Chapter 11 Bioremediation
मानव गतिविधियाँ घरेलू, कृषि और औद्योगिक स्तर पर हवा, जल और मिट्टी में बड़ी संख्या में प्रदूषकों के प्रवेश का कारण बनी हैं, जिससे विश्व के कई क्षेत्रों में चिंताजनक स्थिति उत्पन्न हो गई है। इनमें से कई अनुपचारित रासायनिक विषाक्त पदार्थ और कृषि में प्रयुक्त उर्वरकों और कीटनाशकों की अधिकता विभिन्न जल निकायों में बह जाती है और पारिस्थितिक तंत्र तथा उसके वनस्पति और जीव-जन्तुओं सहित मानवों के लिए खतरा पैदा करती है। यह अत्यंत वांछनीय है कि ऐसे प्रदूषकों को पारिस्थितिक तंत्र से समाप्त किया जाए। हाल ही में, बड़ी संख्या में सूक्ष्मजीवों की रिपोर्ट आई है जो ऐसे संश्लेषित कृषि रसायनों को संशोधित और अपघटित करने में सक्षम हैं। इस अध्याय में हम अपशिष्ट और प्रदूषकों के प्रबंधन पर पारंपरिक दृष्टिकोण के साथ-साथ सूक्ष्मजीवों और पौधों के प्रयोग द्वारा चर्चा करेंगे। चूँकि जीवित जीवों (bios) का प्रयोग रासायनिक विषाक्त पदार्थों के कारण हुए नुकसान को दूर करने या समाधान करने के लिए किया जाता है, इस प्रक्रिया को प्रायः जैविक उपचार (bioremediation) कहा जाता है।
11.1 अपशिष्ट जल उपचार
घर, समुदाय या उद्योग से निकलने वाले अपशिष्ट जल को सामूहिक रूप से सीवेज कहा जाता है। ऐसे अपशिष्टों का उपचार बहुत कठिन होता है क्योंकि इनमें एंटीसेप्टिक, रसायन होते हैं और इनकी ऑक्सीजन मांग अधिक होती है। लगभग सभी उद्योग (डेयरी, चमड़ा, कैनरी, डिस्टिलरी, तेल शोधन, वस्त्र, कोयला और कोक, सिंथेटिक रबड़, इस्पात आदि) अपना विशिष्ट सीवेज उत्पन्न करते हैं। कुछ का उपचार आसानी से हो जाता है जबकि अन्य जैविक उपचार द्वारा व्यावहारिक रूप से अपरिवर्तनीय होते हैं। भारत में एक औसत व्यक्ति प्रतिदिन (0.8 \mathrm{~kg}) अपशिष्ट उत्पन्न करता है।
11.1.1 सीवेज की संरचना
सीवेज में मानव मल, धोने का पानी, औद्योगिक अपशिष्ट, कृषि अपशिष्ट और पशुपालन अपशिष्ट अर्थात् पोल्ट्री, मवेशी, घोड़ा आदि के अपशिष्ट सम्मिलित होते हैं। थोक नगरपालिका सीवेज लगभग 99 प्रतिशत पानी और 1 % अकार्बनिक तथा कार्बनिक पदार्थों से बना होता है जो निलंबित और विलेय रूपों में होते हैं। लिग्नोसेल्युलोज, सेल्युलोज, प्रोटीन, वसा और विभिन्न अकार्बनिक कणीय पदार्थ निलंबित अवस्था में होते हैं, जबकि शर्करा, फैटी अम्ल, एल्कोहल, अमीनो अम्ल और अकार्बनिक आयन विलेय रूपों का निर्माण करते हैं। सीवेज की कार्बनिक सामग्री को इसकी ऑक्सीजन समतुल्यता के रूप में जैव रासायनिक या जैविक ऑक्सीजन मांग (BOD) परीक्षण द्वारा मापा जाता है। BOD को उस ऑक्सीजन की मात्रा के रूप में परिभाषित किया जा सकता है जो वायवीय (ऑक्सीडेटिव) जैविक क्रिया द्वारा विघटनीय कार्बनिक पदार्थ और ऑक्सीडायज़ेबल अकार्बनिक पदार्थ के स्थिरीकरण के दौरान आवश्यक होती है। सीवेज की यांत्रिक, रासायनिक और जैविक उपचार की दक्षता BOD में कमी की मात्रा पर आधारित होती है। तालिका 11.1 अप्रचालित और प्रचालित घरेलू सीवेज की संरचना दिखाती है।
तालिका 11.1: अप्रचालित और प्रचालित घरेलू सीवेज की संरचना
घटक सांद्रता (mg/L)
उपचार से पहलेसांद्रता (mg/L)
उपचार के बादनिलंबित ठोस (SS) $100-750$ अधिकतम 35 कुल नाइट्रोजन $20-80$ अधिकतम 15 कुल फॉस्फोरस $05-20$ अधिकतम 5 क्लोराइड्स $230-2700$ $<250$ ग्रीस और तेल $50-100$ $<10$ जैव रासायनिक ऑक्सीजन मांग (BOD) $100-300$ अधिकतम 25 रासायनिक ऑक्सीजन मांग (COD) $600-900$ $75-100$ pH $05-7.5$ $6.5-8.5$ कुल कोलिफॉर्म $10^{7}-10^{9}$ अपरिमेय बॉक्स 1: जैव रासायनिक ऑक्सीजन मांग (BOD)
जैव रासायनिक ऑक्सीजन मांग एक माप है जो पानी में घुली हुई ऑक्सीजन की उस मात्रा को दर्शाता है जिसकी आवश्यकता उसमें मौजूद विभिन्न सूक्ष्मजीवों को होती है। BOD एक तरह से सीवेज में मौजूद ऑक्सीकृत होने योग्य कार्बनिक पदार्थ की माप है। उच्च BOD मान उच्च मात्रा में ऑक्सीकृत होने योग्य कार्बनिक पदार्थ की ओर संकेत करता है और ऐसे सीवेज को मजबूत कहा जाता है, जबकि कमजोर सीवेज में तुलनात्मक रूप से कम ऑक्सीकृत होने योग्य पदार्थ होता है। मजबूत सीवेज के किसी जल स्रोत में प्रवेश करने से घुली हुई ऑक्सीजन की तेजी से खपत होती है। मछलियाँ और अन्य जलीय जीव बहुत कम घुली हुई ऑक्सीजन के स्तर के कारण मर जाते हैं जो अंततः विघटित हो जाते हैं और कार्बनिक पदार्थ की बढ़ी हुई मात्रा अंततः जल को मनोरंजन के उद्देश्य के लिए अनुपयुक्त और पीने के लिए अयोग्य बना देती है।
BOD की माप एक मापी गई मात्रा के सीवेज को पहले से ऑक्सीजन से संतृप्त पानी के साथ तनुकरण करके की जाती है, फिर सीवेज और पानी के मिश्रण को $20^{\circ} \mathrm{C}$ पर एक नियंत्रण के साथ एक साथ इनक्यूबेट किया जाता है, जो तनुकृत पानी है। पाँच दिनों के इनक्यूबेशन के बाद, सीवेज नमूने और नियंत्रण दोनों में मौजूद शेष ऑक्सीजन को मापा जाता है। ऑक्सीजन के स्तर में अंतर सीवेज द्वारा ऑक्सीजन खपत की क्षमता की अभिव्यक्ति है जिसे प्रति मिलियन भाग (ppm) में व्यक्त किया जाता है। हालांकि, किसी सीवेज नमूने के BOD का आकलन करने के उद्देश्य से (जिसमें कार्बनिक भार बहुत अधिक हो सकता है और घुली हुई ऑक्सीजन बहुत कम हो सकती है जिसे मापा जा सके), उसे दोहरे आसुत पानी के साथ तनुकृत किया जाता है। एक बोतल में BOD रहित एक लीटर पानी (दोहरे आसुत पानी) को एक घंटे तक एक एरेटर द्वारा एरेट किया जाता है फिर बफर का उपयोग करके $\mathrm{pH}$ को 7.0 पर समायोजित किया जाता है। BOD की गणना इस प्रकार की जाती है:
BOD $(O_2 mg / L)=\frac{D_1-D_2 \times 100}{{~per} \text { dilution }}$ या $(D_1-D_2) \times$ तनुकरण गुणांक
$\mathrm{D}_{1}=$ इनक्यूबेशन से पहले नमूने में घुली हुई ऑक्सीजन (DO)
$\mathrm{D}_{2}=$ इनक्यूबेशन के बाद नमूने में घुली हुई ऑक्सीजन (DO)
तनुकरण गुणांक की गणना
क्र.सं. नमूने की मात्रा $\mathbf{( m L )}$ तनुकरण पानी की मात्रा (mL) तनुकरण गुणांक 1 1000 शून्य 1 2 500 500 2 3 200 800 5 4 100 900 10 5 50 950 20 6 20 980 50
उद्योगों से निकाले गए अपशिष्टों में डिटर्जेंट, एंटीबायोटिक्स, पेंट, बायोसाइड आदि होते हैं। पल्प और कागज उद्योग से सेल्यूलोसिक और अकार्बनिक रसायन निकलते हैं। इसलिए, सीवेज की संरचना उन औद्योगिक अपशिष्टों के प्रकार के अनुसार भिन्न होती है जो सीवेज प्रणाली में डाले जाते हैं।
सीवेज में विभिन्न प्रकार के सूक्ष्मजीव उपस्थित होते हैं, उदाहरण के लिए, जीवाणु, कवक, प्रोटोजोआ, शैवाल, नेमाटोड, अमीबा और वायरस। सीवेज के प्रति मिलीलीटर में सूक्ष्मजीवों की संख्या कुछ लाखों से लेकर कई मिलियन तक हो सकती है। सीवेज में पाए जाने वाले जीवाणु मुख्यतः आंतों और मिट्टी में निवास करने वाले होते हैं और उनके सामान्य प्रकार हैं कोलीफॉर्म, स्ट्रेप्टोकोकी, क्लोस्ट्रीडिया, माइक्रोकोकी, ब्रोटियस, स्यूडोमोनास और लैक्टोबेसिली।
बॉक्स 2: घरेलू अपशिष्ट जल में पाए जाने वाले सामान्य रोगजनक जीव और संबंधित रोग
जीव रोग जीवाणु Escherichia coli गैस्ट्रोएंटेराइटिस Vibrio cholerae टाइफाइड Sibrio cholerae हैजा Shigela sp शिगेलोसिस वायरस Adenovirus श्वसन रोग Enteroviruses, Rotavirus गैस्ट्रोएंटेराइटिस Hepatitis A संक्रामक हेपेटाइटिस प्रोटोजोआ Entamoeba histolytica अमीबिक पेचिश Giardia lamblia जियार्डियासिस Balantidium coli बैलेंटिडियासिस हेल्मिंथ्स Ascaris lumbricoides एस्केरियासिस Schistosoma sp शिस्टोसोमियासिस Fasciola hepatica फासिओलियासिस Taenia saginata टीनियासिस
11.1.2 अपशिष्ट जल निपटान संयंत्र
सीवेज के पानी का निपटान से पहले उसका उपचार आवश्यक है। यदि कच्चा घरेलू या स्वच्छता सीवेज जैविक और/या रासायनिक उपचार के बिना सीधे जल निकायों में छोड़ा जाता है, तो पानी रोगों का वाहक बन जाता है, पानी में उपलब्ध ऑक्सीजन और अन्य हाइड्रोजन स्वीकारकर्ता सीवेज में रहने वाले सूक्ष्मजीवों द्वारा शीघ्र उपयोग कर लिए जाते हैं और फिर दुर्गंधयुक्त अवायवीय प्रक्रियाएं शुरू होकर उपद्रव पैदा करती हैं। मछलियों और अन्य उच्च जलीय जीवन के जीवित रहने पर भी नकारात्मक प्रभाव पड़ता है जिससे आर्थिक हानि होती है। आगे, जो पानी सीवेज ग्रहण करता है वह पीने या मनोरंजन के उद्देश्यों के लिए अनुपयुक्त हो जाता है। सीवेज उपचार के पीछे उद्देश्य रोगजनक सूक्ष्मजीवों को मारना, अनॉक्सिया को रोकना, $\mathrm{pH}$ को क्षारीय ओर बढ़ाना, प्रकाश संश्लेषण दर को बढ़ाना, कार्बनिक सामग्री को कम करना आदि है। इसके लिए, अपशिष्ट पानी को पहले सीवेज निपटान संयंत्रों में भेजा जाता है ताकि उसे जल निकायों में छोड़ने से पहले उपचारित किया जा सके। अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र विभिन्न चरणों को करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, अर्थात् प्राथमिक (भौतिक या यांत्रिक) उपचार, द्वितीयक (जैविक) उपचार, और तृतीयक (उन्नत) उपचार। सभी प्रकार के उपचारों में शामिल चरण चित्र 11.1 में दिखाए गए हैं।
11.1.3 प्राथमिक या भौतिक उपचार
प्राथमिक उपचार में, सीवेज को सर्वप्रथम भौतिक (या यांत्रिक) विधियों जैसे कि जाली लगाना, ग्रिट चैम्बर में अपशिष्ट जल भेजना और तलछटीकरण के अधीन किया जाता है ताकि इसके मोटे ठोस पदार्थों को हटाया जा सके। जाली लगाने में, बोतलें, कागज, लकड़ी के डिब्बे आदि जैसे बड़े विदेशी कणों को हटाया जाता है। सीवेज को ग्रिट चैम्बर से गुजारा जाता है जिसमें क्रमित छिद्रों वाले फिल्टर होते हैं और फिर इसे तलछटीकरण टैंकों या तलछटीकरण बेसिनों से होकर बहने दिया जाता है। सीवेज को इन टैंकों में आमतौर पर 2 से 10 घंटे तक रोका जाता है। मोटे ठोस पदार्थ इन टैंकों में केंद्रित हो जाते हैं और इन्हें यहाँ से एकत्र किया जाता है। कणिकाओं वाले पदार्थों को अब सामूहिक रूप से प्राथमिक स्लज कहा जाता है जिसे आगे के प्रसंस्करण के लिए हटा दिया जाता है। इस बिंदु पर, उपचार दक्षता 30 से 40 प्रतिशत BOD निष्कासन तक होती है। तलछटीकरण के बाद, स्लज और द्रव निष्कासन को द्वितीयक उपचार के दौरान अलग-अलग प्रोसेस किया जाता है।
