अध्ययन और अनुप्रयोगों के पर्यावरण रसायन विज्ञान क्षेत्र

पर्यावरण रसायन शास्त्र यह पर्यावरण स्तर पर होने वाली रासायनिक प्रक्रियाओं का अध्ययन करता है। यह एक विज्ञान है जो पर्यावरण के प्रदर्शन और मानव गतिविधियों द्वारा उत्पन्न प्रभावों के अध्ययन के लिए रासायनिक सिद्धांतों को लागू करता है.

इसके अतिरिक्त, पर्यावरणीय रसायन विज्ञान मौजूदा पर्यावरणीय क्षति के लिए रोकथाम, शमन और उपचारात्मक तकनीकों को डिजाइन करता है.

पर्यावरण रसायन विज्ञान को तीन बुनियादी विषयों में विभाजित किया जा सकता है:

1. वातावरण का पर्यावरणीय रसायन.
2. जलमंडल के पर्यावरणीय रसायन विज्ञान.
3. पर्यावरणीय मिट्टी रसायन विज्ञान.

पर्यावरणीय रसायन विज्ञान के लिए एक व्यापक दृष्टिकोण को भी इन तीन डिब्बों (वायुमंडल, जलमंडल, मिट्टी) में होने वाली रासायनिक प्रक्रियाओं और जैवमंडल के साथ उनके संबंधों के बीच अंतर्संबंधों के अध्ययन की आवश्यकता होती है.

सूची

• १ वातावरण का पर्यावरणीय रसायन
  • १.१ -स्ट्रॉस्फियर
  • १.२-क्षोभमंडल
• 2 जलमंडल के पर्यावरणीय रसायन विज्ञान
  • २.१ - ताजा पानी
  • २.२-जल चक्र
  • २.३ - जल चक्र पर मानवशास्त्रीय प्रभाव
• 3 पर्यावरणीय मिट्टी रसायन विज्ञान
  • 3.1 मिट्टी
  • 3.2 मिट्टी पर मानवशास्त्रीय प्रभाव
• 4 रासायनिक-पर्यावरण संबंध
  • ४.१ -मॉडल गरल और लर्मन
• 5 पर्यावरण रसायन विज्ञान के अनुप्रयोग
• 6 संदर्भ

वातावरण का पर्यावरणीय रसायन

वायुमंडल गैसों की परत है जो पृथ्वी को घेरती है; यह एक बहुत ही जटिल प्रणाली है, जहां तापमान, दबाव और रासायनिक संरचना बहुत व्यापक सीमाओं में ऊंचाई के साथ बदलती हैं.

सूरज विकिरण और उच्च-ऊर्जा कणों के साथ वातावरण पर बमबारी करता है; इस तथ्य का वातावरण की सभी परतों में बहुत महत्वपूर्ण रासायनिक प्रभाव है, लेकिन विशेष रूप से, उच्चतम और बाहरी परतों में.

-समताप मंडल

वायुमंडल के बाहरी क्षेत्रों में फोटोडिसिज़ेशन और फोटोरिज़ेशन प्रतिक्रियाएं होती हैं। पृथ्वी की सतह से 30 और 90 किमी की ऊँचाई के बीच के क्षेत्र में, समताप मंडल में, ज्यादातर ओज़ोन से युक्त एक परत स्थित है (या₃), जिसे ओजोन परत कहा जाता है.

ओजोन परत

ओजोन उच्च ऊर्जा पराबैंगनी विकिरण को अवशोषित करता है जो सूर्य से आता है और यदि इस परत के अस्तित्व के लिए नहीं, तो ग्रह पर जीवन का कोई ज्ञात तरीका नहीं हो सकता है.

1995 में, वायुमंडलीय रसायनज्ञ मारियो जे। मोलिना (मैक्सिकन), फ्रैंक एस। रॉलैंड (अमेरिकी) और पॉल क्रुटजन (डच) ने समताप मंडल में ओजोन के विनाश और कमी पर अपने शोध के लिए रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार जीता।.

1970 में क्रूटजन ने दिखाया कि नाइट्रोजन ऑक्साइड उत्प्रेरक रासायनिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से ओजोन को नष्ट करते हैं। इसके बाद 1974 में मोलिना और रोलैंड ने दिखाया कि क्लोरोफ्लोरोकार्बन यौगिकों (सीएफसी) का क्लोरीन ओजोन परत को नष्ट करने में भी सक्षम है।.

