल्याण क्लब)
परमाणु रेडियोसक्रिय अपशिष्ट आयनकारी विकिरण, DNA उत्परिवर्तन, कैंसर काँच में स्थिरीकरण व भूमिगत 500 मीटर गहरी चट्टानों में समाधीकरण चेरनोबिल व फुकुशिमा के उपरांत अंतरराष्ट्रीय IAEA सुरक्षा नियम

मॉड्यूल 5: ग्रीनहाउस प्रभाव, वैश्विक तापन एवं जलवायु परिवर्तन

ग्रीनहाउस प्रभाव (Greenhouse Effect) एक प्राकृतिक परिघटना है जिसके द्वारा पृथ्वी के वायुमंडल में उपस्थित कुछ गैसें पृथ्वी की सतह से परावर्तित होने वाले दीर्घ-तरंग अवरक्त विकिरणों (Infrared Radiation) को अवशोषित कर पृथ्वी के निचले वायुमंडल को गर्म रखती हैं।

  • प्राकृतिक तापीय संतुलन: यदि प्राकृतिक ग्रीनहाउस प्रभाव न होता, तो पृथ्वी का औसत सतह तापमान वर्तमान के +15°C के बजाय एक अत्यधिक ठंडा -18°C होता! इस प्रकार ग्रीनहाउस प्रभाव ने पृथ्वी को 33°C का तापीय सुरक्षा कवच प्रदान कर जीवन के योग्य बनाया है।
  • परंतु जीवाश्म ईंधनों (कोयला, पेट्रोल) के अनियंत्रित दहन और वनों की कटाई से वायुमंडल में इन गैसों की सांद्रता बहुत बढ़ गई है, जिससे पृथ्वी का तापमान बढ़ रहा है; इसे वैश्विक तापन (Global Warming) कहते हैं। पिछली शताब्दी में पृथ्वी के तापमान में लगभग 0.6°C की वृद्धि दर्ज की गई है।
1. प्रमुख ग्रीनहाउस गैसों का आपेक्षिक योगदान

वैश्विक तापन के लिए उत्तरदायी प्रमुख ग्रीनहाउस गैसों की प्रतिशत हिस्सेदारी:

ग्रीनहाउस गैस वैश्विक तापन में योगदान (%) प्रमुख मानवजनित स्रोत तापीय क्षमता (GWP)
कार्बन डाइऑक्साइड ($CO_2$) 60% जीवाश्म ईंधन दहन, ताप विद्युत गृह, वन विनाश 1 (मानक आधार)
मीथेन ($CH_4$) 20% धान के जलमग्न खेत, जुगाली करने वाले पशुओं की आंत्र, लैंडफिल $CO_2$ से लगभग 28 गुना अधिक
क्लोरोफ्लोरोकार्बन (CFCs) 14% प्रशीतक (फ्रिज), एयर कंडीशनर, एरोसोल प्रणोदक $CO_2$ से हजारों गुना अधिक शक्तिशाली
नाइट्रस ऑक्साइड ($N_2O$) 6% रासायनिक नाइट्रोजन उर्वरक, कृषि अवशेष दहन $CO_2$ से लगभग 265 गुना अधिक
2. वैश्विक तापन के दुष्परिणाम एवं एल नीनो प्रभाव
  • हिमनदों का पिघलना एवं समुद्र स्तर में वृद्धि: ध्रुवीय बर्फ और हिमालयी हिमनदों के पिघलने से समुद्र स्तर बढ़ रहा है, जिससे तटीय क्षेत्र (सुंदरबन, बांग्लादेश) जलमग्न होने के कगार पर हैं।
  • एल नीनो प्रभाव (El Niño Effect): तापमान वृद्धि से प्रशांत महासागर के जल का असामान्य तापन होता है, जिससे विश्वभर के मौसम में अनियंत्रित उथल-पुथल (कहीं भीषण सूखा, कहीं विनाशकारी बाढ़) उत्पन्न होती है।

मॉड्यूल 6: समतापमंडलीय ओजोन क्षरण, वनोन्मूलन एवं जन-संरक्षण आंदोलन

ओजोन ($O_3$) की प्रकृति वायुमंडल में उसकी ऊँचाई पर निर्भर करती है:

  • बुरी ओजोन (Bad Ozone): निचले क्षोभमंडल में वाहनों के धुएँ की रासायनिक क्रिया से निर्मित ओजोन एक हानिकारक प्रदूषक है, जो श्वसन तंत्र को क्षतिग्रस्त करती है और प्रकाश-रासायनिक धुंध (Photochemical smog) बनाती है।
  • अच्छी ओजोन (Good Ozone): ऊपरी समतापमंडल (Stratosphere) में पाई जाने वाली ओजोन एक प्राकृतिक ढाल का कार्य करती है। यह सूर्य के घातक पराबैंगनी विकिरणों, विशेष रूप से UV-B (तरंगदैर्घ्य 280-315 nm) को अवशोषित कर पृथ्वी तक पहुँचने से रोकती है।
  • ओजोन परत की कुल मोटाई मापने की मानक इकाई डॉबसन यूनिट (Dobson Unit - DU) है।
1. क्लोरोफ्लोरोकार्बन (CFC) द्वारा ओजोन क्षरण का उत्प्रेरकी चक्र

रेफ्रिजरेटरों से उत्सर्जित क्लोरोफ्लोरोकार्बन (CFC) क्षोभमंडल में स्थिर रहकर धीरे-धीरे समतापमंडल में पहुँचते हैं:

  1. समतापमंडल में तीव्र UV किरणें CFC अणुओं को तोड़कर अत्यधिक क्रियाशील क्लोरीन मुक्त मूलक ($Cl^ullet$) मुक्त करती हैं: $$CFCl_3 \xrightarrow{UV} CFCl_2^\bullet + Cl^\bullet$$
  2. क्लोरीन मूलक ओजोन अणु से क्रिया कर क्लोरीन मोनोऑक्साइड और ऑक्सीजन बनाता है: $$Cl^\bullet + O_3 \to ClO^\bullet + O_2$$
  3. $ClO^ullet$ पुनः परमाण्विक ऑक्सीजन से क्रिया कर क्लोरीन मूलक को पुनः उत्पन्न कर देता है: $$ClO^\bullet + O \to Cl^\bullet + O_2$$
  4. उत्प्रेरकी क्षमता: चूँकि क्लोरीन इस अभिक्रिया में स्वयं प्रयुक्त नहीं होता बल्कि बार-बार पुनर्निर्मित होता रहता है, अतः एक अकेला क्लोरीन परमाणु एक लाख (1,00,000) से अधिक ओजोन अणुओं को नष्ट कर देता है! प्रतिवर्ष अगस्त से अक्टूबर के मध्य अंटार्कटिका के ऊपर ओजोन परत का क्षरण अत्यधिक तीव्र होता है, जिसे ओजोन छिद्र (Ozone Hole) कहा जाता है।
2. UV-B विकिरण के हानिकारक प्रभाव एवं मॉन्ट्रियल प्रोटोकॉल
  • स्वास्थ्य पर प्रभाव: UV-B विकिरण DNA व प्रोटीनों के रासायनिक बंधों को तोड़कर उत्परिवर्तन और घातक त्वचा कैंसर (मेलेनोमा) उत्पन्न करता है। मानव नेत्र में कॉर्निया द्वारा अवशोषित होकर यह सूजन लाता है, जिसे हिम-अंधता (Snow-blindness) कहते हैं, तथा मोतियाबिंद (Cataract) उत्पन्न करता है।
  • मॉन्ट्रियल प्रोटोकॉल (Montreal Protocol): ओजोन क्षयकारी पदार्थों (ODS) के उत्पादन व उत्सर्जन पर रोक लगाने हेतु 1987 में कनाडा के मॉन्ट्रियल में अंतरराष्ट्रीय संधि हस्ताक्षरित हुई जो 1989 से प्रभावी हुई।
3. वनोन्मूलन एवं सामुदायिक जन-संरक्षण आंदोलन

भारत में 20वीं शताब्दी के आरंभ में कुल भूमि का 30% भाग वनों से आच्छादित था, जो शताब्दी के अंत तक घटकर केवल 19.4% रह गया (जबकि राष्ट्रीय वन नीति 1988 के अनुसार मैदानी भागों में 33% और पर्वतीय भागों में 67% वन अनिवार्य हैं)।