चित्र 11.1: एक आधुनिक नगरपालिका सीवेज उपचार संयंत्र की आरेखीय प्रस्तुति। (क) प्राथमिक (यांत्रिक) उपचार; (ख) द्वितीयक (जैविक) उपचार; और (ग) तृतीयक (अंतिम) उपचार
11.1.4 द्वितीयक या जैविक उपचार
द्वितीय उपचार का मुख्य कार्य प्राथमिक उपचार के बाद अपशिष्ट में बचे हुए निलंबित कार्बनिक पदार्थों को निम्नलिखित चरणों के माध्यम से हटाना है। सभी जैविक अपशिष्ट उपचार सीवेज में विघटनशील पोषक तत्वों पर सूक्ष्मजैविक विघटन गतिविधियों (हाइड्रोलिसिस, ऑक्सीकरण, अपचयन) पर निर्भर करते हैं। अपशिष्टों का विघटन और स्थिरीकरण या तो अनॉक्सिक रूप से या एरोबिक रूप से किया जा सकता है, जो अभियंता की पसंद पर निर्भर करता है, और दोनों विधियाँ उपचार किए जा रहे अपशिष्ट की विशेषताओं और मात्रा पर निर्भर करती हैं।
एरोबिक द्वितीय उपचार में सक्रिय स्लज प्रक्रिया, विभिन्न फिल्टरों (जैसे ट्रिकलिंग फिल्टर) और ऑक्सीकरण तालाबों द्वारा स्लज का एरोबिक पाचन शामिल है, जबकि अनॉक्सिक द्वितीय उपचार स्लज के अनॉक्सिक पाचन द्वारा दर्शाया जाता है। हालांकि, चाहे प्रक्रिया कोई भी हो, अपशिष्ट स्थिरीकरण अधिक या कम पृथक चरणों की एक श्रृंखला में होता है। सक्रिय स्लज प्रक्रिया के दौरान सीवेज के माध्यम से एक बड़ी मात्रा में संपीड़ित वायु प्रवाहित की जाती है ताकि एरोबिक स्थिति बनी रहे। सक्रिय स्लज प्रक्रिया के दौरान एरोबिक सूक्ष्मजीव कार्बनिक कार्बन, नाइट्रोजन और फॉस्फोरस को खनिजों में तोड़ देते हैं। एरोबिक चरण में सीवेज में मौजूद सभी जटिल, सड़नशील और कार्बनिक पदार्थ अंततः ऑक्सीकृत अकार्बनिक पदार्थों जैसे सल्फेट्स, फॉस्फेट्स, नाइट्रेट्स, $\mathrm{CO}{2}$ और $\mathrm{H}{2} \mathrm{O}$ में बदल जाते हैं, अर्थात् वे खनिजीकृत हो जाते हैं।
सक्रिय स्लज प्रक्रिया
आकृति 11.2 स्लज प्रक्रिया को समझाती है जिसमें एक एरेशन टैंक और एक बसाव टैंक होता है। दूसरे बसाव टैंक के तल पर जो स्लज बसता है उसे सक्रिय स्लज कहा जाता है क्योंकि इसमें बैक्टीरिया की उच्च घनत्व होती है जो प्रणाली के अनोखे वातावरण के अनुकूल हो गए हैं। सक्रिय स्लज का एक भाग स्लज डाइजेस्टर में पाइप के माध्यम से भेजा जाता है। शेष भाग को पुनः एरेशन टैंक और दूसरे बसाव टैंक में रीसायकल किया जाता है, जहाँ यह प्रवाहित निष्क्रिय अपशिष्ट को सक्रिय करता है (आकृति 11.2)। इस प्रक्रिया में, सीवेज टैंक में पर्याप्त मात्रा में ऑक्सीजन पंप की जाती है और सीवेज अपशिष्ट का ऑक्सीकरण एरोबिक सूक्ष्मजीवों द्वारा किया जाता है जो कार्बनिक पदार्थ को $\mathrm{CO}{2}$ और $\mathrm{H}{2} \mathrm{O}$ में तोड़ते हैं। अब अपशिष्ट को एक अवसादन टैंक से गुजारा जाता है। यद्यपि इस प्रक्रिया के माध्यम से अपशिष्ट के लगभग 90 प्रतिशत कार्बनिक पदार्थ का पाचन हो जाता है, फिर भी अपशिष्ट में नाइट्रेट और फॉस्फेट आदि की काफी मात्रा रह जाती है। इसलिए इस अवस्था में अपशिष्ट को जल निकायों में छोड़ना सुरक्षित नहीं है क्योंकि नाइट्रेट और फॉस्फेट दोनों यूट्रोफिकेशन का कारण बन सकते हैं। अब अपशिष्ट, जो इस अवस्था में साफ दिखता है, को और शुद्धिकरण के लिए तृतीयक (अंतिम) उपचार के अधीन किया जाता है।
चित्र 11.2: एरोबिक परिस्थितियों में सक्रिय कीचड़ प्रक्रिया
ट्रिकलिंग फ़िल्टर
द्वितीयक उपचार का एक अन्य रूप ट्रिकलिंग फ़िल्टर प्रक्रिया है जिसमें प्राथमिक उपचार के बाद सीवेज को घूर्णन स्प्रिंकलर की भुजाओं द्वारा क्रश किए गए पत्थरों, बजरी, क्लिंकर और स्लैग के ग्रेडेड मिश्रण के फ़िल्टर बेड पर छिड़का जाता है (चित्र 11.3)। छिड़काव से निकासी ऑक्सीजन से संतृप्त हो जाती है। बेड की सतह और पत्थर सूक्ष्मजीवों (जीवाणु, कवक, प्रोटोजोआ और शैवाल) की चिपचिपी फिल्म से लेपित होते हैं जो फ़िल्टर के संचालन के दौरान जमा हो गए हैं। जैसे ही निकासी रिसती है, एरोबिक सूक्ष्मजीव कार्बनिक पदार्थ को अपघटित करते हैं। हालांकि, टैंक के तल पर एकत्रित उपचारित निकासी को तलछट टैंक में भेजा जाता है और, सक्रिय कीचड़ प्रक्रिया की तरह, निकासी तृतीयक उपचार से गुजरती है। प्राथमिक उपचार जो द्वितीयक उपचार के साथ संयुक्त है, BOD को लगभग 90 प्रतिशत, कुल नाइट्रोजन को लगभग 50 प्रतिशत, कुल फॉस्फोरस को 30 प्रतिशत और निलंबित पदार्थ को 90 प्रतिशत तक कम कर सकता है।
बॉक्स 3: यूट्रोफिकेशन
जल निकायों में सीवेज या कृषि क्षेत्रों से होने वाले अपवाह के कारण नाइट्रोजनयुक्त और फॉस्फोरसयुक्त यौगिकों सहित अत्यधिक पोषक तत्वों की उपस्थिति, प्रकाश संश्लेषण करने वाले सूक्ष्मजीवों विशेष रूप से शैवाल और फाइटोप्लैंक्टन की वृद्धि को बढ़ावा देती है। जल निकायों में शैवालों की तेजी से वृद्धि को शैवाल वृद्धि (algal bloom) कहा जाता है। प्रकाश संश्लेषण करने वाले सूक्ष्मजीवों की इस अत्यधिक वृद्धि की घटना को यूट्रोफिकेशन कहा जाता है। यूट्रोफिकेशन या तो प्राकृतिक रूप से या कृत्रिम साधनों से हो सकता है। कृत्रिक या मानवजनित यूट्रोफिकेशन मानव गतिविधियों के कारण होता है, जैसे कि नाइट्रेट या फॉस्फेट युक्त औद्योगिक अपशिष्टों, डिटर्जेंटों, उर्वरकों या सीवेज का जल निकायों में निर्वहन। जल सतह पर प्रकाश संश्लेषण करने वाले सूक्ष्मजीवों की यह अत्यधिक वृद्धि प्रकाश के प्रवेश को रोकती है और जलमग्न पौधे अंततः मर जाते हैं। शैवाल जनसंख्या विषाक्त पदार्थ भी छोड़ती है जो जलीय वनस्पति के लिए हानिकारक होते हैं। पोषक तत्वों की समाप्ति और विषाक्त पदार्थों की उपस्थिति की स्थिति में, शैवाल वृद्धि में भारी गिरावट आती है जिससे हेटरोट्रॉफिक सूक्ष्मजीवों द्वारा शैवाल जैव द्रव्य्य का अपघटन होता है। घुला हुआ ऑक्सीजन भी समाप्त हो जाता है जिससे मछलियों सहित जलीय जीव मर जाते हैं।
दूसरी ओर प्राकृतिक यूट्रोफिकेशन, झील में नाइट्रोजन और फॉस्फोरस से भरी धाराओं के मिलने के परिणामस्वरूप जल निकायों के अत्यधिक समृद्ध होने को संदर्भित करता है। जैसा कि ऊपर समझाया गया है, कार्बनिक मलबा और गाद धीरे-धीरे जमा होकर झील को उथला और गर्म बना देते हैं। गर्म पानी वाले जीव उन जीवों की वृद्धि को दबाते हैं जो ठंडे वातावरण में पनपते हैं। उथले झील कटान में दलदली पौधों की अधिक वृद्धि होती है, जिसके बाद तैरते हुए पौधों की बड़ी मात्रा एकत्र हो जाती है। अंततः झील भूमि में परिवर्तित हो सकती है। प्राकृतिक यूट्रोफिकेशन प्रक्रिया बहुत धीमी होती है, जबकि मानवजनित गतिविधियों के कारण यूट्रोफिकेशन तेज होता है।

चित्र 11.3: ट्रिकलिंग फिल्टर प्रक्रिया का स्केच
सीवेज ऑक्सीडेशन पॉन्ड्स या लगून
ऑक्सीडेशन पॉन्ड (या लगून) अधिकतम 5 फीट गहरे उथले तालाब होते हैं जो सीवेज एफ्लुएंट पर सीधी हवा की क्रिया और शैवाल वृद्धि की अनुमति देने के लिए निर्दिष्ट किए जाते हैं। लगून उपचार प्रक्रिया आमतौर पर केवल ग्रामीण क्षेत्रों के छोटे समुदायों के लिए अनुशंसित की जाती है, जहाँ भूमि की बड़ी मात्रा उपलब्ध हो। वेस्टवॉटर का ऑक्सीजनेशन प्राकृतिक साधनों (जैसे, हवा की क्रिया और शैवाल की प्रकाश संश्लेषण क्रिया) या यांत्रिक एरेशन द्वारा पूरा किया जाता है। कुशल और उचित रूप से संचालित लगून BOD को 75 से 95 प्रतिशत या अधिक तक कम करने में सक्षम होते हैं। हवा से आपूर्ति की गई ऑक्सीजन और शैवाल प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप उत्पन्न ऑक्सीजन सीवेज एफ्लुएंट की BOD को पूरा करती है और इस प्रकार सीवेज एफ्लुएंट में एरोबिक स्थिति बनाए रखने में मदद करती है। ऐसी स्थिति में, एरोबिक सूक्ष्मजीव तेजी से बढ़ते हैं और कार्बनिक पदार्थ को पचाते हैं। घरेलू, औद्योगिक, सिंचाई और मनोरंजन उद्देश्यों के लिए भूजल के संरक्षण के दृष्टिकोण से, ऑक्सीडेशन पॉन्ड्स कई शुष्क क्षेत्रों में पर्याप्त ध्यान प्राप्त कर रहे हैं।
एनारोबिक स्लज डाइजेशन
अनॉक्सिक अपशिष्ट उपचार का अर्थ है ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में अपशिष्ट पदार्थों को संसाधित करने के लिए अनॉक्सिक सूक्ष्मजीवों का उपयोग। ये सूक्ष्मजीव जटिल कार्बनिक पदार्थ को पचाकर वृद्धि और प्रजनन करते हैं। सीवेज के प्राथमिक उपचार के बाद एकत्रित कीचड़ को विशेष रूप से इस उद्देश्य के लिए बनाए गए अलग टैंक में अनॉक्सिक (ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में) पाचन के लिए रखा जाता है। चूँकि इस टैंक में अनॉक्सिक स्थिति बनी रहती है, अनॉक्सिक सूक्ष्मजीव कार्बनिक पदार्थ को घुलनशील पदार्थों और गैसीय उत्पादों—जैसे मीथेन $(60-70 {~प्रतिशत})$, CO₂ $(20-30 {~प्रतिशत})$, H₂S तथा थोड़ी मात्रा में H₂ और N₂—में अपघटित कर पचा देते हैं। इस गैस मिश्रण का उपयोग सीवेज संयंत्र को चलाने की शक्ति या ईंधन के रूप में किया जा सकता है। अनॉक्सिक कीचड़ पाचन को पूर्ण होने में 30 से 40 दिन लगते हैं। पाचन के बाद बचा कीचड़ अंतिम निपटान से पहले रेत फिल्टर कीचड़ बिस्तरों पर हवा से सुखाकर, वैक्यूम फिल्ट्रेशन, सेंट्रीफ्यूगेशन और वेट एयर ऑक्सीडेशन द्वारा जल-निकासी से गुजरता है। जल-निकासी के बाद कीचड़ को चूर्णित किया जाता है, भस्म किया जाता है या उर्वरक के रूप में बेचा जाता है। तापन से सभी रोगाणु मर जाते हैं। मिलोर्गेनाइट इस तरह के उर्वरक का एक अच्छा उदाहरण है। महत्वपूर्ण घटक हैं—नाइट्रोजन, फॉस्फोरस और पोटैशियम के विभिन्न घुलनशील यौगिक, जो पौधों की वृद्धि के लिए आवश्यक हैं।
11.1.5 तृतीयक या उन्नत उपचार