-क्षोभ मंडल

पृथ्वी की सतह के ठीक ऊपर, 0 से 12 किमी की ऊँचाई के बीच की वायुमंडलीय परत, जिसे ट्रोपोस्फीयर कहा जाता है, मुख्य रूप से नाइट्रोजन (N₂) और ऑक्सीजन (हे₂).

जहरीली गैसें

मानव गतिविधियों के परिणामस्वरूप, क्षोभमंडल में वायु प्रदूषकों के रूप में कई अतिरिक्त रसायन होते हैं, जैसे:

• डाइऑक्साइड और कार्बन मोनोऑक्साइड (CO)₂ और सीओ).
• मीथेन (सीएच)₄).
• नाइट्रोजन ऑक्साइड (NO).
• सल्फर डाइऑक्साइड (SO)₂).
• ओजोन हे₃ (क्षोभमंडल में एक दूषित माना जाता है)
• वाष्पशील कार्बनिक यौगिक (वीओसी), पाउडर या ठोस कण.

कई अन्य पदार्थों में, जो मानव और पौधे और पशु स्वास्थ्य को प्रभावित करते हैं.

अम्ल वर्षा

सल्फर ऑक्साइड (एसओ)₂ और एसओ₃) और नाइट्रोजन वाले जैसे नाइट्रस ऑक्साइड (NO)₂), एक अन्य पर्यावरणीय समस्या का कारण बनता है जिसे एसिड रेन कहा जाता है.

ये ऑक्साइड, मुख्य रूप से औद्योगिक गतिविधियों और परिवहन में जीवाश्म ईंधन के दहन के उत्पादों के रूप में क्षोभ मंडल में मौजूद होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप वर्षा के पानी के साथ सल्फ्यूरिक एसिड और नाइट्रिक एसिड का उत्पादन होता है, जिसके परिणामस्वरूप एसिड की प्रबलता होती है.

इस बारिश को तेज करने से जिसमें तेज एसिड होता है, यह कई पर्यावरणीय समस्याओं जैसे कि समुद्र और ताजे पानी के अम्लीकरण को ट्रिगर करता है। यह जलीय जीवों की मृत्यु का कारण बनता है; मृदा का अम्लीयकरण जो फसलों की मृत्यु और इमारतों, पुलों और स्मारकों की रासायनिक संक्षारक क्रिया द्वारा विनाश का कारण बनता है.

अन्य वायुमंडलीय पर्यावरणीय समस्याएं फोटोकैमिकल स्मॉग हैं, जो मुख्य रूप से नाइट्रोजन ऑक्साइड और ट्रोपोस्फेरिक ओजोन के कारण होती हैं

ग्लोबल वार्मिंग

ग्लोबल वार्मिंग सीओ की उच्च सांद्रता द्वारा निर्मित है₂ वायुमंडलीय और अन्य ग्रीनहाउस गैस (जीएचजी), जो पृथ्वी की सतह द्वारा उत्सर्जित अवरक्त विकिरण और ट्रोपोस्फीयर में जाल गर्मी को अवशोषित करते हैं। यह ग्रह पर जलवायु परिवर्तन उत्पन्न करता है.

जलमंडल के पर्यावरणीय रसायन विज्ञान

हाइड्रॉस्फर को पृथ्वी के सभी जल निकायों द्वारा संधारित किया जाता है: सतही या हास्ययुक्त - महासागर, झीलें, नदियाँ, झरने - और भूमिगत या जलवाही स्तर.

-ताजा पानी

पानी ग्रह पर सबसे आम तरल पदार्थ है, जो पृथ्वी की सतह का 75% हिस्सा कवर करता है और जीवन के लिए बिल्कुल आवश्यक है.

सभी जीवन रूप ताजे पानी पर निर्भर हैं (0.01% से कम नमक सामग्री के साथ पानी के रूप में परिभाषित)। ग्रह का 97% पानी खारा पानी है.

शेष 3% ताजे पानी में से, 87% में है:

• पृथ्वी के ध्रुव (जो ग्लोबल वार्मिंग के कारण समुद्र में पिघल रहे हैं और बह रहे हैं).
• ग्लेशियर (गायब होने की प्रक्रिया में भी).
• भूजल.
• वायुमंडल में मौजूद वाष्प के रूप में पानी.