  • अमृता देवी बिश्नोई का बलिदान (1731): राजस्थान के जोधपुर के निकट खेजड़ली गाँव में राजा के सैनिकों द्वारा पवित्र खेजड़ी वृक्षों (Prosopis cineraria) को काटने से रोकने हेतु अमृता देवी बिश्नोई और उनकी तीन पुत्रियों ने पेड़ों से चिपककर अपने प्राणों की आहुति दे दी। उनके साथ कुल 363 बिश्नोई शहीद हुए। भारत सरकार वन्यजीव संरक्षण में अद्वितीय साहस हेतु 'अमृता देवी बिश्नोई राष्ट्रीय पुरस्कार' प्रदान करती है।
  • चिपको आंदोलन (Chipko Movement, 1974): उत्तराखंड के गढ़वाल हिमालय में ठेकेदारों द्वारा वृक्षों के कटान को रोकने हेतु स्थानीय ग्रामीण महिलाओं ने वृक्षों को गले लगाकर उनकी रक्षा की।
  • संयुक्त वन प्रबंधन (Joint Forest Management - JFM, 1980): भारत सरकार ने 1980 में स्थानीय समुदायों की भागीदारी के साथ वनों के संरक्षण व पुनर्स्थापन की नीति अपनाई। संरक्षण के बदले ग्रामीणों को गैर-काष्ठीय वन उत्पाद (फल, गोंद, पत्तियाँ, चारा) प्राप्त करने का अधिकार दिया गया।
4. प्रमुख वन संरक्षण आंदोलन एवं अंतरराष्ट्रीय पर्यावरण संधियाँ
आंदोलन / संधि वर्ष एवं स्थान प्रमुख नेतृत्व / हितधारक मुख्य उद्देश्य एवं ऐतिहासिक प्रभाव
बिश्नोई समाज का बलिदान 1731, खेजड़ली गाँव (जोधपुर, राजस्थान) अमृता देवी बिश्नोई, 3 पुत्रियाँ एवं 363 ग्रामीण पवित्र खेजड़ी वृक्षों की रक्षा; भारत सरकार द्वारा वन्यजीव संरक्षण में राष्ट्रीय पुरस्कार की स्थापना
चिपको आंदोलन 1974, गढ़वाल हिमालय (उत्तराखंड) गौरा देवी, सुंदरलाल बहुगुणा, चंडी प्रसाद भट्ट पेड़ों से चिपककर व्यावसायिक कटान रोकना; भारत में पर्यावरण संरक्षण चेतना का सूत्रपात
संयुक्त वन प्रबंधन (JFM) 1980, अखिल भारतीय स्तर (पश्चिम बंगाल से प्रारंभ) राज्य वन विभाग एवं स्थानीय ग्राम वन समितियाँ क्षतिग्रस्त वनों की सामुदायिक सुरक्षा; ग्रामीणों को गैर-काष्ठीय वन उत्पादों का अधिकार
मॉन्ट्रियल प्रोटोकॉल 1987 हस्ताक्षरित, 1989 प्रभावी (मॉन्ट्रियल, कनाडा) संयुक्त राष्ट्र एवं विश्व के सदस्य देश ओजोन क्षयकारी पदार्थों (CFCs, हैलॉन आदि) के उत्पादन व उपयोग पर चरणबद्ध प्रतिबंध लगाने वाली अंतरराष्ट्रीय संधि

महत्वपूर्ण जैविक संकल्पनाएँ, प्रक्रियाएँ एवं आरेख

$$2CO + O_2 \to 2CO_2 \quad | \quad 2NO \to N_2 + O_2 \quad | \quad C_xH_y + O_2 \to CO_2 + H_2O$$
BOD कार्बनिक अपशिष्ट भार {1}{घुलित ऑक्सीजन (DO)}
जल (0.003 ppb) → प्राणिप्लवक (0.04 ppm) → मछली (2 ppm) → पक्षी (25 ppm)
$$CO_2 (60\%) > CH_4 (20\%) > CFCs (14\%) > N_2O (6\%)$$
$$Cl^\bullet + O_3 \to ClO^\bullet + O_2 \quad | \quad ClO^\bullet + O \to Cl^\bullet + O_2$$
जल अधिनियम: 1974 | वायु अधिनियम: 1981 (ध्वनि 1987) | पर्यावरण: 1986 | मॉन्ट्रियल: 1987

अवधारणात्मक हल उदाहरण एवं अनुप्रयोग (Solved Examples)

उदाहरण 1
मोटर वाहनों के उत्प्रेरक परिवर्तक में कौन सी धातुएँ उत्प्रेरक के रूप में प्रयुक्त होती हैं? इन वाहनों में सीसा-रहित पेट्रोल का उपयोग क्यों अनिवार्य है? [2 अंक]
विस्तृत समाधान / उत्तर:

उत्तर:

  1. प्रयुक्त उत्प्रेरक धातुएँ: उत्प्रेरक परिवर्तक (Catalytic Converter) में बहुमूल्य धातुएँ यथा प्लैटिनम-पैलेडियम (Pt-Pd) और रोडियम (Rh) उत्प्रेरक के रूप में लगी होती हैं। [1 अंक]
  2. सीसा-रहित पेट्रोल की अनिवार्यता: पेट्रोल में उपस्थित सीसा ($Pb$) धुएँ के साथ निकलकर उत्प्रेरक धातुओं की सक्रिय सतह को आच्छादित कर देता है, जिससे उत्प्रेरक स्थायी रूप से निष्क्रिय (Poisoning of catalyst) हो जाते हैं और विषैली गैसों का शोधन नहीं कर पाते। [1 अंक]
उदाहरण 2
औद्योगिक वायु प्रदूषण नियंत्रण में स्थिर-विद्युत अवक्षेपित्र (ESP) की कार्यप्रणाली और सिद्धांत समझाइए। [3 अंक]
विस्तृत समाधान / उत्तर:

उत्तर:

स्थिर-विद्युत अवक्षेपित्र (ESP) की कार्यविधि:

  1. कोरोना विसर्जन की उत्पत्ति: उच्च वोल्टता (कई हजार वोल्ट) वाले इलेक्ट्रोड तार एक तीव्र विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करते हैं जिसे कोरोना विसर्जन (Corona Discharge) कहते हैं। इससे अत्यधिक संख्या में मुक्त इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित होते हैं। [1 अंक]
  2. धूलकणों का ऋणावेशन: चिमनी से निकलने वाले धुएँ के धूलकण जब इन इलेक्ट्रॉनों से टकराते हैं, तो वे ऋणावेशित हो जाते हैं। [1 अंक]
  3. संग्राहक प्लेटों पर अवक्षेपण: ये ऋणावेशित कण जब भूमि-संपर्कित (Grounded) संग्राहक प्लेटों के मध्य से अत्यंत मंद गति से गुजरते हैं, तो आकर्षण बल द्वारा प्लेटों पर जमा हो जाते हैं, जिससे 99% से अधिक कणिकामय पदार्थ अलग हो जाते हैं। वायु प्रवाह का वेग धीमा रखा जाता है ताकि कण पुनः न उड़ें। [1 अंक]
उदाहरण 3
किसी नदी में अनुपचारित घरेलू वाहित मल (सीवेज) डालने पर BOD और घुलित ऑक्सीजन (DO) में क्या परिवर्तन होते हैं? जलीय जीवों पर इसका क्या प्रभाव पड़ता है? [3 अंक]
विस्तृत समाधान / उत्तर:

उत्तर:

  • BOD में वृद्धि एवं DO में गिरावट: घरेलू सीवेज में भारी मात्रा में जैव-अपघटनीय कार्बनिक पदार्थ होते हैं। इनके अपघटन के लिए वायवीय जीवाणुओं की तीव्र वृद्धि होती है और वे जल में घुली ऑक्सीजन का अत्यधिक उपभोग करते हैं। परिणामस्वरूप, जैव-रासायनिक ऑक्सीजन माँग (BOD) अत्यधिक बढ़ जाती है और घुलित ऑक्सीजन (DO) में भारी गिरावट आ जाती है। [1.5 अंक]
  • जलीय जीवों पर प्रभाव व पुनर्लाभ: घुलित ऑक्सीजन के अचानक अभाव से मछलियों और अन्य जलीय जीवों का दम घुटने से सामूहिक संहार हो जाता है। निकास बिंदु से आगे जाने पर कार्बनिक पदार्थ कम होने लगते हैं, जिससे BOD घटती है और DO पुनः सामान्य स्तर पर लौट आती है। [1.5 अंक]
सीवेज निकास बिंदु ➔ [BOD उच्चतम, DO न्यूनतम ➔ मछलियों की मृत्यु] ➔ अनुप्रवाह ➔ [BOD पतन, DO पुनर्लाभ]
उदाहरण 4
जलीय खाद्य श्रृंखला में DDT के जैव आवर्धन (Biomagnification) के विभिन्न चरणों में सांद्रता लिखिए। शीर्ष मत्स्यभक्षी पक्षियों पर इसका क्या घातक प्रभाव पड़ता है? [4 अंक]
विस्तृत समाधान / उत्तर:

उत्तर:

(क) जलीय खाद्य श्रृंखला में DDT की क्रमिक सांद्रता: [2.5 अंक]