चूँकि द्वितीयक उपचार प्रक्रिया के दौरान उपचारित सीवेज-अपशिष्ट में अजैव-अपघटनीय कार्बनिक प्रदूषक (यदि सीवेज में औद्योगिक अपशिष्ट हों) और खनिज पोषक तत्व, विशेष रूप से नाइट्रोजन और फॉस्फोरस लवण, अभी भी मौजूद होते हैं, इसलिए इनके निष्कासन के लिए इसे तृतीयक (या अंतिम) उपचार के अधीन किया जाता है। यदि ऐसा न किया जाए, तो नाइट्रोजन और फॉस्फोरस लवण युक्त सीवेज अपशिष्ट जल पारिस्थितिक तंत्रों में गंभीर यूट्रोफिकेशन का कारण बन सकते हैं। अजैव-अपघटनीय कार्बनिक प्रदूषक सामान्यतः सक्रिय कार्बन फिल्टरों का उपयोग करके निकाले जाते हैं, जबकि फॉस्फोरस और नाइट्रोजन लवणों को रासायनिक उपचार द्वारा हटाया जाता है। फॉस्फोरस लवणों को चूना डालकर अवक्षेपित किया जाता है। चूना अपशिष्ट में फॉस्फोरस अकार्बनिक यौगिकों के साथ अभिक्रिया करके अविलेय कैल्शियम फॉस्फेट $(Ca_3(PO_4)_2)$ बनाता है, जो तब तलछट टैंक के तल में बैठ जाता है और निकाल दिया जाता है। नाइट्रोजन मुख्यतः अमोनिया के रूप में उपस्थित होता है और इसे उच्च $pH$ पर वाष्पीकरण (उच्च तापमान पर तीव्र वातन) द्वारा हटाया जाता है। अमोनिया युक्त अपशिष्ट जल को एक धातु टॉवर में भेजा जाता है। जैसे ही यह जल धीरे-धीरे छोटे प्लास्टिक बाफल प्लेटों की श्रृंखला पर बहता है, वायु को अपशिष्ट के माध्यम से ऊपर की ओर प्रवाहित किया जाता है और जल से अमोनिया गैस को निकाल देता है। कार्बन अवशोषण अपशिष्ट से घुले हुए कार्बनिक यौगिकों को हटाने के लिए किया जाता है। इसके लिए जल को कार्बन के छोटे कणों से भरे टॉवर से गुजारा जाता है। घुला हुआ कार्बनिक पदार्थ कार्बन कण से चिपक जाता है, इस प्रक्रिया को कार्बन पॉलिशिंग कहा जाता है।
इस उपचार से उच्च गुणवत्ता वाला अपशिष्ट जल प्राप्त होता है जिससे यूट्रोफिकेशन नहीं होता। तृतीयक उपचार का अंतिम चरण क्लोरीनेशन है जिसमें सोडियम या कैल्शियम हाइपोक्लोराइट $(NaOCl$ या $CaOCl_2)$ का प्रयोग किया जाता है, अथवा क्लोरीन का प्रयोग कर अपशिष्ट जल को निर्जीवित किया जाता है। अब यह अपशिष्ट जल स्वच्छ हो जाता है, लेकिन फिर भी इसे प्राकृतिक जलों को दिए जाने वाले सामान्य रासायनिक उपचार के बिना पीने योग्य जल के रूप में प्रयोग नहीं किया जा सकता।
11.2 ठोस अपशिष्ट प्रबंधन
सभी गैर-द्रव अपशिष्ट सामग्रियाँ जो घरों, सड़कों, औद्योगिक, वाणिज्यिक और कृषि गतिविधियों से उत्पन्न होती हैं, ठोस अपशिष्ट कहलाती हैं।
ठोस अपशिष्ट के स्रोत और प्रकार
ठोस अपशिष्ट के प्रमुख स्रोत घरेलू, कृषि क्षेत्र, उद्योग और खनन, होटल और खानपान, सड़क और रेलवे, अस्पताल और शैक्षणिक संस्थान, सांस्कृतिक केंद्र और मनोरंजन तथा पर्यटन स्थल आदि हैं (तालिका 11.2)।
तालिका 11.2: ठोस अपशिष्ट के प्रमुख स्रोत और प्रकार
स्रोत विशिष्ट अपशिष्ट उत्पन्न करने वाले ठोस अपशिष्ट का प्रकार आवासीय एकल और बहु-परिवार वाले आवास भोजन अपशिष्ट, कागज, कार्डबोर्ड, प्लास्टिक,
कांच, चमड़ा, बगीचा अपशिष्ट, लकड़ी, कांच,
धातु, राख, विशेष अपशिष्ट (जैसे
बड़ी वस्तुएं, उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स,
सफेद वस्तु, बैटरी, तेल, टायर और
घरेलू खतरनाक अपशिष्ट)औद्योगिक हल्की और भारी विनिर्माण,
फैब्रिकेशन, निर्माण स्थल,
बिजली और रासायनिक संयंत्रहाउसकीपिंग अपशिष्ट, पैकेजिंग,
भोजन अपशिष्ट, निर्माण और
ध्वंस सामग्री, खतरनाक
अपशिष्ट, राख, विशेष अपशिष्टवाणिज्यिक दुकानें, होटल, रेस्तरां,
बाजार, कार्यालय भवन आदिकागज, कार्डबोर्ड, प्लास्टिक, लकड़ी,
भोजन अपशिष्ट, कांच, धातु, विशेष
अपशिष्ट, खतरनाक अपशिष्टऔद्योगिक स्कूल, अस्पताल, जेल,
सरकारी कार्यालयवाणिज्यिक जैसा ही निर्माण
और ध्वंसनया निर्माण स्थल, सड़क
मरम्मत, नवीनीकरण स्थल,
भवनों का ध्वंसलकड़ी, इस्पात, कंक्रीट, मिट्टी आदि नगर सेवाएं सड़क सफाई, लैंडस्केपिंग,
पार्क, समुद्र तट, अन्य
मनोरंजन क्षेत्र, जल और
अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रसड़क स्वीपिंग लैंडस्केप और
पेड़ छंटाई, पार्क, समुद्र तट और अन्य
मनोरंजन क्षेत्रों से सामान्य अपशिष्ट, स्लजप्रक्रिया
(विनिर्माण
आदि)भारी और हल्की विनिर्माण
रिफाइनरी, रासायनिक संयंत्र,
बिजली संयंत्र, खनिज
निष्कर्षण और प्रसंस्करणऔद्योगिक प्रक्रिया अपशिष्ट, स्क्रैप
सामग्री, स्पेसिफिकेशन से बाहर उत्पाद, स्ले, टेलिंग्सकृषि फसल, बाग, अंगूर बगीचे,
डेयरी, फूड लॉट, खेतखराब भोजन अपशिष्ट, कृषि अपशिष्ट
खतरनाक अपशिष्ट (जैसे कीटनाशक)
जैसा कि हम जानते हैं कि कुछ ठोस पदार्थ जैसे लकड़ी या कागज, जब प्रकृति में छोड़ दिए जाते हैं, धीरे-धीरे अकार्बनिक घटकों में टूट जाते हैं, जबकि प्लास्टिक और पॉलिथीन थैलियाँ विघटित नहीं होती हैं। इस गुण के आधार पर ठोस अपशिष्टों को दो समूहों में वर्गीकृत किया जा सकता है: (i) जैव-अपघटनीय अपशिष्ट और (ii) अजैव-अपघटनीय अपशिष्ट। जैव-अपघटनीय अपशिष्ट कृषि क्षेत्र और घरों से उत्पन्न होते हैं। विभिन्न प्रकार के जीवाणु, केंचुए आदि इन पदार्थों का उपयोग मिट्टी और जैविक खाद बनाने के लिए करते हैं। अजैव-अपघटनीय अपशिष्टों में आमतौर पर प्लास्टिक होता है, जैसे प्लास्टिक थैलियाँ, पुराने कपड़े, पॉलिएस्टर, टूटा हुआ काँच, रसायन और धातु आदि, जिन्हें मिट्टी द्वारा अवशोषित नहीं किया जा सकता। सूक्ष्मजीव ऐसे अपशिष्टों को विघटन के लिए उपयोग नहीं कर सकते।
11.2.1 ठोस अपशिष्ट के जोखिम
सड़ते हुए जैविक अपशिष्ट जानवरों, कीटों और मक्खियों को आकर्षित करते हैं। मक्खियाँ मल-मुख रोगों के प्रसार में प्रमुख भूमिका निभाती हैं, विशेषकर घरेलू मल-अपशिष्ट के मामले में। चूहे रोगों के प्रसार को बढ़ा सकते हैं और साँपों को भी आकर्षित करते हैं। ठोस अपशिष्ट मच्छरों और मक्खियों के लिए प्रजनन स्थल भी उपलब्ध कराता है जो कई जानलेवा रोगों के वाहक होते हैं। उदाहरण के लिए, एडीज़ प्रजाति के मच्छर डेंगू और पीला बुखार फैलाते हैं; एनोफिलीज़ प्रजाति के मच्छर मलेरिया फैलाते हैं; और क्यूलेक्स प्रजाति के मच्छर माइक्रोफाइलेरियासिस फैलाते हैं। हाल के कई ऐसे प्रसंग जहाँ शहरों में रोग फैला, वे ठोस अपशिष्ट समस्याओं की उपेक्षा से जुड़े हैं। ठोस अपशिष्टों के अनुचित प्रबंधन से प्लेग और डेंगू जैसे रोग हो सकते हैं। यह हमारे जीवन में ठोस अपशिष्ट प्रबंधन के महत्व को दर्शाता है ताकि हमारा वातावरण स्वच्छ रहे।
विभिन्न प्रकार के कचरे जैसे डिब्बे, कीटनाशक, सफाई सॉल्वैंट्स, बैटरियाँ (जिंक, सीसा या पारा), रेडियोधर्मी सामग्री, प्लास्टिक और इलेक्ट्रॉनिक कचरा कागज, टुकड़ों और अन्य गैर-विषैले पदार्थों के साथ मिल जाते हैं जिन्हें रीसायकल किया जा सकता है। इनमें से कुछ सामग्रियों को जलाने से कैंसरकारी और अन्य विषैले पदार्थ उत्पन्न होते हैं। ठोस कचरे के संग्रह और निपटान के खराब प्रबंधन से सतह और भूमिगत जल में लीचेट प्रदूषण हो सकता है। यह एक महत्वपूर्ण समस्या बन सकती है यदि कचरा विषैले पदार्थों से युक्त हो और पीने के पानी के स्रोतों के पास निपटाया गया हो। अस्वच्छ और प्रदूषित वातावरण उस क्षेत्र में रहने वाले लोगों के स्वास्थ्य पर नकारात्मक प्रभाव डालता है।
बॉक्स 4
1. सूरत (गुजरात) में प्लेग फैलने की घटना को शहर स्तर पर ठोस कचरे के निपटान के खराब प्रबंधन से जोड़ा गया है।
2. दिल्ली में डेंगू बुखार का फैलाव विभिन्न रूपों में फैले हुए ठहरे हुए पानी से जुड़ा है - वाटर कूलर, खुला सीवेज, खराब तरीके से रखे गए नाले आदि।
11.2.2 ठोस कचरा प्रबंधन
ठोस अपशिष्ट प्रबंधन का अर्थ है उस ठोस सामग्री को एकत्र करना, उपचारित करना और निपटान करना जिसे त्याग दिया गया है या जो अब उपयोगी नहीं है। ठोस अपशिष्ट प्रबंधन शहरी क्षेत्र प्रबंधन का एक महत्वपूर्ण पहलू है। नगरपालिका ठोस अपशिष्ट का अनुचित निपटान अस्वच्छ परिस्थितियाँ पैदा कर सकता है, जिससे पर्यावरण प्रदूषण और वेक्टरजनित रोगों का प्रकोप हो सकता है। यह वह अनुशासन है जो उत्पत्ति, संग्रह, भंडारण, स्थानांतरण और परिवहन, प्रसंस्करण और निपटान के नियंत्रण से संबंधित है, और इस प्रकार किया जाता है कि यह जन-स्वास्थ्य, अर्थशास्त्र, अभियांत्रिकी, संरक्षण, सौंदर्यशास्त्र और अन्य पर्यावरणीय विचारों के सर्वोत्तम सिद्धांतों के अनुरूप हो।
चित्र 11.4: ठोस अपशिष्ट प्रबंधन के चरण
ठोस अपशिष्ट प्रबंधन का कार्य जटिल तकनीकी चुनौतियाँ प्रस्तुत करता है। ये विभिन्न आर्थिक, प्रशासनिक और सामाजिक समस्याएँ भी पैदा करते हैं जिन पर तत्काल ध्यान देने की आवश्यकता है।
ठोस अपशिष्ट प्रबंधन की रणनीतियाँ
ठोस अपशिष्ट प्रबंधन की रणनीतियों को चित्र 11.4 में दिखाए अनुसार व्यापक रूप से प्रस्तुत किया जा सकता है। ठोस अपशिष्ट के संभाल और प्रबंधन में दो दृष्टिकोण शामिल होते हैं: (i) अपशिष्ट को डंप करना और (ii) अपशिष्ट को पुनः चक्रित करना। ये दोनों चरण समग्र ठोस अपशिष्ट बोझ के प्रबंधन में महत्वपूर्ण हैं।
प्रभावित क्षेत्र में प्रभावी ठोस अपशिष्ट प्रबंधन स्थापित करने के लिए, दी गई प्रक्रिया का उपयोग किया जाना चाहिए:
ठोस अपशिष्ट का वर्गीकरण और प्रबंधन
ठोस अपशिष्टों की पुनःचक्रण भूमिका को अधिकतम करने के लिए यह आवश्यक है कि अपशिष्ट उत्पन्न होने वाले बिंदु पर ही विभिन्न श्रेणियों में वर्गीकृत किया जाए ताकि पुनःचक्रण को व्यवहार में आसान बनाया जा सके। ठोस अपशिष्टों का पुनःचक्रण निम्नलिखित शीर्षकों के अंतर्गत किया जा सकता है। जैविक अपशिष्टों को कम्पोस्टिंग की प्रक्रिया के माध्यम से पुनःचक्रित किया जा सकता है। फलों और सब्जियों का अपशिष्ट, पशु गोबर, पौधों से गिरे हुए पत्ते उत्कृष्ट मिट्टी सुधारक और उर्वरक (कम्पोस्ट) बनाते हैं। घर के स्तर पर कम्पोस्ट बनाने की प्रक्रिया को एक उपयुक्त कंटेनर का उपयोग करके अपनाया जा सकता है। कुछ सप्ताह बाद कंटेनर की सामग्री को उर्वरक के रूप में प्रयोग किया जा सकता है। सब्जी के अपशिष्ट और सूखी खरपतवार को काटकर छोटे ईंटों के आकार में संकुचित किया जा सकता है और धूप में सुखाया जा सकता है। सूखे गोबर की तरह, इन्हें खाना पकाने के ईंधन के रूप में कोयले या लकड़ी के विकल्प के रूप में प्रयोग किया जा सकता है। काँच और प्लास्टिक के अपशिष्टों को प्लास्टिक और काँच उद्योगों में पुनः उपयोग के लिए वस्तुओं को पुनः उत्पन्न करने के लिए पुनः प्रयोग किया जा सकता है। इन अपशिष्ट वस्तुओं को विभिन्न श्रेणियों के अंतर्गत एकत्र करने का कार्य पुनःचक्रण कार्य को अधिक कुशल और सुविधाजनक बनाता है।
निर्माण मलबा और अन्य अपशिष्ट निर्माण सामग्री को भी पुनः प्रयोग किया जा सकता है। अक्सर नए घर या भवन के निर्माण में पुरानी संरचनाओं को ध्वस्त करना शामिल होता है। इस प्रकार उत्पन्न होने वाला मलबा बहुत प्रभावी रूप से फर्शों के नीचे भराव सामग्री के रूप में प्रयोग किया जा सकता है।