ग्रह के कुल ताजे पानी का केवल 0.4% ही उपभोग के लिए उपलब्ध है। महासागरों से पानी का वाष्पीकरण और लगातार बारिश का कम होना इस छोटे प्रतिशत को प्रदान करता है.

पानी का पर्यावरणीय रसायन विज्ञान रासायनिक प्रक्रियाओं का अध्ययन करता है जो जल चक्र या हाइड्रोलॉजिकल चक्र में होते हैं और मानव उपभोग के लिए पानी के शुद्धिकरण के लिए प्रौद्योगिकियां भी विकसित करते हैं, औद्योगिक और शहरी अपशिष्ट जल का उपचार, समुद्री जल का पुनर्चक्रण, पुनर्चक्रण और दूसरों के बीच में इस संसाधन को बचाने.

-पानी का चक्र

पृथ्वी पर जल चक्र में तीन मुख्य प्रक्रियाएँ होती हैं: वाष्पीकरण, संघनन और वर्षा, जिसमें से तीन सर्किट व्युत्पन्न होते हैं:

1. सतह अपवाह
2. पौधों का वाष्पीकरण
3. घुसपैठ, जिसमें पानी भूमिगत स्तर (भूजल) तक जाता है, एक्वीफर चैनलों के माध्यम से घूमता है और स्प्रिंग्स, स्प्रिंग्स या कुओं के माध्यम से बाहर निकलता है.

-जल चक्र पर मानवशास्त्रीय प्रभाव

मानव गतिविधि का पानी के चक्र पर प्रभाव पड़ता है; नृविज्ञान क्रिया के कुछ कारण और प्रभाव निम्नलिखित हैं:

भूमि की सतह का संशोधन

यह वनों की कटाई के साथ जंगलों और खेतों के विनाश से उत्पन्न होता है। यह वाष्पीकरण को समाप्त करके जल को प्रभावित करता है (पौधों के माध्यम से पानी लेना और वाष्पोत्सर्जन और वाष्पीकरण के माध्यम से पर्यावरण में वापस आना) और बढ़ती अपवाह.

सतह के अपवाह में वृद्धि के कारण नदी के प्रवाह और बाढ़ में वृद्धि हुई.

शहरीकरण भूमि की सतह को भी संशोधित करता है और जल चक्र को प्रभावित करता है, क्योंकि झरझरा मिट्टी को सीमेंट और अभेद्य डामर द्वारा बदल दिया जाता है, जिससे घुसपैठ असंभव हो जाती है.

जल चक्र संदूषण

जल चक्र में संपूर्ण जीवमंडल शामिल है और फलस्वरूप, मानव द्वारा उत्पन्न कचरे को विभिन्न प्रक्रियाओं द्वारा इस चक्र में शामिल किया जाता है.

हवा में रासायनिक प्रदूषकों को बारिश में शामिल किया जाता है। मिट्टी पर लागू होने वाले एग्रोकेमिकल्स, एक्वीफर्स को लीफेट और घुसपैठ से पीड़ित करते हैं, या नदियों, झीलों और समुद्रों में भाग जाते हैं.

इसके अलावा वसा और तेलों की बर्बादी और लैंडफिल की लीकेज, भूजल में घुसपैठ द्वारा खींच ली जाती हैं.

जल संसाधनों में ओवरड्राफ्ट के साथ पानी की आपूर्ति की निकासी

ओवरड्राफ्ट के साथ ये प्रथाएं, भूजल और सतह के पानी के भंडार को कम करती हैं, पारिस्थितिक तंत्र को प्रभावित करती हैं और स्थानीय मिट्टी उप-उत्पादन का उत्पादन करती हैं.

पर्यावरणीय मिट्टी रसायन विज्ञान

जैवमंडल के संतुलन में मिट्टी सबसे महत्वपूर्ण कारकों में से एक है। वे पौधों को लंगर, पानी और पोषक तत्व प्रदान करते हैं, जो स्थलीय ट्राफिक श्रृंखला में उत्पादक हैं.

मंजिल है

मिट्टी को तीन चरणों के एक जटिल और गतिशील पारिस्थितिकी तंत्र के रूप में परिभाषित किया जा सकता है: खनिज और कार्बनिक समर्थन का एक ठोस चरण, एक जलीय तरल चरण और एक गैस चरण; एक विशेष जीव और वनस्पति (बैक्टीरिया, कवक, वायरस, पौधे, कीड़े, नेमाटोड, प्रोटोजोआ) होने की विशेषता.