  1. जल: 0.003 ppb ($3 imes 10^{-9}$)
  2. प्राणिप्लवक (जूप्लैंकटन): 0.04 ppm ($4 imes 10^{-8}$)
  3. छोटी मछलियाँ: 0.5 ppm
  4. बड़ी मछलियाँ: 2.0 ppm
  5. मत्स्यभक्षी पक्षी (शीर्ष उपभोक्ता - जैसे समुद्री चील): 25.0 ppm (लगभग 1 करोड़ गुना आवर्धन)

(ख) पक्षियों पर घातक प्रभाव: [1.5 अंक]

  • DDT अविघटनीय और वसा-विलेय रसायन है, जो पक्षियों के वसा ऊतकों में संचित होता है।
  • पक्षी के शरीर में DDT की उच्च सांद्रता कैल्शियम उपापचय (Calcium Metabolism) को गंभीर रूप से क्षतिग्रस्त करती है।
  • इसके फलस्वरूप अंडों का बाहरी कैल्शियम कवच बहुत पतला और कमजोर हो जाता है, और सेने के दौरान समय से पहले ही टूट जाता है। भ्रूण नष्ट हो जाते हैं और पक्षियों की जनसंख्या में भारी गिरावट आती है।
उदाहरण 5
समतापमंडल में क्लोरोफ्लोरोकार्बन (CFC) द्वारा ओजोन परत के क्षरण की प्रकाश-रासायनिक क्रियाविधि समझाइए। [4 अंक]
विस्तृत समाधान / उत्तर:

उत्तर:

(क) ओजोन क्षरण की प्रकाश-रासायनिक अभिक्रियाएँ: [2.5 अंक]

  1. समतापमंडल में पहुँचने पर सौर पराबैंगनी (UV) विकिरण CFC अणुओं को तोड़कर सक्रिय क्लोरीन मुक्त मूलक ($Cl^ullet$) मुक्त करता है: $$CFCl_3 \xrightarrow{UV} CFCl_2^\bullet + Cl^\bullet$$
  2. क्लोरीन मूलक ओजोन अणु से क्रिया कर क्लोरीन मोनोऑक्साइड और ऑक्सीजन बनाता है: $$Cl^\bullet + O_3 \to ClO^\bullet + O_2$$
  3. $ClO^ullet$ पुनः परमाण्विक ऑक्सीजन से क्रिया कर क्लोरीन मूलक को पुनः उत्पन्न कर देता है: $$ClO^\bullet + O \to Cl^\bullet + O_2$$

(ख) उत्प्रेरकी आवर्धन: [1.5 अंक]
चूँकि क्लोरीन परमाणु अभिक्रिया में खर्च नहीं होता बल्कि एक उत्प्रेरक के रूप में निरंतर पुनर्चक्रित होता रहता है, अतः एक अकेला क्लोरीन परमाणु एक लाख (1,00,000) से अधिक ओजोन अणुओं को नष्ट कर देता है, जिससे अंटार्कटिका के ऊपर मौसमी ओजोन छिद्र का निर्माण होता है।

उदाहरण 6
(क) सुपोषण (Eutrophication) क्या है? त्वरित सुपोषण जलीय पारितंत्र को कैसे नष्ट करता है? [3 अंक]
(ख) अमृता देवी बिश्नोई के पर्यावरण संरक्षण योगदान और संयुक्त वन प्रबंधन (JFM) का महत्व समझाइए। [2 अंक]
विस्तृत समाधान / उत्तर:

उत्तर:

(क) सुपोषण एवं त्वरित सुपोषण का प्रभाव: [3 अंक]

  • परिभाषा: पोषक तत्वों (नाइट्रेट व फॉस्फेट) के संचय के कारण किसी जलाशय का प्राकृतिक रूप से उम्र बढ़ना सुपोषण कहलाता है। [1 अंक]
  • त्वरित सुपोषण के दुष्प्रभाव: [2 अंक]
    1. कृषि उर्वरकों और नगरों के सीवेज से पोषक तत्वों की प्रचुरता के कारण शैवालों की अनियंत्रित वृद्धि होती है, जिसे शैवाल प्रस्फुटन (Algal Bloom) कहते हैं।
    2. यह जल सतह को ढककर सूर्य के प्रकाश को गहराई तक जाने से रोकता है, जिससे निचले जलीय पादप मर जाते हैं।
    3. मृत शैवालों के सड़ने के दौरान जीवाणु समस्त घुलित ऑक्सीजन (DO) का उपभोग कर लेते हैं और शैवाल विषैले टॉक्सिन छोड़ते हैं, जिससे मछलियाँ व अन्य जलीय जीव मर जाते हैं।