प्रयुक्त टायरों को उपयुक्त रीसाइक्लिंग इकाइयाँ स्थापित करके पुनः चक्रित किया जा सकता है। इस सुविधा की अनुपस्थिति में, वर्षा ऋतु में जल संचय को रोकने के लिए उन्हें दबा देना उचित है जो मच्छरों के प्रजनन को बढ़ावा देता है। टायरों को जलाना अनिवार्य रूप से टालना होगा क्योंकि यह प्रक्रिया विषैली धुआँ उत्सर्जित करती है।
समुदाय स्तर पर ठोस अपशिष्ट प्रबंधन
कुछ घरेलू वस्तुएँ घर स्तर पर अपघटित नहीं हो सकतीं और उनके भंडारण से स्थान की समस्या हो सकती है। प्लास्टिक, हड्डियाँ, धातुएँ, प्रयुक्त बैटरियाँ, टूटा काँच आदि इस श्रेणी में आते हैं। समुदाय स्तर पर बना एक सामान्य सुविधा, ठोस अपशिष्ट को छाँटने के बाद आगे की प्रक्रिया को आसान बना देता है।
समुदाय के निवास इकाइयों के पास खोदा गया सामुदायिक कूड़ा गड्ढा उस कूड़े को भरने के लिए प्रयोग किया जा सकता है जो घर स्तर पर संभाला नहीं जा सकता। यह कार्य करने के लिए चयनित स्थान जल स्रोत से दूर होना चाहिए ताकि अपशिष्ट का जल में लीचिंग न हो। गड्ढे के आस-पास बाड़ लगाई जानी चाहिए ताकि जानवर गड्ढे में घुसने से रोकें। समुदाय स्तर पर अपशिष्ट संग्रह उन प्रशिक्षित व्यक्तियों की सेवा लेकर आयोजित किया जा सकता है जो अपशिष्ट संभालते समय पर्याप्त सावधानी बरतने के प्रति सजग हैं। समुदाय संग्रह स्थल पर एकत्रित अपशिष्ट को निर्दिष्ट शहर निपटान स्थल पर तब ले जाना चाहिए जब आवश्यकता महसूस की जाए।
विशेष ठोस अपशिष्टों का प्रबंधन
कुछ ठोस अपशिष्ट को विशेष उपकरणों का प्रयोग कर विशेषज्ञ संभाल की आवश्यकता होती है ताकि संभालने वाले की सुरक्षा हो। इस श्रेणी के अंतर्गत आने वाला ठोस अपशिष्ट निम्नलिखित श्रेणियों में आता है।
चिकित्सा ठोस अपशिष्ट
चिकित्सा ठोस अपशिष्ट चिकित्सा सुविधाओं और घर तथा अस्पतालों में होने वाली कुछ दिनचर्या गतिविधियों दोनों में उत्पन्न होता है। इस अपशिष्ट में अक्सर संक्रामक रोगजनक होते हैं। साथ ही, महामारी/संक्रामक रोग के दौरान चिकित्सा ठोस अपशिष्टों (जैसे मास्क, दस्ताने, पीपीई किट, सिरिंज और सुइयाँ आदि) के उपयोग में उल्लेखनीय वृद्धि हो जाती है। इसलिए उच्च जोखिम वाले चिकित्सा ठोस अपशिष्टों को दिशानिर्देशों के अनुसार पृथक करना और जला देना चाहिए। अपशिष्ट के संचालक को संभालते समय सभी सावधानियाँ बरतनी चाहिए (मास्क और दस्ताने पहनना)। जहाँ जलाने की सुविधा नहीं है (जैसे घर पर), वहाँ अपशिष्ट को प्रबल कीटाणुनाशक से उपचारित करना चाहिए। स्वास्थ्य सुविधा में प्रयुक्त तेज़ सुइयों और काँच के बर्तनों को कीटाणुरहित करना चाहिए। प्रयुक्त सुइयों को पुनः उपयोग रोकने के लिए नष्ट कर देना चाहिए।
वधशाला अपशिष्ट
वधशाला अपशिष्ट में सड़ते हुए पशु शव, रक्त, मल, बाल और हड्डियाँ शामिल होती हैं। ऐसे अपशिष्टों के संग्रह का कार्य इस प्रकार के अपशिष्टों को संभालने के लिए निर्धारित विशिष्ट स्थलों पर प्रशिक्षित कर्मचारियों द्वारा किया जाना चाहिए। सुविधा का संचालन और रखरखाव स्वास्थ्य मानकों का अनुपालन करना चाहिए और समुदाय को यह सुनिश्चित करना चाहिए कि संबंधित अधिकारी स्थलों का नियमित निरीक्षण करें ताकि उचित निपटान सुनिश्चित हो सके।
औद्योगिक ठोस अपशिष्ट
औद्योगिक ठोस अपशिष्ट विभिन्न प्रकार के हो सकते हैं और औद्योगिक अपशिष्ट से जुड़ी मुख्य चिंता रासायनिक, जैविक और विषैले धातुओं के उचित निपटान की है। सामान्यतः, औद्योगिक इकाइयों से निकलने वाले अपशिष्ट का प्रसंस्करण संबंधित उद्योग द्वारा स्वयं पर्यावरणीय नियमों और विनियमों के अनुसार संभाला जाता है।
विषैले रसायनों का निपटान
विषैले रसायनों का निपटान निर्माता के मार्गदर्शन के अनुसार किया जाना चाहिए, यदि किसी विशिष्ट विषैले रसायन के निपटान के तरीके को लेकर संदेह हो, तो स्थानीय स्वास्थ्य और पर्यावरण अधिकारियों से संपर्क किया जाना चाहिए।
कम्पोस्टिंग, वर्मीकल्चर और मीथेन उत्पादन
कम्पोस्टिंग सबसे शक्तिशाली जैविक, रासायनिक और भौतिक क्रिया है, जो प्राकृतिक पर्यावरण में उपलब्ध है, जहाँ उपयुक्त परिस्थितियों में जीव मानव दृष्टिकोण से अपशिष्ट माने जाने वाले पदार्थ का जैविक अपघटन करते हैं। सूक्ष्मजीव सहित जीव कार्बन डाइऑक्साइड, पानी, ऊष्मा और ह्यूमस उत्पन्न करते हुए कार्बनिक अपशिष्ट को तोड़ते हैं। यह प्रक्रिया सबसे शक्तिशाली पर्यावरणीय उपकरण के रूप में उभरता है जिसके द्वारा अपघटन के बाद जटिल अणुओं की एक बड़ी विविधता को पुनः चक्रित और पुनः उपयोग में लाया जा सकता है। कम्पोस्टिंग की अवधारणा को मानवों द्वारा सफलतापूर्वक पानी/मिट्टी में मौजूद विषैले और स्थायी यौगिकों के अपघटन के लिए उपयोग किया गया है।
कम्पोस्टिंग की प्रक्रिया और यांत्रिकी
कच्चे पदार्थ को उचित रूप से अपघटनीय सामग्री में वर्गीकृत करने के बाद, पीसने के पश्चात इसे जल और जीवाणुओं से युक्त सीवेज कीचड़ के साथ मिलाया जाता है। कच्चे पदार्थ के कुशल पाचन को बनाए रखने के लिए उपयुक्त वातावरण (जैसे इष्टतम नमी सामग्री 45-65%) जीवों की इष्टतम वृद्धि और गतिविधि के लिए आवश्यक है। कम्पोस्टिंग विधियाँ या तो एरोबिक या अनैरोबिक होती हैं। एरोबिक प्रक्रिया के लिए कम्पोस्ट ढेर या कम्पोस्ट गड्ढे के भीतर पर्याप्त ऑक्सीजन की उपलब्धता आवश्यक होती है। कम्पोस्टिंग गड्ढे की डिज़ाइन और आकार अधिकतम अपघटन दक्षता सुनिश्चित करता है। इष्टतम परिस्थितियों में, कम्पोस्टिंग तीन चरणों से गुजरता है: (i) मेसोफिलिक, या मध्यम-तापमान चरण, जो कुछ दिनों तक रहता है, (ii) थर्मोफिलिक, या उच्च-तापमान चरण, जो कुछ दिनों से लेकर कई महीनों तक चल सकता है, और अंततः (iii) कई महीनों तक चलने वाला शीतलन और परिपक्वता चरण (चित्र 11.5)।
जैसे-जैसे कम्पोस्टिंग आगे बढ़ती है, तापमान में परिवर्तन काम कर रहे विशिष्ट सूक्ष्मजीव समुदायों के प्रभुत्व के अनुरूप होते हैं। मीसोफिलिक चरण में घुलनशील, आसानी से अपघटित होने वाले यौगिकों का मीसोफिलिक वर्ग के सूक्ष्मजीवों द्वारा तेजी से विघटन होता है। अपघटन गतिविधि के साथ ऊष्मा उत्पादन होता है और कम्पोस्ट का तापमान तेजी से बढ़ता है। जैसे ही तापमान $40^{\circ} \mathrm{C}$ से ऊपर जाता है, मीसोफिलिक सूक्ष्मजीव उच्च तापमान को सहन करने में सक्षम थर्मोफिलिक वर्ग के सूक्ष्मजीवों द्वारा बाहर प्रतिस्पर्धित कर दिए जाते हैं। $55^{\circ} \mathrm{C}$ और इससे ऊपर के तापमान पर, कई रोगजनक सूक्ष्मजीव नष्ट हो जाते हैं और यह अपघटन की दर को सीमित करता है। वेंटिलेशन और कम तापमान $\left(<65^{\circ} \mathrm{C}\right)$ सुनिश्चित करने के लिए, कम्पोस्ट पिट को इस प्रकार डिज़ाइन किया जाता है कि वह हवा के प्रवाह की अनुमति देता है जो कम्पोस्ट को बीच-बीच में मिलाती है। थर्मोफिलिक चरण के दौरान, उच्च तापमान प्रोटीन, वसा और जटिल कार्बोहाइड्रेट्स, जैसे सेलुलोज और हेमीसेलुलोज़, पौधों के प्रमुख संरचनात्मक घटकों के अपघटन को तेज करता है। एक बार इन यौगिकों की आपूर्ति समाप्त हो जाती है, तो कम्पोस्ट का तापमान धीरे-धीरे घटता है और मीसोफिलिक चरण फिर से शेष कार्बनिक पदार्थ के ‘क्यूरिंग’ या परिपक्वता के अंतिम चरण के लिए प्रभुत्व ले लेता है।
चित्र 11.5: कम्पोस्टिंग के दौरान तापमान में परिवर्तन
कम्पोस्टिंग प्रक्रिया में शामिल जीव
कम्पोस्टिंग के विभिन्न चरणों में सूक्ष्मजीवों की विविध समुदाय (एककोशिकीय और बहुकोशिकीय दोनों) अपनी भूमिका निभाते हैं। जीवों के समुदाय के आसपास सूक्ष्म वातावरण में लगातार होने वाला परिवर्तन उन जीवों को चयनात्मक लाभ प्रदान करता है जो किसी दिए गए समय पर सबसे अच्छे से जीवित रह सकते हैं। बैक्टीरिया कम्पोस्ट के एक ग्राम में पाए जाने वाले अरबों सूक्ष्मजीवों का $80-90 %$ बनाते हैं। उच्चतम कम्पोस्ट तापमान पर जीनस थर्मस के बैक्टीरिया पृथक किए जाते हैं। एक्टिनोमाइसीट्स फिलामेंटस प्रकार के बैक्टीरिया होते हैं और लिग्निन, सेल्युलोज, काइटिन और प्रोटीन के अपघटन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। इन बैक्टीरिया में मौजूद एंजाइमों का विशेष वर्ग मलबे जैसे कि लकड़ी की टहनियाँ, छाल, या समाचार-पत्र और कार्डबोर्ड बॉक्स आदि को अपघटित करने में सक्षम होता है।
कवक उन जीवों का एक वर्ग है जिसमें ढाली और यीस्ट भी शामिल होते हैं। यह मिट्टी या कम्पोस्ट में मौजूद कई जटिल पॉलिमर अपशिष्ट पदार्थों को विघटित कर सकता है। अधिकांश कवक कम्पोस्ट की बाहरी परत में रहते हैं और कम्पोस्टिंग प्रक्रिया के दौरान तापमान परिवर्तन के सभी चरणों में मौजूद रहते हैं।
प्रोटोजोआ एक कोशिकीय सूक्ष्म जानवर होते हैं जो कम्पोस्ट आधार में फँसे पानी के बूंदों में पाए जाते हैं। कम्पोस्टिंग में उनकी भूमिका द्वितीय उपभोक्ता की होती है और वे जैविक पदार्थ, जीवाणु और कवक पर जीवित रहते हैं। उपरोक्त के अतिरिक्त, कम्पोस्ट में कीट, माइट, स्नो बग, चींटी, केंचुए और अन्य प्रकार के कीड़ों की एक बड़ी विविधता मौजूद होती है। वर्मिकल्चर और मीथेन उत्सर्जन कम्पोस्टिंग प्रक्रिया का हिस्सा हैं। कम्पोस्ट या मिट्टी में केंचुओं की उपस्थिति मिट्टी की उर्वरता का संकेत है जिससे पौधों की वृद्धि के लिए आवश्यक पोषक तत्वों की उपलब्धता सुनिश्चित होती है। कम्पोस्टिंग मूल रूप से मानवों द्वारा पर्यावरण में उत्पन्न कचरे का उपयोग कर मिट्टी की उर्वरता को पुनर्जीवित करने की एक प्राकृतिक विधि है।
11.3 जैव-चिकित्सीय अपशिष्ट का प्रबंधन और निपटान
‘जैव-चिकित्सीय अपशिष्ट को किसी भी ऐसे अपशिष्ट के रूप में परिभाषित किया जा सकता है जो मनुष्यों या पशुओं के निदान, उपचार या टीकाकरण के दौरान या उससे संबंधित अनुसंधान गतिविधियों में या जैविक उत्पादों के उत्पादन या परीक्षण में या स्वास्थ्य शिविरों में उत्पन्न हो।’ सरकार ने जैव-चिकित्सीय अपशिष्ट के प्रबंधन के लिए दिशानिर्देश बनाए हैं जो Biomedical Waste Management Rules (BMWM), 2016 के अंतर्गत प्रदान किए गए हैं। Biomedical Waste Management Rules, 2016, जैव-चिकित्सीय अपशिष्ट को चार प्रमुख श्रेणियों में वर्गीकृत करता है जो पृथक्करण पथ और मानक रंग कोड के आधार पर किए गए हैं जो उन कंटेनरों के लिए निर्धारित किए गए हैं जिनमें इन्हें पृथक किया जाना है, ये हैं पीला, लाल, सफेद और नीला (तालिका 11.3)।