पर्यावरण की स्थिति और उसमें विकसित होने वाली जैविक गतिविधियों के कारण मिट्टी के गुणों में लगातार परिवर्तन हो रहा है।.

जमीन पर मानवशास्त्रीय प्रभाव

मृदा क्षरण एक ऐसी प्रक्रिया है जो मिट्टी की उत्पादक क्षमता को घटाती है, जो पारिस्थितिकी तंत्र में एक गहरा और नकारात्मक परिवर्तन पैदा करने में सक्षम है.

मृदा क्षरण उत्पन्न करने वाले कारक हैं: जलवायु, शरीर विज्ञान, लिथोलॉजी, वनस्पति और मानव क्रिया.

मानव क्रिया से हो सकता है:

• मिट्टी की भौतिक गिरावट (उदाहरण के लिए, अपर्याप्त खेती और पशुधन प्रथाओं के कारण संघनन).
• मिट्टी का रासायनिक क्षरण (अम्लीकरण, क्षारीकरण, लवणीकरण, एग्रोकेमिकल्स के साथ संदूषण, औद्योगिक और शहरी गतिविधि से अपशिष्ट, तेल फैल, दूसरों के बीच).
• जैविक मिट्टी में गिरावट (कार्बनिक पदार्थों में कमी, वनस्पति आवरण का क्षरण, नाइट्रोजन-फिक्सिंग सूक्ष्मजीवों की हानि, अन्य लोगों के बीच).

रासायनिक-पर्यावरण संबंध

पर्यावरण रसायन विज्ञान तीन पर्यावरणीय डिब्बों में होने वाली विभिन्न रासायनिक प्रक्रियाओं का अध्ययन करता है: वातावरण, जलमंडल और मिट्टी। एक साधारण रासायनिक मॉडल पर अतिरिक्त फोकस की समीक्षा करना दिलचस्प है, जो पर्यावरण में होने वाले पदार्थ के वैश्विक स्थानान्तरण की व्याख्या करने का प्रयास करता है.

-मॉडल गरल और लर्मन

गरलस और लर्मन (1981) ने पृथ्वी की सतह के जैव-रसायन विज्ञान का एक सरलीकृत मॉडल विकसित किया, जो कि वायुमंडल, जलमंडल, पृथ्वी की पपड़ी और जीवमंडल डिब्बों के बीच की बातचीत का अध्ययन करता है।.

गेरेल्स और लर्मन का मॉडल ग्रह के सात प्रमुख घटक खनिजों को मानता है:

1. प्लास्टर (CaSO)₄)
2. पाइराइट (FeS)₂)
3. कैल्शियम कार्बोनेट (CaCO)₃)
4. मैग्नीशियम कार्बोनेट (MgCO)₃)
5. मैग्नीशियम सिलिकेट (MgSiO)₃)
6. फेरिक ऑक्साइड (Fe)₂हे₃)
7. सिलिकॉन डाइऑक्साइड (SiO)₂)

जीवमंडल (जीवित और मृत दोनों) को बनाने वाले कार्बनिक पदार्थ को CH के रूप में दर्शाया जाता है₂या, जो जीवित ऊतकों की अनुमानित स्टोइकोमेट्रिक रचना है.

गरल और लर्मन मॉडल में, भूवैज्ञानिक परिवर्तनों को रासायनिक प्रतिक्रियाओं और शुद्ध जन संरक्षण संतुलन के माध्यम से ग्रह के इन आठ घटकों के बीच पदार्थ के शुद्ध स्थानान्तरण के रूप में अध्ययन किया जाता है।.

सीओ का जमावड़ा₂ वातावरण में

उदाहरण के लिए, सीओ के संचय की समस्या₂ वायुमंडल में इस मॉडल का अध्ययन किया गया है, जिसमें कहा गया है: वर्तमान में हम जैव भू में संग्रहीत जैविक कार्बन को जल के रूप में जला रहे हैं, जो पिछले भूगर्भीय काल में सबसॉइल में जमा कोयला, तेल और प्राकृतिक गैस के रूप में है।.

जीवाश्म ईंधन के इस गहन जल के परिणामस्वरूप, सीओ की एकाग्रता₂ वायुमंडलीय बढ़ रहा है.