(ख) अमृता देवी बिश्नोई एवं संयुक्त वन प्रबंधन (JFM): [2 अंक]

  • अमृता देवी बिश्नोई (1731): राजस्थान के खेजड़ली गाँव में राजा के सैनिकों से पवित्र खेजड़ी वृक्षों को बचाने के लिए अमृता देवी और उनकी तीन पुत्रियों ने पेड़ों से लिपटकर अपने प्राण न्योछावर कर दिए। उनके साथ 363 बिश्नोई शहीद हुए। भारत सरकार इनके सम्मान में 'अमृता देवी बिश्नोई राष्ट्रीय पुरस्कार' देती है। [1 अंक]
  • संयुक्त वन प्रबंधन (JFM, 1980): भारत सरकार द्वारा 1980 में वनों के संरक्षण हेतु स्थानीय समुदायों के साथ मिलकर काम करने की नीति बनाई गई। वनों की सुरक्षा के बदले स्थानीय ग्रामीणों को गैर-काष्ठीय वन उत्पाद (फल, गोंद, चारा) प्राप्त करने का विधिक अधिकार दिया जाता है। [1 अंक]

सामान्य गलतियाँ एवं परीक्षक के जाल (Examiner Traps)

सामान्य भ्रम / गलत उत्तर

यह सोचना कि उत्प्रेरक परिवर्तक युक्त गाड़ियों में सीसायुक्त पेट्रोल डालने से कोई हानि नहीं होती।

सही वैज्ञानिक तथ्य

पेट्रोल का सीसा ($Pb$) प्लैटिनम, पैलेडियम और रोडियम की उत्प्रेरकीय सतह को स्थायी रूप से निष्क्रिय (Poison) कर देता है। अतः ऐसे वाहनों में केवल सीसा-रहित (Unleaded) पेट्रोल ही डाला जाना चाहिए।

सामान्य भ्रम / गलत उत्तर

BOD बढ़ने पर जल में घुलित ऑक्सीजन (DO) भी बढ़ती है, ऐसा समझना।

सही वैज्ञानिक तथ्य

BOD और DO एक दूसरे के व्युत्क्रमानुपाती होते हैं। जब जीवाणु कार्बनिक अपशिष्ट को तोड़ते हैं तो वे जल की ऑक्सीजन सोख लेते हैं, जिससे BOD बढ़ती है और DO घट जाती है।

सामान्य भ्रम / गलत उत्तर

जैव आवर्धन (Biomagnification) में विषैले पदार्थ की सांद्रता जल या प्राथमिक उत्पादक में सर्वाधिक मानना।

सही वैज्ञानिक तथ्य

अविघटनीय विषैले रसायन खाद्य श्रृंखला के प्रत्येक उच्च स्तर पर संचित होते जाते हैं और खाद्य श्रृंखला के शीर्ष उपभोक्ता (जैसे मत्स्यभक्षी पक्षी - 25 ppm) में सर्वाधिक सांद्रता में पाए जाते हैं।

सामान्य भ्रम / गलत उत्तर

समतापमंडलीय और क्षोभमंडलीय ओजोन में अंतर न समझना।

सही वैज्ञानिक तथ्य

समतापमंडल की ओजोन 'अच्छी ओजोन' है जो UV-B से रक्षा करती है। क्षोभमंडल (धरातल के निकट) की ओजोन 'बुरी ओजोन' है जो श्वसन अंगों को नुकसान पहुँचाने वाला एक विषैला प्रदूषक है।

सामान्य भ्रम / गलत उत्तर

ध्वनि प्रदूषण को वायु प्रदूषण का भाग न मानना।

सही वैज्ञानिक तथ्य

भारत सरकार ने 1987 में वायु अधिनियम 1981 में संशोधन कर ध्वनि को आधिकारिक रूप से वायु प्रदूषक के अंतर्गत शामिल किया है।