तालिका 11.3: रंग कोड और अपशिष्ट के प्रकारों का विवरण
क्र. सं. श्रेणी अपशिष्ट का प्रकार 1. पीला (क) शारीरिक अपशिष्ट
- मानव ऊतक, शरीर के अंग और जीवन क्षमता अवधि से नीचे का भ्रूण
- पशु शव, ऊतक, अंग, शरीर के अंग, पशु आवास(ख) दूषित अपशिष्ट, शरीर के द्रवों, रक्त, रूई की टिकिया से दूषित वस्तुएँ,
त्यागा गया पुराना और रक्त घटक।(ग) त्यागी गई या समाप्त हो चुकी दवाएँ जैसे एंटीबायोटिक्स, साइटोटॉक्सिक दवाएँ साथ में
काँच या प्लास्टिक के ऐम्पाउल, वायल आदि।(घ) रासायनिक अपशिष्ट जैसे कीटाणुनाशक, जैविक उत्पादों के उत्पादन में प्रयुक्त रसायन, कीटनाशक, त्यागे गए विलायक और प्रयोगशाला तैयारियों में प्रयुक्त अभिकर्मक, भारी धातुएँ (टूटा थर्मामीटर), बैटरी आदि। (ङ) रक्त या शरीर के द्रवों से दूषित बिस्तर, त्यागा गया लिनेन,
गद्दे, मास्क और गाउन।(च) सूक्ष्मजीव विज्ञान, जैव प्रौद्योगिकी और अन्य नैदानिक प्रयोगशाला अपशिष्ट, जैसे
बैग, नमूने, अनुसंधान में प्रयुक्त मानव और पशु संवर्धन,
अवशिष्ट विष, संवर्धन के लिए प्रयुक्त पकवान और उपकरण।2 . लाल दूषित प्लास्टिक अपशिष्ट: एकल उपयोग वाली वस्तुओं से उत्पन्न अपशिष्ट जैसे
इंट्रावेनस ट्यूब, बोतलें, कैथेटर, सुई रहित सिरिंज,
सुई कटी हुई सुईयों के साथ फिक्स्ड नीडल सिरिंज, यूरिन बैग, वैक्यूटेनर और दस्ताने।3. सफेद तीक्ष्ण वस्तुएँ धातुओं सहित; प्रयुक्त, त्यागी और दूषित धातु की तीक्ष्ण वस्तुएँ,
सुई, सुईयों के साथ फिक्स्ड नीडल सिरिंज, नीडल टिप कटर से सुई, ब्लेड,
स्काल्पेल या कोई अन्य दूषित तीक्ष्ण वस्तु जो छेदन और कट लगा सकती हो।4. नीला धातु शरीर प्रत्यारोपण, टूटा या त्यागा और दूषित काँच;
दवा वायल ऐम्पाउल
जैव-चिकित्सा अपशिष्टों को जोखिम कारकों के आधार पर भी वर्गीकृत किया जाता है जैसा कि WHO दिशानिर्देशों के अनुसार है। ये हैं:
- जोखिम समूह 1 में कोई या न्यूनतम व्यक्तिगत और सामुदायिक जोखिम होता है। उदाहरण के लिए, एक सूक्ष्मजीव जो मनुष्य या पशु में रोग उत्पन्न करने की संभावना नहीं रखता।
- जोखिम समूह 2 मध्यम व्यक्तिगत जोखिम और न्यूनतम सामुदायिक जोखिम की स्थिति को श्रेणीबद्ध करता है। रोगजनक जो मनुष्य या पशु में रोग उत्पन्न करता है और प्रयोगशाला कार्यकर्ताओं, समुदाय, पशुधन या पर्यावरण के लिए गंभीर खतरा होने की संभावना रखता है। प्रयोगशाला में संपर्क गंभीर संक्रमण का कारण बन सकता है, लेकिन प्रभावी उपचार और निवारक उपाय उपलब्ध हैं और संक्रमण के फैलने का जोखिम सीमित है।
- जोखिम समूह 3 उच्च व्यक्तिगत जोखिम और न्यूनतम सामुदायिक जोखिम की स्थिति को वर्गीकृत करता है। एक रोगजनक जो सामान्यतः गंभीर मानव या पशु रोग उत्पन्न करता है लेकिन सामान्यतः एक संक्रमित व्यक्ति से दूसरे में नहीं फैलता। प्रभावी उपचार और निवारक उपाय उपलब्ध हैं।
- जोखिम समूह 4 एक ऐसा समूह है जिसमें उच्च व्यक्तिगत और साथ ही सामुदायिक जोखिम होता है। इस समूह में जोखिम उन रोगजनकों के कारण होता है जो सामान्यतः गंभीर मानव या पशु रोग उत्पन्न करते हैं और जो सीधे या परोक्ष रूप से एक व्यक्ति से दूसरे में आसानी से संचरित हो सकते हैं। प्रभावी उपचार और निवारक उपाय सामान्यतः उपलब्ध नहीं होते।
जैसा कि हम जानते हैं, स्वास्थ्य सेवा संस्थानों, नैदानिक प्रयोगशालाओं, जैवप्रौद्योगिकी प्रयोगशालाओं और संस्थानों, चिकित्सा अनुसंधान केंद्रों, पशु चिकित्सा संस्थानों, मुर्दाघर और शव परीक्षा केंद्रों, तथा रक्त बैंकों में उत्पन्न होने वाले जैव-चिकित्सीय अपशिष्ट बड़ी मात्रा में होते हैं और मानव स्वास्थ्य, पशुओं, जीवित जीवों तथा पर्यावरण के लिए अत्यधिक संक्रामक होते हैं। इन जैव-चिकित्सीय अपशिष्टों को उपयुक्त रूप से वर्गीकृत करना स्वास्थ्य सेवा प्रदाता की जिम्मेदारी है, और यह भी आवश्यक है कि अपशिष्ट को उसके उत्पन्न होने के बिंदु पर ही वर्गीकृत किया जाए ताकि उसके संचालन की दृष्टि से आसानी हो। कंटेनर, डिब्बे, थैले, शार्प बॉक्स प्रत्येक स्वास्थ्य सेवा संस्थान, प्रयोगशालाओं, मेडिकल आदि में उपलब्ध होने चाहिए। अपशिष्ट को वर्गीकृत करने के लिए प्रशिक्षित कर्मचारियों की आवश्यकता होती है। सामान्य जानकारी, पोस्टर, अपशिष्ट के उचित निपटान के संबंध में उचित निर्देश कूड़ेदान, थैलों, कंटेनरों आदि के पास लगाने चाहिए।
स्वास्थ्य सेवा संस्थान में, जैव-चिकित्सीय अपशिष्ट के उपचार और निपटान के लिए सामान्य जैव-चिकित्सीय अपशिष्ट उपचार सुविधा (CBWTF) द्वारा किया जाता है, जो संस्थान से 75 किमी की यात्रा दूरी के भीतर उपलब्ध होती है। CBWTF की 75 किमी की पहुंच के भीतर आने वाले सभी सार्वजनिक स्वास्थ्य सेवा संस्थानों को अपना जैव-चिकित्सीय अपशिष्ट (BMW) उसी के माध्यम से निपटाना होता है। किसी भी स्वास्थ्य सेवा संस्थान को अपनी स्वयं की उपचार और निपटान सुविधा स्थापित करने की अनुमति नहीं है।
इसके अतिरिक्त, जैव-चिकित्सीय अपशिष्ट का उपचार और निपटान जैव-चिकित्सीय अपशिष्ट प्रबंधन नियम, 2016 के दिशानिर्देशों के अनुसार किया जाना चाहिए।
बॉक्स 5
WHO द्वारा अनुशंसित वर्गीकरण और संग्रह योजना
अपशिष्ट
श्रेणियाँकंटेनर का रंग
और चिह्नकंटेनर का प्रकार संग्रह
आवृत्तिसंक्रामक अपशिष्ट पीला रंग जैव-खतरा
चिह्न के साथ, अत्यधिक
संक्रामक अपशिष्ट
को अतिरिक्त रूप से
‘अत्यधिक संक्रामक’
चिह्नित किया जाना चाहिएलीक-प्रूफ मजबूत
नॉन-क्लोरीनेटेड प्लास्टिक
थैली जो कंटेनर में रखी जाए
(अत्यधिक संक्रामक अपशिष्ट
के लिए थैली ऑटोक्लेव
होने योग्य होनी चाहिए)जब तीन-चौथाई
भर जाए या कम से कम
एक बार प्रतिदिन।तीक्ष्ण अपशिष्ट पीला, ‘SHARPS’ चिह्नित
जैव-खतरा चिह्न के साथ।पंचर-रोध कंटेनर जब लाइन तक या
तीन-चौथाई भर जाए।रोगजनन
अपशिष्टपीला जैव-खतरा
चिह्न के साथ।लीक-प्रूफ मजबूत प्लास्टिक
थैली जो कंटेनर में रखी जाए।जब तीन-चौथाई
भर जाए या कम से कम
एक बार प्रतिदिन।रासायनिक और
फार्मास्यूटिकल
अपशिष्टभूरा, उपयुक्त
खतरा चिह्न के साथ लेबलप्लास्टिक थैली या
कठोर कंटेनरमांग पर रेडियोधर्मी
अपशिष्टविकिरण चिह्न के
साथ लेबलसीसे का बॉक्स मांग पर सामान्य स्वास्थ्य
देखभाल अपशिष्टकाला कंटेनर के अंदर
प्लास्टिक थैली या
कंटेनर जिसे उपयोग
के बाद कीटाणुरहित किया जाए।जब तीन-चौथाई
भर जाए या कम से कम
एक बार प्रतिदिन।
ग्रामीण क्षेत्रों में जहाँ सीबीडब्ल्यूटीएफ उपलब्ध नहीं है, वहाँ स्वास्थ्य सेवा सुविधा केन्द्रों को बीएमडब्ल्यू को राज्य प्रदूषण नियंत्रण बोर्ड (एसपीसीबी) द्वारा अधिकृत बंद उपचार या गहरे दफन गड्ढे में निपटाना चाहिए या जैव-चिकित्सीय अपशिष्ट प्रबंधन नियम, 2016 के अनुसार।
बॉक्स 6
मायापुरी रेडियोलॉजिकल दुर्घटना
अप्रैल 2010 में, दिल्ली के मायापुरी क्षेत्र की स्क्रैप मार्केट एक गंभीर रेडियोलॉजिकल दुर्घटना से प्रभावित हुई जिसमें सार्वजनिक विकिरण जोखिम की सूचना मिली। इस दुर्घटना में, कोबाल्ट-60 पेंसिल युक्त गामा इकाई वाली रेडियोधर्मी इकाई का स्रोत फरवरी 2010 में मायापुरी में एक स्क्रैप धातु डीलर को नीलामी में बेचा गया। इसे श्रमिकों ने इसके परिणामों को जाने बिना विघटित कर दिया। कोबाल्ट-60 स्रोत को ग्यारह टुकड़ों में काटा गया। विकिरण जोखिम के परिणामस्वरूप आठ लोगों को एम्स में अस्पताल में भर्ती कराया गया, जिनमें से एक की बाद में मृत्यु हो गई।
जैव-चिकित्सीय अपशिष्टों की सभी चार श्रेणियों (टेबल 11.3 देखें) के लिए पृथक्करण, उपचार और निपटान विकल्प नीचे विस्तार से दिए गए हैं:
पीली श्रेणी
पीली श्रेणी के अपशिष्ट मुख्यतः स्वास्थ्य सेवा सुविधाओं जैसे अस्पतालों, डायग्नोस्टिक्स और अन्य सूक्ष्म जीव विज्ञान तथा जैव प्रौद्योगिकी प्रयोगशालाओं, हानिकारक पदार्थ उत्पन्न करने वाले उद्योगों, अपशिष्ट उपचार संयंत्र आदि में उत्पन्न होते हैं। इन अपशिष्टों को पीले रंग के कंटेनरों में ठीक से संग्रहित किया जाना चाहिए। यदि अपशिष्ट साइटोटॉक्सिक दवाएं या हानिकारक रसायन हों, तो वही जानकारी कंटेनर पर भी अंकित होनी चाहिए। इन अपशिष्टों को अंतिम निपटान के लिए निर्जलीकरण के माध्यम से CBWTF को पीले रंग की नॉन-क्लोरीनेटेड प्लास्टिक थैलियों में सौंपा जाना चाहिए।
लाल श्रेणी
लाल श्रेणी का अपशिष्ट दूषित रीसाइकिल योग्य प्लास्टिक अपशिष्ट है: डिस्पोजेबल वस्तुओं जैसे इंट्रावेनस ट्यूबों, बोतलों, कैथेटरों, सुई रहित सिरिंजों, सुई को हटाकर और काटने के बाद की सिरिंजों से उत्पन्न अपशिष्ट। सभी अपशिष्ट लाल रंग की नॉन-क्लोरीनेटेड प्लास्टिक थैली में एकत्र किए जाते हैं और लाल रंग के कंटेनर में संग्रहित किए जाते हैं। सुई काटकर तय की गई सिरिंजें, यूरिन बैग, वैक्यूटेनर या रक्त नमूने वाले वायल को पहले डिसइन्फेक्टेंट (ऑटोक्लेव, माइक्रोवेव, हाइड्रोक्लेव, ओजोन गैस, चूने आधारित पाउडर या घोल) से पूर्व-उपचारित किया जाना चाहिए और लाल रंग की नॉन-क्लोरीनेटेड प्लास्टिक थैली में एकत्र कर लाल रंग के कंटेनर में संग्रहित कर अंतिम उपचार और निपटान के लिए CBWTF भेजा जाना चाहिए। यदि CBWTF उपलब्ध न हो, तो रीसाइकिल योग्य अपशिष्ट को ऑटोक्लेव, माइक्रोवेव या हाइड्रोक्लेव द्वारा निर्जीवीकरण के बाद श्रेडिंग या विकृतीकरण किया जाना चाहिए।
सफेद श्रेणी
सफेद श्रेणी के अपशिष्ट में तेज धातुएँ, प्रयुक्त, त्यागी और दूषित धातु की तेज वस्तुएँ, सुई, सुई के साथ फिक्स्ड सिरिंज, सुई टिप कटर से निकली सुइयाँ, ब्लेड, स्काल्पेल या कोई अन्य दूषित तेज वस्तु शामिल होती है जिससे छेद या कट लग सकता है। इस अपशिष्ट को सफेद पारदर्शी, छेद-रोधी, रिसाव-रोधी और छेड़छाड़-रोधी कंटेनर में एकत्र किया जाता है और CBWTF को सौंपा जाता है। यदि स्वास्थ्य सेवा सुविधाओं के पास अपना उपचार और निपटान सुविधा है तो अपशिष्ट को ऑटोक्लेविंग, शुष्क-ऊष्मा निर्जीवीकरण या ऑटोक्लेविंग सह श्रेडिंग के संयोजन से निर्जीवित किया जाना चाहिए फिर अंतिम निपटान कंक्रीट गड्ढे, स्वच्छ भूमिभराव या इस्पात भट्ठी में किया जाना चाहिए।
नीली श्रेणी