सीओ सांद्रता में वृद्धि₂ स्थलीय वातावरण में यह इसलिए है क्योंकि जीवाश्म कार्बन दहन दर पृथ्वी के जैव-रासायनिक प्रणाली के अन्य घटकों (जैसे प्रकाश संश्लेषक जीव और जलमंडल, उदाहरण के लिए) द्वारा कार्बन अवशोषण की दर से अधिक है।.

इस तरह, सीओ का उत्सर्जन₂ मानवीय गतिविधियों के कारण वायुमंडल, पृथ्वी पर परिवर्तनों को नियंत्रित करने वाली नियामक प्रणाली को पार करता है.

जीवमंडल के आकार

गरलस और लर्मन द्वारा विकसित मॉडल भी मानता है कि प्रकाश संश्लेषण और श्वसन के बीच संतुलन के परिणामस्वरूप जीवमंडल का आकार बढ़ता और घटता है.

पृथ्वी पर जीवन के इतिहास के दौरान, प्रकाश संश्लेषण की उच्च दर के साथ जीवमंडल के द्रव्यमान में वृद्धि हुई। इसके परिणामस्वरूप कार्बनिक कार्बन और ऑक्सीजन उत्सर्जन का शुद्ध भंडारण होता है:

सीओ₂    +   एच₂ओ → सीएच₂ओ + ओ₂

सूक्ष्मजीवों और उच्चतर जानवरों की चयापचय गतिविधि के रूप में श्वास, जैविक कार्बन को कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ) में परिवर्तित करता है₂) और पानी (एच₂ओ), अर्थात्, पिछले रासायनिक प्रतिक्रिया को उलट देता है.

पानी की उपस्थिति, जैविक कार्बन का भंडारण और आणविक ऑक्सीजन का उत्पादन जीवन के अस्तित्व के लिए मौलिक हैं.

पर्यावरण रसायन विज्ञान के अनुप्रयोग

पर्यावरण रसायन विज्ञान मानव गतिविधि के कारण पर्यावरणीय क्षति की रोकथाम, शमन और बचाव के लिए समाधान प्रदान करता है। इनमें से कुछ समाधानों का हम उल्लेख कर सकते हैं:

• नई सामग्री का डिजाइन जिसे एमओएफ कहा जाता है (अंग्रेजी में इसके संक्षिप्त विवरण के लिए: धातु कार्बनिक फ्रेमवर्क)। ये बहुत छिद्रपूर्ण होते हैं और इनमें सीओ को अवशोषित करने और बनाए रखने की क्षमता होती है₂, एच₂या रेगिस्तानी इलाकों से वायु वाष्प और स्टोर एच₂ छोटे कंटेनरों में.
• कच्चे माल में कचरे का रूपांतरण। उदाहरण के लिए, कृत्रिम घास या जूता तलवों के उत्पादन में पहने हुए टायरों का उपयोग। बायोगैस या बायोएथेनॉल के उत्पादन में भी, फसल की बर्बादी का उपयोग.
• CFC के रासायनिक संश्लेषण.
• स्वच्छ बिजली के उत्पादन के लिए वैकल्पिक ऊर्जा का विकास, जैसे हाइड्रोजन सेल.
• वायुमंडलीय प्रदूषण का नियंत्रण, अक्रिय फिल्टर और प्रतिक्रियाशील फिल्टर के साथ.
• रिवर्स ऑस्मोसिस द्वारा समुद्र के पानी का विलवणीकरण.
• पानी में निलंबित कोलाइडयन पदार्थों के शुद्धिकरण के लिए नई सामग्री का विकास (शुद्धि प्रक्रिया).
• झीलों के यूट्रोफिकेशन का प्रत्यावर्तन.
• "ग्रीन केमिस्ट्री" का विकास, एक प्रवृत्ति जो कम विषाक्त लोगों के साथ विषाक्त रासायनिक यौगिकों के प्रतिस्थापन का प्रस्ताव करती है, और "पर्यावरण के अनुकूल" रासायनिक प्रक्रियाएं। उदाहरण के लिए, यह उद्योग में कम विषाक्त सॉल्वैंट्स और कच्चे माल के उपयोग में लागू होता है, दूसरों के बीच में लॉन्ड्रियों की सूखी सफाई में।.

संदर्भ

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