चित्रात्मक व्याख्या एवं मॉडल

पर्यावरणीय मुद्दे: पारिस्थितिक संकट, नियंत्रण तंत्र एवं जन-आंदोलन WBCHSE कक्षा 12 जीवविज्ञान • अध्याय 16: वायु/जल प्रदूषण, जैव आवर्धन, ओजोन क्षरण एवं संरक्षण 1. वायु प्रदूषण नियंत्रण एवं उत्प्रेरक परिवर्तक ESP, स्क्रबर व Catalytic Converter • स्थिर-विद्युत अवक्षेपित्र (ESP): 99%+ कणिकीय पदार्थ पृथक्करण • विसर्जन कोरोना से इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन व भूसंपर्कित प्लेटें • स्क्रबर: जल या चूना फुहार द्वारा अम्लीय SO₂ गैस का निष्कासन • उत्प्रेरक परिवर्तक: प्लैटिनम-पैलेडियम व रोडियम धातु उत्प्रेरक • सीसा-रहित पेट्रोल अनिवार्य (Pb उत्प्रेरक को निष्क्रिय करता है) • CPCB मानक: PM 2.5 माइक्रोमीटर फेफड़ों हेतु सर्वाधिक घातक 2. जल प्रदूषण, BOD एवं DDT का जैव आवर्धन BOD-DO संबंध व ट्रॉफिक संचयन • घरेलू वाहित मल: केवल 0.1% अशुद्धियाँ जल को अनुपयोगी बनाती हैं • BOD बढ़ने पर घुलित ऑक्सीजन (DO) में भारी गिरावट • सुपोषण (Eutrophication): शैवाल प्रस्फुटन व जलकुंभी उपद्रव • DDT जैव आवर्धन (Biomagnification - 10 लाख गुना वृद्धि): जल (0.003 ppb) ➔ प्राणिप्लवक (0.04 ppm) ➔ बड़ी मछली (2 ppm) ➔ मत्स्यभक्षी पक्षी (25 ppm) ➔ अंडकवच पतला होना व समयपूर्व टूटना 3. ग्रीनहाउस प्रभाव एवं ओजोन परत क्षरण ग्लोबल वॉर्मिंग व मॉन्ट्रियल प्रोटोकॉल • प्राकृतिक ग्रीनहाउस प्रभाव न होने पर पृथ्वी का तापमान -18°C होता • गैस योगदान: CO₂ (60%), CH₄ (20%), CFC (14%), N₂O (6%) • समतापमंडल में 'अच्छी ओजोन': घातक UV-B विकिरण का अवशोषण • ओजोन परत मोटाई मापक इकाई: डॉबसन यूनिट (DU) • CFC से Cl• मूलक: 1 क्लोरीन परमाणु 1 लाख O₃ अणुओं को तोड़ता है • मॉन्ट्रियल प्रोटोकॉल (1987): ODS उत्सर्जन पर अंतरराष्ट्रीय रोक 4. ठोस अपशिष्ट प्रबंधन एवं सामुदायिक आंदोलन पॉलीब्लेंड, इकोसैन व चिपको आंदोलन • पॉलीब्लेंड (अहमद खान, बेंगलुरु): पुनर्चक्रित प्लास्टिक + कोलतार • अर्काटा दलदल (कैलिफोर्निया): 60 हेक्टेयर प्राकृतिक जल शोधन • इकोसैन (EcoSan): जल-रहित शुष्क कंपोस्टिंग शौचालय • एकीकृत जैविक कृषि: रमेश चंद्र डागर (सोनीपत, हरियाणा) • अमृता देवी बिश्नोई (1731): खेजड़ी वृक्षों की रक्षा हेतु बलिदान • चिपको आंदोलन (1974) एवं संयुक्त वन प्रबंधन (JFM, 1980) टारगेट एग्जाम्स गोल्ड स्टैंडर्ड • वायु/जल प्रदूषण • जैव आवर्धन • ओजोन क्षरण • ग्रीनहाउस गैसें • सामुदायिक वन संरक्षण