नीली श्रेणी के अपशिष्ट में धातु के शरीर प्रत्यारोप शामिल होते हैं, इन्हें नीले रंग के छेद-रोधी, रिसाव-रोधी डिब्बों या कंटेनर में नीले रंग के चिह्नन के साथ एकत्र किया जाना चाहिए और CBWTF को सौंपा जाना चाहिए। जहाँ CBWTF उपलब्ध नहीं है, वहाँ धातु के शरीर प्रत्यारोप को निर्जीवित किया जाना चाहिए (ऑटोक्लेविंग, माइक्रोवेविंग, हाइड्रोक्लेविंग या सोडियम हाइपोक्लोराइट उपचार द्वारा) और बाद में डिटर्जेंट से धोकर धातु रीसाइकलर को भेजा या बेचा जाना चाहिए।
टूटा हुआ या त्यागा गया और दूषित काँच, दवा की शीशियाँ, ऐम्प्यूल, काँच की स्लाइड, पिपेट, पेट्रीडिश को नीले रंग के छेदरोधी, रिसावरोधी डिब्बों या कंटेनरों में नीले रंग के चिह्न के साथ एकत्र किया जाता है और CBWTF को सौंपा जाता है। जहाँ CBWTF उपलब्ध नहीं है, वहाँ काँच के अपशिष्ट को उपरोक्त वर्णित विधि से निर्जीवित या कीटाणुरहित करना होता है, इसके बाद डिटर्जेंट से भिगोकर और धोकर पुनर्चक्रण के लिए भेजा जा सकता है या तीक्ष्ण गड्ढे में निपटाया जा सकता है।
रेडियोधर्मी अपशिष्ट का प्रबंधन और निपटान
भारत सरकार द्वारा परमाणु ऊर्जा (रेडियोधर्मी अपशिष्टों के सुरक्षित निपटान) नियम, 1987 के अनुसार परमाणु ऊर्जा नियामक बोर्ड (AERB) को सक्षम प्राधिकारी नियुक्त किया गया है। रेडियोधर्मी अपशिष्ट का निपटान उक्त नियमों के प्रावधानों के अनुसार जारी दिशानिर्देशों के अनुसार किया जाना चाहिए।
1. परमाणु ऊर्जा (रेडियोधर्मी अपशिष्टों के सुरक्षित निपटान) नियम, 1987: https://www.aerb.gov.in/images/PDF/AE(SDRW)Rules%201987.pdf
2. विकिरण संरक्षण नियम: https://dae.nic.in/writereaddata/RPR2004.pdf
11.4 कीटनाशकों का जैवप्रतिकार
कीटनाशक विविध रसायनों की वे श्रेणियाँ हैं जो या तो खड़ी फसल या संग्रहीत खाद्यान्न को कीट, चूहे, खरपतवार, बैक्टीरिया, कीड़ों के लार्वा और यहाँ तक कि फंगस जैसे विभिन्न प्रकार के कीटों से बचाने के लिए प्रयोग किए जाते हैं। व्यापक रूप से, रासायनिक कीटनाशकों को ऑर्गनोक्लोरीन, ऑर्गनोफॉस्फोरस, ऑर्गनोमेटालिक, सिंथेटिक पाइरेथ्रॉइड्स, कार्बामेट्स आदि में वर्गीकृत किया जा सकता है, जो अपने गुणों में भिन्न होते हैं (तालिका 11.4)।
तालिका 11.4: विभिन्न प्रकार की कीटनाशक और उनके गुण
| कीटनाशक का प्रकार |
रासायनिक प्रकृति |
जानवरों पर प्रभाव |
उदाहरण | स्थायित्व |
|---|---|---|---|---|
| ऑर्गेनोक्लोरिन | कार्बनिक यौगिक जिसमें क्लोरीन परमाणु होता है, वसा विलेय |
तंत्रिका तंत्र विकार उत्पन्न करने वाला, विषैला |
DDT, लिंडेन, एंडोसल्फान, एल्ड्रिन, डायल्ड्रिन, एट्राज़िन (हर्बिसाइड) |
बहुत अधिक |
| ऑर्गेनोफ़ॉस्फ़ेट | कार्बनिक यौगिक जिसमें फ़ॉस्फ़ेट समूह आधारभूत संरचना है |
तंत्रिका तंत्र विकार उत्पन्न करने वाला (कोलिनेस्टरेज़ गतिविधि को रोकता है), अत्यधिक विषैला |
पैराथियॉन, मैलाथियॉन, डाइमेक्रॉन, डायज़िनॉन |
कम स्थायी |
| कार्बामेट | कार्बामिक अम्ल का व्युत्पन्न |
तंत्रिका तंत्र विकार उत्पन्न करने वाला (कोलिनेस्टरेज़ गतिविधि को रोकता है), अत्यधिक विषैला |
कार्बारिल, कार्बोफ्यूरान, IPC |
कम स्थायी |
| पायरेथ्रॉयड | पायरेथ्रम पौधे के संश्लेषित समानांतर |
तंत्रिका तंत्र विकार उत्पन्न करने वाला |
साइपरमेथ्रिन, डेल्टामेथ्रिन |
सामान्यतः कुछ दिनों में सूर्य के प्रकाश से विघटित हो जाते हैं। मिट्टी में कम स्थायी (कुछ दिन) |
| ऑर्गेनोमेटालिक | संश्लेषित कार्बनिक यौगिक जिसमें भारी धातु हो |
त्वचा, जठरांत्र मार्ग और श्वसन द्वारा अवशोषित हो सकता है, विषैला |
मेथिलमरकरी | बहुत अधिक |
| अकार्बनिक | धातु या अ-धातु और उसका यौगिक |
प्रोटीन का थक्का बनाना, केंद्रीय तंत्रिका तंत्र और एंज़ाइम की कार्यप्रणाली को प्रभावित करना |
आर्सेनिक, मरकरी, कैडमियम, सल्फर |
बहुत अधिक |
इन एग्रोकेमिकल्स का उपयोग भी छठे दशक के अंत में हुई हरित क्रांति की सफलता में एक प्रमुख योगदानकर्ता था, जिससे हमारा देश खाद्यान्न के मामले में आत्मनिर्भर बना।
आइए संक्षेप में विभिन्न प्रकार की कीटनाशकों की प्रकृति को समझें। DDT (एक ऑर्गेनोक्लोरीन कीटनाशक) को प्रारंभ में मलेरिया के प्रसार के खिलाफ एक चमत्कारी समाधान पाया गया क्योंकि यह एनोफिलीज मच्छर के नियंत्रण में अत्यधिक प्रभावी और उपयोगी सिद्ध हुआ। बाद में, लक्षित जीवों में DDT कीटनाशकों के प्रति प्रतिरोध देखा गया, जिससे वे एक ओर अप्रभावी हो गए और उनके उपयोग को गैर-लक्षित प्रजातियों के लिए हानिकारक पाया गया। अपनी जल-विरोधी प्रकृति और लिपिड घुलनशीलता के कारण, इन क्लोरीनयुक्त कार्बनिक यौगिकों को अजैव-अपघटनीय भी पाया गया है।
बॉक्स 7: पहला कीटनाशक
डाइक्लोरोडाइफेनिलट्राइक्लोरोएथेन (DDT) प्रयोगशाला में संश्लेषित पहला कीटनाशक था, जो एक ऑर्गेनोक्लोरीन यौगिक है। कीटों, सहित मच्छरों, को मारने में इसकी प्रभावशीलता को देखते हुए इसे प्रारंभ में कीटों और अन्य श्रेणियों के कीटों की समस्या के समाधान के रूप में माना गया। बाद में, कीटों और अन्य कीटों को काफी प्रभावी ढंग से मारने की क्षमता रखने वाले अन्य रसायनों की एक बड़ी संख्या में संश्लेषण किया गया और कृषि प्रथाओं में इसके उपयोग काफी प्रचलित हो गया।
ऑर्गैनोफॉस्फेट कीटनाशकों में फॉस्फेट समूह होता है और वे तीव्रता से विषैले होते हैं क्योंकि वे कोलिनेस्टरेज को रोककर न्यूरॉन संचरण के दौरान सिनैप्स के पार न्यूरोट्रांसमीटर एसिटाइलकोलिन के संचय का कारण बनते हैं। अपने अवशेष रूप में ऐसे ऑर्गैनोफॉस्फेटों की अधिकता मूल रूप से भी अधिक हानिकारक सिद्ध हो सकती है और इसलिए इनके अत्यधिक उपयोग से दीर्घकाल में हानि हो सकती है।
कार्बामेट और सिंथेटिक पायरेथ्रॉयड कीटनाशक आसानी से हाइड्रोलाइज़ होकर अपघटित हो जाते हैं। ऑर्गैनोक्लोरीन और ऑर्गैनोमेटैलिक कीटनाशक वातावरण में लंबे समय तक बने रह सकते हैं और चर्बी में घुलनशीलता के कारण वे लक्ष्य-रहित जीवों, अर्थात् कीटों और कीटों के अतिरिक्त अन्य जीवों—मनुष्यों सहित—के शरीर में भी उपस्थित रह सकते हैं।
ये अत्यधिक कृषि रसायन, चाहे मूल रूप में हों या चयापचयित रूप में, पौधों में प्रवेश कर सकते हैं और अंततः ट्रॉफिक स्तरों के विभिन्न जीवों—मनुष्यों सहित—बायोमैग्निफिकेशन नामक प्रक्रिया द्वारा पहुँच सकते हैं। ऐसे कृषि रसायनों की काफी महत्वपूर्ण मात्रा कई जीवों के ऊतकों में पाई गई है, इसके अलावा वे मिट्टी और जल में भी संचित होते हैं।
इसलिए, मिट्टी और जल निकायों से ऐसे दीर्घकालिक विषैले यौगिकों को हटाना पारिस्थितिकी तंथा कीटों के अतिरिक्त अन्य जीवों—मनुष्यों सहित—के स्वास्थ्य के लिए अत्यंत आवश्यक है, भले ही वे अवशेष मात्रा में ही क्यों न हों।
सूक्ष्मजीवों का उपयोग कर कीटनाशकों का जैविक उपचार
कीटनाशकों या उसके अवशेषों की स्थायित्व को देखते हुए, या तो उन्हें हटाना या उनकी विषाक्त प्रकृति को बदलना अत्यंत महत्वपूर्ण और आवश्यक है ताकि मनुष्यों, अन्य गैर-लक्षित जीवों और पारिस्थितिक तंत्र पर इसके प्रतिकूल प्रभावों को कम किया जा सके। इस प्रकार, जैविक उपचार एक ऐसी प्रक्रिया है जिसके माध्यम से इन विषाक्त कीटनाशकों को पूरी तरह से हटाया जा सकता है या उनकी रासायनिक प्रकृति को इस प्रकार बदला जा सकता है ताकि पर्यावरण पर कोई या कम प्रतिकूल प्रभाव पड़े। जैविक उपचार की प्रक्रिया में, सूक्ष्मजीवों की क्षमता का उपयोग किया जाता है जो विषाक्त रासायनिक कीटनाशकों को गैर-विषाक्त पदार्थों में अपघटित या उनकी विषाक्त प्रकृति को बदल सकते हैं। काफी संख्या में सूक्ष्मजीव हैं जो व्यापक स्पेक्ट्रम के चयापचय में सक्षम हैं। ये जीवाणु, कवक, शैवाल और अन्य सूक्ष्मजीव तनाव हो सकते हैं। कई सूक्ष्मजीवों को ऊर्जा प्राप्त करने के लिए रसायनों का उपयोग करने के साथ-साथ ऐसे एंजाइम होते हैं जो इन कीटनाशकों को अपघटित करने में सक्षम होते हैं। एंजाइमी प्रतिक्रिया जो कीटनाशकों या अन्य विषाक्त रसायनों के अपघटन के दृष्टिकोण से महत्वपूर्ण है, मुख्य रूप से साइटोक्रोम P450, एस्टरेज़, ऑक्सीडेज़, पेरोक्सीडेज़, ट्रांसफेरेज़ आदि द्वारा उत्प्रेरित होती है। इन एंजाइमों की भूमिका को अपघटन प्रतिक्रिया की प्रक्रिया में संक्षेप में तालिका 11.5 में दिया गया है। कीटनाशकों के रूपांतरण या अपघटन की प्रक्रिया जटिल होती है और इसमें ऑक्सीकरण, अपचयन, जल अपघटन, समूहों का स्थानांतरण और चीनी या अमीनो अम्ल के साथ संयुक्त बनाना जैसी एंजाइमी प्रतिक्रियाएं शामिल हो सकती हैं जिससे यह कम विषाक्त और जल में घुलनशील हो जाता है।
तालिका 11.5: एंजाइम और उनकी भूमिका कीटनाशक जैव-शोधन में
एंजाइम कार्य जैव-शोधन में भूमिका साइटोक्रोम
P450ऑक्सीकरण और
अपचयन अभिक्रियाकीटनाशक या किसी
ज़ेनोबायोटिक (कृत्रिम) यौगिक का ऑक्सीडेटिव विघटनएस्टरेज हाइड्रोलिसिस अभिक्रिया ऑर्गैनोफॉस्फेट
या कार्बामेट कीटनाशक का हाइड्रोलिटिक विघटनऑक्सीडेज रेडॉक्स अभिक्रियाएँ ऑक्सीकरण-अपचयन अभिक्रिया पेरॉक्सीडेज रेडॉक्स अभिक्रिया ऑर्गैनोमेटालिक यौगिकों का
ऑक्सीडेटिव विघटनट्रांसफरेज ग्लूटाथियन
समूह का स्थानांतरण, हाइड्रोलिटिक और
रेडॉक्स अभिक्रियाकुछ इलेक्ट्रॉन-प्रेमी कीटनाशकों पर ग्लूटाथियन का स्थानांतरण और उसका ऑक्सीडेटिव विघटन
बॉक्स 8
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(a) ऑर्गैनोक्लोरीन, (b) ऑर्गैनोफॉस्फेट, (c) कार्बामेट और (d) सिंथेटिक पायरेथ्रॉयड्स के उदाहरण
कई सूक्ष्मजीवों को पहचाना गया है जिनमें कई विषाक्त पदार्थों के जैविक शुद्धिकरण की क्षमता है, उदाहरण के लिए, Pseudomonas, Aerobactor, Acinetobacter, Plesiomonas, Neisseria, Sphingomonas, Flavobacteriaum आदि। किसी भी स्थायी रसायन के जैविक शुद्धिकरण की संपूर्ण प्रक्रिया एक ओर पर्यावरण की भौतिक-रासायनिक स्थितियों जैसे $\mathrm{pH}$, तापमान, जल, ऑक्सीजन और सब्सट्रेट की उपलब्धता आदि पर और दूसरी ओर मौजूद मिट्टी और जल के सूक्ष्मजीवों की विविधता पर भी निर्भर करती है। विषाक्त रसायनों के जैव-अपघटन या जैविक शुद्धिकरण के लिए ऐसे सूक्ष्मजीवों के समूह का एक साथ उपयोग करने से भी बेहतर परिणाम प्राप्त होते हुए देखा गया है।
जैविक शुद्धिकरण की रणनीतियाँ
बॉक्स 9: कीटनाशक जैव-शोधन की क्रिया विधि