अध्याय का सार संक्षेप एवं 10 मुख्य निष्कर्ष

मुख्य बिंदु 1
CPCB के अनुसार 2.5 माइक्रोमीटर या उससे कम आकार के कणिकीय पदार्थ (PM 2.5) फेफड़ों की कूपिकाओं में गहराई तक जाकर गंभीर क्षति पहुँचाते हैं।
मुख्य बिंदु 2
स्थिर-विद्युत अवक्षेपित्र (ESP) उच्च वोल्टता कोरोना विसर्जन द्वारा औद्योगिक चिमनियों के 99% कणिकीय पदार्थों को अलग करने में सक्षम है।
मुख्य बिंदु 3
उत्प्रेरक परिवर्तक में प्लैटिनम-पैलेडियम और रोडियम उत्प्रेरक होते हैं; सीसायुक्त पेट्रोल इन उत्प्रेरकों को स्थायी रूप से निष्क्रिय कर देता है।
मुख्य बिंदु 4
वायु अधिनियम 1981 को 1987 में संशोधित कर ध्वनि को वायु प्रदूषक बनाया गया; 150 dB से अधिक ध्वनि कान के पर्दे फाड़कर स्थायी बहरापन ला सकती है।
मुख्य बिंदु 5
घरेलू सीवेज में मात्र 0.1% अशुद्धियाँ जल को अनुपयोगी बनाती हैं; कार्बनिक अपशिष्ट से BOD बढ़ती है और DO घटकर मछलियाँ मर जाती हैं।
मुख्य बिंदु 6
कृषि उर्वरकों से त्वरित सुपोषण होता है, जिससे शैवाल प्रस्फुटन और जलकुंभी (बंगाल का आतंक) का प्रसार होकर जलीय जीवन नष्ट होता है।
मुख्य बिंदु 7
DDT जल (0.003 ppb) से शीर्ष पक्षियों (25 ppm) तक 1 करोड़ गुना आवर्धित होता है; कैल्शियम उपापचय रुकने से अंडों के छिलके पतले होकर टूटते हैं।
मुख्य बिंदु 8
बेंगलुरु में अहमद खान ने प्लास्टिक कचरे से पॉलीब्लेंड बनाकर कोलतार के साथ मिलाकर 3 गुना अधिक टिकाऊ जल-रोधी सड़कें बनाईं।
मुख्य बिंदु 9
ग्रीनहाउस गैसों में कार्बन डाइऑक्साइड का योगदान 60%, मीथेन का 20%, सीएफसी का 14% और N2O का 6% है; प्राकृतिक प्रभाव पृथ्वी को +15°C रखता है।
मुख्य बिंदु 10
समतापमंडल में एक क्लोरीन मूलक एक लाख ओजोन अणुओं को नष्ट करता है; 1987 का मॉन्ट्रियल प्रोटोकॉल ओजोन रक्षक पदार्थों के नियंत्रण की वैश्विक संधि है।

स्व-मूल्यांकन अभ्यास (Check Your Understanding)

मूल वैचारिक स्पष्टता की जांच के लिए नैदानिक प्रश्न। पहले स्वयं हल करें, फिर उत्तर देखें।

1
यदि किसी शांत झील में भारी मात्रा में अनुपचारित घरेलू सीवेज बहा दिया जाए, तो BOD और घुलित ऑक्सीजन (DO) पर इसका क्या तात्कालिक प्रभाव होगा और मछलियाँ क्यों मरेंगी?
उत्तर एवं व्याख्या देखें
उत्तर:
वायवीय जीवाणुओं द्वारा कार्बनिक पदार्थों के अपघटन में ऑक्सीजन के तीव्र उपभोग पर विचार करें।
2
स्थिर-विद्युत अवक्षेपित्र (ESP) में संग्राहक प्लेटों के बीच से गुजरने वाली गैस का वेग अत्यंत कम क्यों रखा जाता है?
उत्तर एवं व्याख्या देखें
उत्तर:
धूलकणों के स्थिर होकर प्लेटों पर चिपकने और पुनः न उड़ने के भौतिक सिद्धांत को समझें।
3
DDT के जैव आवर्धन के कारण समुद्री चील जैसे पक्षियों की जनसंख्या में तेजी से कमी क्यों आ जाती है?
उत्तर एवं व्याख्या देखें
उत्तर:
शीर्ष स्तर पर 25 ppm सांद्रता और पक्षियों के कैल्शियम उपापचय व अंडकवच के कमजोर होने की क्रियाविधि याद करें।
4
समतापमंडल में सीएफसी से निकला एक ही क्लोरीन परमाणु हजारों ओजोन अणुओं को कैसे नष्ट कर देता है?
उत्तर एवं व्याख्या देखें
उत्तर:
क्लोरीन के उत्प्रेरकी पुनर्चक्रण पर ध्यान दें जहाँ Cl मूलक अभिक्रिया में समाप्त नहीं होता।
5
अहमद खान की पॉलीब्लेंड तकनीक किस प्रकार प्लास्टिक कचरे और सड़कों की खराबी दोनों समस्याओं का एक साथ समाधान करती है?
उत्तर एवं व्याख्या देखें
उत्तर:
पुनर्चक्रित प्लास्टिक चूर्ण और बिटुमेन के मिश्रण से सड़क की जल-रोधी क्षमता में 3 गुना वृद्धि पर विचार करें।
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