रिलीज़ होने के बाद प्रत्येक कीटनाशक लक्ष्य जीव यानी कीटों में अपना गुण प्रदर्शित करने के लिए अनेक अभिक्रियाओं की श्रृंखला से गुजरता है। यदि वह पूरी तरह से उपयोग नहीं होता है, तो जिन प्रक्रियाओं और अभिक्रियाओं में वह प्रवेश करता है, उनके आधार पर यह संभावना है कि वह अपने मूल रूप या किसी अन्य रूप में बना रहेगा, जिससे विभिन्न हानिकारक परिणाम हो सकते हैं। मिट्टी या जल में मौजूद इन कृषि रसायनों का जैव-शोधन सर्वोत्तम समाधानों में से एक है। तथापि, कीटनाशकों के जैव-शोधन की ऐसी प्रक्रिया में सूक्ष्मजीवों को शामिल करना कई कारकों पर निर्भर करता है। ऐसे कारकों में तापमान, आर्द्रता, $\mathrm{pH}$, लवणता, पोषण, $\mathrm{CO}_2$ और $\mathrm{O}_2$ की उपस्थिति आदि जैसी पर्यावरणीय परिस्थितियाँ शामिल हैं। साथ ही, मौजूद सूक्ष्मजीव प्रजाति और उसकी कीटनाशक के साथ अनुकूलन क्षमता भी जैव-शोधन के लिए निर्णायक है। कीटनाशक की संरचना भी जैव-शोधन प्रक्रिया को प्रभावित करने वाला एक अन्य कारक है। उदाहरण के लिए, एक बहुलक जीनोबायोटिक यौगिक की तुलना में निम्न आण्विक भार वाला यौगिक अपेक्षाकृत अधिक जैव-अपघटनीय होता है। जैव-शोधन प्रक्रिया के दौरान जीनोबायोटिक पदार्थ सूक्ष्मजीवों में मौजूद एंजाइमी क्रिया के अधीन होते हैं। मिट्टी या जल में मौजूद कीटनाशकों पर तत्काल एंजाइमी क्रियाएँ ऑक्सीकरण-अपचयन अभिक्रिया, जल-अपघटन और साइटोक्रोम, पेरोक्सीडेस, एस्टरेज़ तथा ट्रांसफ़ेरेज़ एंजाइमों की ट्रांसफ़ेरेज़ गतिविधियाँ हैं। यह कहना अतिरेक नहीं होगा कि सूक्ष्मजीवों के जीवित बने रहने और एंजाइमी सक्रियता के लिए परिस्थितियाँ अनुकूल होनी चाहिए। साथ ही, कुछ सूक्ष्मजीवों में ऐसे जीन पाए गए हैं और ऐसे जीनों के उत्पाद कीटनाशकों को अपघटित करने में सक्षम पाए गए हैं। Pseudomonas में Atz जीनों की एक श्रृंखला (विशेष रूप से Atz A से Atz F) की पहचान हुई है, जो Atrazine कीटनाशक को कार्बन स्रोत के रूप में उपयोग कर ऊर्जा प्राप्त करती है और निम्न क्रिया विधि द्वारा कीटनाशक को पूरी तरह अपघटित कर देती है।
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बॉक्स 10: सुपरबग और जैविक उपचार
चार अलग-अलग Pseudomonas उपभेदों के प्लाज्मिडों पर मौजूद हाइड्रोकार्बन-अपघटक जीनों की उपस्थिति का सफलतापूर्वक उपयोग भारत में जन्मे अमेरिकी वैज्ञानिक आनंद मोहन चक्रवर्ती (4 अप्रैल 1938 - 10 जुलाई 2020) ने किया, और इन जीनों को rDNA प्रौद्योगिकी द्वारा Pseudomonas putida के एक उपभेद में डाला गया, जो कैंफर, नेफ्थलीन, ऑक्टेन और ज़ायलीन को अपघटित करने में सक्षम है। rDNA प्रौद्योगिकी द्वारा इस सुपरबग के निर्माण को नीचे दी गई आकृति में दर्शाया गया है। इस सफलता को एक अमेरिकी पेटेंट प्रदान करके मान्यता दी गई।
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विषाक्त पदार्थों का जैविक शुद्धिकरण प्राकृतिक रूप से हो सकता है या विशिष्ट प्रकार के सूक्ष्मजीवों और अन्य रणनीतियों का उपयोग करके नियंत्रित किया जा सकता है। हम पहले ही समझ चुके हैं कि सूक्ष्मजीव या तो मिट्टी/पानी में पहले से मौजूद होते हैं या उन्हें पेश किया जाता है और उनमें विषाक्त पदार्थों को गैर-विषैले पदार्थों या तत्वों में अपघटित या शुद्ध करने की क्षमता होती है। ऐसी स्थल पर उपचार रणनीति को in situ जैविक शुद्धिकरण कहा जाता है। ऐसे कई उदाहरण हैं जिनमें in situ जैविक शुद्धिकरण रणनीतियों को पेट्रोलियम रिसाव की सफाई और अत्यधिक खनन या कीटनाशकों सहित विषाक्त पदार्थों के संचय के कारण नष्ट हुए पारिस्थितिक तंत्र की बहाली के लिए अपनाया गया है। यह संभव है कि कुछ विषाक्त पदार्थ समय के साथ प्रणाली में स्वाभाविक रूप से मौजूद सूक्ष्मजीवों द्वारा गैर-विषैले पदार्थों में अपघटित या शुद्ध हो जाते हैं। इस स्थिति को आंतरिक in situ जैविक शुद्धिकरण कहा जाता है। हालांकि, जैविक शुद्धिकरण की ऐसी आंतरिक प्रक्रिया कई कारकों पर निर्भर करती है, जैसे सूक्ष्मजीवों का प्रकार और जनसंख्या, मिट्टी का प्रकार, पोषक तत्वों और वृद्धि को समर्थन देने वाले अन्य पदार्थों की उपलब्धता। निस्संदेह, in situ जैविक शुद्धिकरण तंत्र की ऐसी आंतरिक पथक्रम प्रक्रिया दूषित स्थल को बहुत कम विघटित करती है, सार्वजनिक संपर्क कम होता है और यह लागत प्रभावी होती है। हालांकि, यह प्रक्रिया न केवल तुलनात्मक रूप से अधिक समय लेती है बल्कि यह भी पाया गया है कि इस प्रक्रिया के माध्यम से विषाक्त पदार्थों का पूर्ण जैविक शुद्धिकरण प्राप्त नहीं होता है। in situ जैविक शुद्धिकरण प्रक्रिया में इन कठिनाइयों को दूर करने के लिए, यह संभव है कि जैविक शुद्धिकरण के लिए चयनित क्षेत्र में सूक्ष्मजीव वृद्धि को प्रोत्साहित करने के लिए एक रणनीति अपनाई जाए। इसके लिए, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और अन्य वृद्धि को बढ़ावा देने वाले पदार्थों को इस उद्देश्य के लिए बनाए गए इंजेक्शन और निष्कर्षण कुओं के माध्यम से दूषित मिट्टी में परिसंचरित किया जाता है (चित्र 11.7)। स्पष्ट रूप से, ऑक्सीजन इलेक्ट्रॉन स्वीकारकर्ता के रूप में कार्य करेगी (जो विषाक्त पदार्थ द्वारा इलेक्ट्रॉन दाता कहलाने वाली प्रक्रिया के दौरान जल में परिवर्तित होने पर उत्पन्न होती है)। ऐसी प्रक्रिया जिसमें दूषित मिट्टी या पानी में विषाक्त पदार्थों के in situ जैविक शुद्धिकरण के लिए बाह्य रूप से सूक्ष्मजीव वृद्धि को बढ़ावा दिया जाता है, को इंजीनियर in situ जैविक शुद्धिकरण कहा जाता है।
चित्र 11.7: इन सिचू जैविक उपचार
जैविक उपचार के उद्देश्य से एक अन्य तकनीक भी अपनाई जा सकती है जिसमें दूषित मिट्टी को भौतिक रूप से हटाकर अलग से उपचारित किया जाता है ताकि उसमें मौजूद विषाक्त पदार्थों को हटाया या जैविक रूप से अपघटित किया जा सके। यह आमतौर पर बहुत अधिक दूषित मिट्टी के लिए किया जाता है। इस उद्देश्य के लिए विभिन्न रणनीतियाँ अपनाई जाती हैं जिन्हें नीचे वर्णित किया गया है:
स्लरी बायोरिएक्टर: ऐसे बायोरिएक्टरों में, दूषित ठोस या मिट्टी को पानी और पोषक तत्वों की उपस्थिति में जोरदार ढंग से हिलाया जाता है जो मिट्टी में मौजूद सूक्ष्मजीवों की विषाक्त पदार्थ को नष्ट करने की क्षमता को बढ़ाने में सक्षम होते हैं। इन बायोरिएक्टरों में, तापमान, पोषक तत्व, मिश्रण प्रक्रिया जैसे कारकों को आसानी से नियंत्रित किया जा सकता है ताकि इष्टतम परिणाम प्राप्त किया जा सके। मोबाइल स्लरी बायोरिएक्टर भी उपलब्ध हैं ताकि दूषित मिट्टी का जैविक उपचार दूषित स्थल के बहुत निकट किया जा सके। हालांकि, दूषित मिट्टी की खुदाई एक चुनौती है और यदि उचित देखभाल न की जाए तो यह श्रमिकों के लिए संभावित स्वास्थ्य जोखिम भी है। यदि मिट्टी में मुक्त चरण के विषाक्त पदार्थ की बहुत अधिक सांद्रता हो, तो वही बायोरिएक्टर में जैविक उपचार के लिए उत्तरदायी सूक्ष्मजीवों के लिए भी विषाक्त हो सकता है। उपचार के बाद मिट्टी को सुखाने के अलावा, बायोरिएक्टर से निकलने वाले अनुपचारित अपशिष्ट जल का उचित निपटान एक अन्य चुनौती है।
लैंड फार्मिंग: इस प्रक्रिया में, दूषित स्थल से खुदाई के बाद दूषित मिट्टी को पहले से तैयार किए गए बिस्तर पर फैलाया जाता है। भूमि फार्मिंग स्थल के बिस्तर पर इष्टतम सूक्ष्मजीव वृद्धि के लिए पोषक तत्व, नमी और अन्य परिस्थितियाँ लागू की जाती हैं ताकि जैविक उपचार प्रक्रिया को सुविधाजनक बनाया जा सके।
कम्पोस्टिंग: यह आर्द्र और छिद्रयुक्त मिट्टी में मौजूद दूषित पदार्थों के जैव-अपघटन की एक एरोबिक प्रक्रिया है जिसे सूक्ष्मजीव करते हैं। ऐसी कम्पोस्टिंग प्रक्रिया में सूक्ष्मजीवों की भूमिका महत्वपूर्ण होती है। इस प्रक्रिया में दूषित मिट्टी को कृषि अपशिष्टों जैसे तिनके या मकई के कॉर्नकॉब्स जैसे कार्बनिक पदार्थों के साथ मिलाया जाता है ताकि जैव-निर्मूलीकरण प्रक्रिया के लिए वायु और जल का इष्टतम आपूर्ति सुनिश्चित हो सके। कम्पोस्टिंग के लिए दूषित मिट्टी की खुदाई और परिवहन श्रमिकों के संपर्क में दूषित पदार्थों के संपर्क के दृष्टिकोण से एक चुनौती है।
बायोपाइल्स: यह एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें दूषित मिट्टी को खोदकर उस ऐसे लीचेट सामग्री के साथ मिलाया जाता है जो उसमें मौजूद विषैले पदार्थों को अपघटित और बाहर निकालने में सक्षम हो।
बॉक्स 11
ऑयलज़ैपर: तेल के रिसाव और तैलीय कीचड़ के उपचार के लिए एक समाधान
तेल रिसाव की घटनाएँ वैश्विक घटनाएँ हैं जो पारिस्थितिक तंत्र और उसके वनस्पति तथा जीव-जंतुओं को गंभीर खतरा पहुँचाती हैं। पेट्रोलियम की खोज, उत्पादन, परिवहन, भंडारण और परिष्करण प्रक्रियाओं के दौरान दुर्घटनावश तेल का रिसाव मिट्टी या जल निकायों में हो सकता है जिससे हाइड्रोकार्बन प्रदूषण होता है। इन हाइड्रोकार्बनों के निवारण की भौतिक (तेल कीचड़ और ड्रिल कटिंग को सुरक्षित गड्ढों में संग्रहित करना) और रासायनिक विधियाँ महँगी होने के साथ-साथ पर्यावरण-अनुकूल भी नहीं हैं। एनर्जी एंड रिसोर्स इंस्टीट्यूट (टेरी) ने भारत सरकार के बायोटेक्नोलॉजी विभाग के समर्थन से ‘ऑयलज़ैपर’ नामक अपना आविष्कार प्रस्तुत किया है, जो पाँच गैर-रोगजनक जीवाणु उपभेदों के समूह का उपयोग करके फैले हुए पेट्रोलियम तेल को नष्ट कर सकता है। ये जीवाणु तेल कीचड़ या कच्चे तेल के विभिन्न अंशों जैसे ऐलिफैटिक, एरोमैटिक और एस्फाल्टीन यौगिकों को जैव-विघटित कर सकते हैं। इस लागत-प्रभावी तकनीक में, ऑयलज़ैपर को एक वाहक सामग्री जो कि मकई के कोब का चूर्ण है, पर स्थिर किया जाता है ताकि इसे तेल से दूषित वातावरण में लगाया जा सके। टेरी ने 15000 लीटर, 1500 लीटर, 300 लीटर से लेकर 20 और 10 लीटर तक की विभिन्न क्षमताओं के किण्वन सुविधा का विकास किया है ताकि ऑयलज़ैपर का बड़े पैमाने पर उत्पादन किया जा सके। ‘ऑयलज़ैपर’ का सफलतापूर्वक उपयोग भारत के साथ-साथ विदेशों में भी विभिन्न तेल कंपनियों द्वारा किया गया है। ‘ऑयलज़ैपर’ के व्यापक प्रभाव को देखते हुए, टेरी और ओएनजीसी (ऑयल एंड नेचुरल गैस कंपनी) ने ओएनजीसी टेरी बायोटेक लिमिटेड (ओटीबीएल) नामक संयुक्त उपक्रम विकसित किया है, जो इसके कार्यान्वयन की देखभाल करता है। आज तक, ‘ऑयलज़ैपर’ ने भारत और कुछ मध्य-पूर्व देशों में 750000 मीट्रिक टन से अधिक तेल कीचड़ और तेल से दूषित मिट्टी को साफ किया है।
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सौजन्य: द एनर्जी एंड रिसोर्सेज इंस्टीट्यूट (टेरी)
फाइटोरिमीडिएशन
ऐसे कई उदाहरण हैं जिनमें पूरे पौधे मिट्टी या जल में मौजूद विषाक्त पदार्थों के रासायनिक स्वभाव को सोखने या उनका निवारण करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। विद्यार्थियों ने कक्षा ग्यारह (अध्याय 1) में Brassica napus, Helianthus annus पौधों के बारे में पढ़ा है जो दूषित मिट्टी से पारा और सीसा संचित कर सकते हैं। इसके अतिरिक्त, राइजोस्फीयर में पाए जाने वाले सूक्ष्मजीव मिट्टी और/या जल में मौजूद विषाक्त रसायनों के निवारण प्रक्रिया में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। चूँकि मिट्टी में मौजूद अधिकांश विषाक्त पदार्थ कृषि गतिविधियों के कारण होते हैं, इसलिए राइजोस्फीयर (वह मिट्टी का क्षेत्र जो जड़ों के स्रावों या उसमें मौजूद सूक्ष्मजीवों के प्रभाव में होता है) में मौजूद सूक्ष्मजीव विविध जैव-रासायनिक प्रक्रियाओं—जैसे कीलेशन, मेथिलेशन, मिट्टी का $\mathrm{pH}$ बदलना, रेडॉक्स अभिक्रिया को बदलना और अन्य कई क्रियाओं—के माध्यम से फाइटोरिमीडिएशन प्रक्रिया को सुगम बनाते हैं। यह प्रक्रिया ऐसे कई पौधों की क्षमता को भी सम्मिलित करती है जो विषाक्त पदार्थों (विशेषकर भारी धातुओं वाले यौगिकों) को संचित करते हैं और ऐसे विषाक्त पदार्थों की जैव-उपलब्धता को बदलते हैं।
नाइट्रोजन स्थिरकारी जीवाणुओं, जिन्हें डायाज़ोट्रोफ़ भी कहा जाता है, की मिट्टी की उर्वरता बढ़ाने में भूमिका सर्वविदित है जो वायुमंडलीय नाइट्रोजन को ऐसे यौगिकों (अमोनिया और यूरिया) में परिवर्तित कर सकते हैं जिन्हें पौधे आसानी से ग्रहण कर सकते हैं। फाइटोरिमीडिएशन की प्रक्रिया में शामिल सूक्ष्मजीवों के कुछ सामान्य उदाहरण तालिका 11.6 में दिए गए हैं। साथ ही, ये डायाज़ोट्रोफ़ इंडोल एसेटिक एसिड (IAA) और जिबरेलिन्स जैसे कुछ पौधे हार्मोनों के उत्पादन को सुविधाजनक बनाते हैं जो कि विषाक्त पदार्थों जिनमें सीसा, जिंक, निकल आदि होते हैं, के उपचार के अतिरिक्त फसल के पौधों की वृद्धि में सहायक होते हैं। इसके अतिरिक्त, कुछ जलीय पौधे जैसे कि हाइड्रिला वर्टिसिलेटा और निंफिया अल्बा प्रदूषित जल में क्रोमियम को कम करने में सहायक होते हैं और इसलिए इनका उपयोग फाइटोरिमीडिएशन में किया जाता है।
तालिका 11.6: फाइटोरिमीडिएशन में सूक्ष्मजीव
सूक्ष्मजीव के
प्रकारपौधा प्रभाव एज़ोटोबैक्टर
क्रोकोककममक्का, सरसों मिट्टी का pH घटाना, पौधे हार्मोनों का उत्पादन,
सीसा, जिंक जैसे भारी धातुओं का उपचारराइज़ोबियम
लेग्यूमिनोसारममक्का मिट्टी का pH घटाना, पौधे हार्मोनों का उत्पादन,
सीसा, जिंक जैसे भारी धातुओं का उपचारराइज़ोबियम sp. मटर, मसूर साइडरोफोर का उत्पादन,
हार्मोनों का निर्माण, निकल और जिंक का उपचार
सारांश
- भारत में बड़ी आबादी और विभिन्न मानवीय गतिविधियाँ स्वच्छ जल की भारी कमी का कारण बनती हैं।
- जनसंख्या का एक बड़ा हिस्सा सीवेज अपशिष्ट को निर्वहन से पहले उपचारित करने की जानकारी से अनजान है।
- सीवेज जल में 1 प्रतिशत अकार्बनिक और कार्बनिक पदार्थ घुलित रूप में निलंबित होते हैं, जिसे जैव रासायनिक ऑक्सीजन माँग (BOD) मान द्वारा पहचाना जा सकता है।
- सीवेज जल में मानव आंत्र पथ की सूक्ष्म जीवाणु वनस्पति के साथ-साथ कई मृदा और जल प्रजातियाँ, कुछ कवक और वायरस होते हैं।
- सीवेज निपटान संयंत्र अपशिष्ट जल को धाराओं में छोड़ने से पहले उसके उपचार के लिए संचालित किए जाते हैं। अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र प्राथमिक, द्वितीयक (जैविक) और तृतीयक (उन्नत) उपचार प्रदान करने की उनकी क्षमता के आधार पर डिज़ाइन किए जाते हैं।
- प्राथमिक उपचार बड़े तैरते वस्तुओं को हटाता है, द्वितीयक उपचार सूक्ष्म जैवीय अपघटन द्वारा निलंबित कार्बनिक पदार्थ को हटाता है, जबकि तृतीयक उपचार अपशिष्ट जल से फॉस्फोरस और नाइट्रोजनयुक्त पोषक तत्वों और सभी निलंबित कार्बनिक पदार्थ को हटाता है।
- सभी गैर-द्रव अपशिष्ट सामग्री जो घरों, सड़कों, औद्योगिक, वाणिज्यिक और कृषि गतिविधियों से उत्पन्न होती है, ठोस अपशिष्ट कहलाती है।
- ठोस अपशिष्ट को दो समूहों में वर्गीकृत किया जा सकता है: (i) जैव-विघटनीय अपशिष्ट और (ii) अजैव-विघटनीय अपशिष्ट।
- ठोस अपशिष्टों के विघटन से मलेरिया, डेंगू, SARS, प्लेग जैसी विभिन्न बीमारियाँ जुड़ी होती हैं; ये जानवरों, मक्खियों, कृमियों को आकर्षित करते हैं और रोगों के संचरण में प्रमुख भूमिका निभा सकते हैं।
- ठोस अपशिष्ट प्रबंधन उस प्रक्रिया को संदर्भित करता है जिसमें त्यागी गई या अब उपयोगी न रही ठोस सामग्री को एकत्रित, उपचारित और निपटाया जाता है।
- ठोस अपशिष्ट के संचालन और प्रबंधन में दो दृष्टिकोण शामिल होते हैं—अपशिष्ट को डंप करना और रीसायकल करना।
- कार्बनिक अपशिष्ट को कम्पोस्टिंग प्रक्रिया द्वारा रीसायकल किया जा सकता है। फलों और सब्जियों का अपशिष्ट, पशु गोबर और पौधों से गिरे पत्ते एक उत्कृष्ट मृदा कंडीशनर और उर्वरक (कम्पोस्ट) बनाते हैं।
- स्वास्थ्य देखभाल ठोस अपशिष्ट में कई संक्रामक रोगजनक होते हैं जिन्हें तुरंत भस्मीकरण या सुरक्षित दफनाने की आवश्यकता होती है। अपशिष्ट के संचालनकर्ता को अपशिष्ट के संचालन के दौरान सभी सावधानियाँ बरतनी चाहिए (मास्क और दस्ताने पहनना)।
- औद्योगिक ठोस अपशिष्ट विभिन्न प्रकार के हो सकते हैं और औद्योगिक अपशिष्ट से जुड़ी मुख्य चिंता रासायनिक, जैविक और विषैले धातुओं की उचित निपटान है, जिसे संबंधित उद्योगों द्वारा संभाला जाता है।
- कम्पोस्टिंग प्राकृतिक वातावरण में उपलब्ध सबसे शक्तिशाली जैविक, रासायनिक और भौतिक गतिविधि है, जहाँ उपयुक्त परिस्थितियों में जीवाणु पदार्थ का जैविक अपघटन करते हैं।
- बायोमेडिकल वेस्ट मैनेजमेंट रूल्स 2016 (BMWM) बायोमेडिकल अपशिष्ट को विभाजन पथ और कंटेनरों के लिए निर्धारित मानक रंग कोड के आधार पर चार प्रमुख श्रेणियों में वर्गीकृत करता है।
- पीला रंग कोड शारीरिक अपशिष्ट, गंदा अपशिष्ट, त्यागे या समाप्त हुए दवाओं, रासायनिक अपशिष्ट, बिस्तर, सूक्ष्म जीव विज्ञान और जैव प्रौद्योगिकी और अन्य नैदानिक प्रयोगशाला अपशिष्ट के लिए है।
- लाल रंग कोद दूषित प्लास्टिक अपशिष्ट के लिए है: इंट्रावेनस ट्यूबों, बोतलों, कैथेटर, सुई रहित सिरिंज, सुई कटी हुई सिरिंज, यूरिन बैग, वैक्यूटेनर और दस्ताने जैसे डिस्पोजेबल वस्तुओं से उत्पन्न अपशिष्ट।
- सफेद रंग कोड धातुओं सहित तीक्ष्ण वस्तुओं के लिए है; प्रयुक्त, त्यागे और दूषित धातु तीक्ष्ण, सुई, सुई के साथ सिरिंज, सुई टिप कटर से सुई, ब्लेड, स्केलपेल या कोई अन्य दूषित तीक्ष्ण वस्तु जो छेद और कट का कारण बन सकती हो।
- नीला रंग कोड धातु के शरीर प्रत्यारोपण, टूटे या त्यागे और दूषित वायल, ऐम्पूल के लिए है।
- WHO दिशानिर्देशों के अनुसार, बायोमेडिकल अपशिष्ट को जोखिम कारकों के आधार पर भी चार प्रमुख समूहों में वर्गीकृत किया जाता है।
- उत्पत्ति के बिंदु पर अपशिष्ट को अलग करना संचालन के दृष्टिकोण से महत्वपूर्ण है।
- सामान्य बायोमेडिकल अपशिष्ट उपचार सुविधा (CBWTF) किसी स्वास्थ्य देखभाल सुविधा की यात्रा दूरी के $75 \mathrm{~km}$ के भीतर उपलब्ध है।
- सभी रंग कोडिंग और लेबल में ‘जैव खतरा’ संकेतक प्रतीक लगाया जाना चाहिए।
- रेडियोधर्मी अपशिष्ट को जारी दिशानिर्देशों और कहे गए नियम के प्रावधानों के अनुसार निपटाया जाना चाहिए।
अभ्यास
1. सीवेज जल उपचार में कौन-से सूक्ष्मजीव प्रयुक्त होते हैं और उनकी भूमिका क्या है?
2. स्पष्ट कीजिए कि जैविक ऑक्सीजन मांग सीवेज जल की स्थिति को किस प्रकार दर्शाती है?
3. कोई विषाक्त पदार्थ जीवों के बीच जैव-आवर्धित कैसे होता है? संक्षेप में समझाइए।
4. ज़ेनोबायोटिक यौगिक क्या होते हैं? ये यौगिक मिट्टी की उत्पादकता को कैसे प्रभावित करते हैं?
5. सीवेज अपशिष्ट जल उपचार में एरोबिक और ऐनएरोबिक विघटन की प्रक्रिया की चर्चा कीजिए।
6. विभिन्न प्रकार के ठोस अपशिष्ट कौन-से उत्पन्न होते हैं?
7. ठोस अपशिष्ट के कम्पोस्टिंग की प्रक्रिया में विभिन्न सूक्ष्मजीवों की भूमिका की चर्चा कीजिए।
8. कीटनाशक गैर-लक्षित जीवों के लिए किस प्रकार हानिकारक होते हैं?
9. संक्षेप में समझाइए कि सूक्ष्मजीव विषाक्त कीटनाशकों को हानिरहित और अविषाक्त यौगिकों में कैसे जैव-उपचारित कर सकते हैं।
10. निम्नलिखित में से कौन-सा यौगिक अपशिष्ट जल के उपचार के दौरान चूने के प्रयोग से हटाया जा सकता है?
(a) कार्बनिक यौगिक
(b) फॉस्फोरस लवण
(c) अमोनिया
(d) यूरिया
11. जल का अधिकतम विघटन किस दौरान होता है?
(a) केवल प्राथमिक उपचार
(b) प्राथमिक और द्वितीयक दोनों उपचार
(c) केवल द्वितीयक उपचार
(d) द्वितीयक और तृतीयक दोनों उपचार
12. कीटनाशकों के जल-अपघटनी विघटन के लिए मुख्यतः कौन-सा एंजाइम उत्तरदायी होता है?
(a) पेरॉक्सिडेयर
(b) ऑक्सिडेयर
(c) साइटोक्रोम P 450
(d) एस्टरेज़
13. निम्नलिखित में से कौन-सी जैव-उपचार की रणनीति नहीं है?
(a) स्लज पाचन
(b) कम्पोस्टिंग
(c) स्लरी बायोरिएक्टर
(d) बायोपाइल्स
14. अभिकथन: जैविक उपचार एक ऐसी प्रक्रिया है जिसके माध्यम से विषाक्त कीटनाशकों को पूरी तरह से हटाया जा सकता है।
कारण: सूक्ष्मजीवों का उपयोग विषाक्त रसायनों के जैविक उपचार के लिए किया जा सकता है।
(a) अभिकथन और कारण दोनों सत्य हैं और कारण अभिकथन का सही स्पष्टीकरण है।
(b) अभिकथन और कारण दोनों सत्य हैं लेकिन कारण अभिकथन का सही स्पष्टीकरण नहीं है।
(c) अभिकथन सत्य है लेकिन कारण असत्य है।
(d) अभिकथन और कारण दोनों असत्य हैं।
15. स्वास्थ्य देखभाल अपशिष्ट के निपटान के लिए रंग कोडिंग और कंटेनर के प्रकार के आधार पर सही मिलान चुनें:
(a) पीला - पुनर्चक्रण योग्य प्लास्टिक अपशिष्ट
(b) लाल - धातु का शरीर
(c) सफेद - तेज धातु, सुई, सिरिंज
(d) नीला - सामान्य स्वास्थ्य देखभाल अपशिष्ट
16. जीवों को चार जोखिम समूहों में वर्गीकृत करने का आधार क्या है?