MPSC 2024 पूर्व परीक्षा पेपर-१ · प्रश्न 35 / 100

बरोबर उत्तर पर्याय (3) — नायट्रोजन ऑक्साइड आणि हायड्रोकार्बन्स. पेरोक्सीअसेटाइल नायट्रेट, म्हणजे PAN, हा द्वितीयक प्रदूषक आहे : तो कोणत्याही वाहनातून, धुराड्यातून किंवा कारखान्यातून थेट बाहेर पडत नाही, तर जे पदार्थ अशा स्रोतांतून बाहेर पडतात त्यांच्यापासून वातावरणातच तयार होतो. त्याचे दोन घटक नेमके तेच आहेत जे पर्याय (3) मध्ये दिले आहेत. हायड्रोकार्बन्स — म्हणजे वाहनांच्या धुरातून, पेट्रोल हाताळणीतून, द्रावकांतून व उद्योगांतून बाहेर पडणारी न जळलेली व अर्धवट जळलेली इंधन-बाष्पे — यांच्यावर सूर्यप्रकाश आणि सूर्यप्रकाशाने तयार होणारी क्रियाशील मुक्त मूलके हल्ला करतात, आणि साखळी अभिक्रियांच्या मालिकेतून त्यांचे ऑक्सिडीकरण होऊन पेरोक्सीअसेटाइल मूलके तयार होतात. नायट्रोजनची ऑक्साइडे — जी इंधन इतक्या उच्च तापमानाला जळते की इंजिनात किंवा भट्टीत वातावरणातील नायट्रोजन व ऑक्सिजन एकत्र येतात, तेव्हा तयार होतात — रेणूचा दुसरा अर्धा भाग पुरवतात. पेरोक्सीअसेटाइल मूलक व नायट्रोजन डायऑक्साइड एकत्र येतात आणि त्यांचे उत्पादन म्हणजे PAN. रेणूचे नावच इथे लक्षात ठेवण्याची किल्ली आहे : PAN मध्ये नायट्रेट गट आहे, म्हणून नायट्रोजनचा स्रोत अपरिहार्य आहे; आणि त्यात ॲसेटाइल गट आहे, म्हणून हायड्रोकार्बनचा स्रोत तितकाच अपरिहार्य आहे — यांपैकी एकही नसलेले कोणतेही मिश्रण तो तयार करू शकत नाही. हीच रसायनशास्त्रीय प्रक्रिया प्रकाशरासायनिक धुरक्याची — ज्याला कधीकधी लॉस एंजेलिस प्रकारचे धुरके म्हणतात — व्याख्या करणारी प्रक्रिया आहे. हे धुरके उबदार, स्वच्छ ऊन असलेल्या व शांत वाऱ्याच्या दिवशी वाहतुकीने भरलेल्या शहरांवर तयार होते आणि ते ऑक्सिडीकारक स्वरूपाचे असते, म्हणजे कोळशाच्या धुरातून व सल्फरमधून तयार होणाऱ्या थंड, दमट लंडन प्रकारच्या धुरक्याहून पूर्णपणे वेगळे. PAN आणि भूपृष्ठीय ओझोन ही या प्रणालीची दोन खुणेची उत्पादने आहेत. PAN डोळ्यांना तीव्र जळजळ देणारा असून वनस्पतींसाठी विशेष विषारी आहे — तो पानांच्या खालच्या बाजूला कांस्यवर्णी किंवा काचेसारखी चकाकी आणणारा वैशिष्ट्यपूर्ण परिणाम घडवतो; आणि कमी तापमानाला तो अधिक स्थिर असल्याने वाऱ्याबरोबर खूप दूर वाहून जाऊन तिथे आपली नायट्रोजन ऑक्साइडे सोडतो, ज्यामुळे एका शहराच्या प्रदूषण-समस्येचे परिणाम त्या शहराच्या कितीतरी पलीकडे पसरतात.

• (1)नायट्रोजन ऑक्साइड आणि सल्फर डायऑक्साइड — हा पर्याय नायट्रोजनचा स्रोत देतो पण हायड्रोकार्बनच्या जागी सल्फर डायऑक्साइड ठेवतो. सल्फर डायऑक्साइड पूर्णपणे वेगळ्या प्रदूषण-कथेचा भाग आहे : सल्फरयुक्त कोळसा व तेल जाळल्यावर तो बाहेर पडतो, तोच पारंपरिक लंडन प्रकारच्या क्षपणकारक धुरक्याचा मध्यवर्ती वायू आहे, आणि सल्फ्युरिक आम्लात ऑक्सिडीकरण होऊन तो आम्लवर्षेचे प्रमुख कारण ठरतो. तो कोणताही कार्बन सांगाडा पुरवत नाही, आणि PAN मधील ॲसेटाइल गट हायड्रोकार्बनमधूनच यावा लागतो, म्हणून कितीही सल्फर डायऑक्साइड असला तरी तो हा रेणू उभा करू शकत नाही. PAN हा वायुप्रदूषक आहे एवढेच आठवून सर्वात परिचित प्रदूषक वायूंकडे हात जाणाऱ्या उमेदवाराला पकडणारा हाच पर्याय आहे.
• (2)कार्बन मोनोऑक्साइड आणि अस्थिर सेंद्रिय संयुगे — हा सर्वात काळजीपूर्वक रचलेला चुकीचा पर्याय आहे, कारण अस्थिर सेंद्रिय संयुगे खरोखरच प्रकाशरासायनिक धुरक्याच्या रसायनशास्त्राचा भाग आहेत आणि ऑक्सिडीकारक मुक्त मूलके तयार करणाऱ्या साखळी अभिक्रियेत कार्बन मोनोऑक्साइडही भाग घेतो. या जोडीत उणीव आहे ती नायट्रोजनची. PAN म्हणजे पेरोक्सीअसेटाइल नायट्रेट; त्यातील नायट्रेट गट ऐच्छिक नाही, आणि नायट्रोजनची ऑक्साइडे नसतील तर पेरोक्सीअसेटाइल मूलकाला जोडून घ्यायला काहीच उरत नाही व PAN तयारच होऊ शकत नाही. जो उमेदवार पर्याय तपासताना 'धुरक्यात कोणते प्रदूषक असतात' या सर्वसाधारण जाणिवेऐवजी संयुगाच्या नावाशी ताडून पाहतो, त्याला ही उणीव तत्काळ दिसते.
• (4)ओझोन आणि कण — हा पर्याय PAN बरोबर आढळणाऱ्या दोन प्रदूषकांची नावे देतो, तो तयार करणाऱ्या दोन घटकांची नव्हे. भूपृष्ठीय ओझोन स्वतःच द्वितीयक प्रदूषक असून तो PAN तयार करणाऱ्या त्याच प्रकाशरासायनिक प्रणालीतून तयार होतो — सूर्यप्रकाशात नायट्रोजन ऑक्साइडे व हायड्रोकार्बन्स यांच्या अभिक्रियेची ही दोन्ही सहउत्पादने आहेत, पूर्वगामी व उत्पादन नव्हेत. कण हा तरंगत्या घन व द्रव कणांचा भौतिक वर्ग आहे आणि या संश्लेषणात तो अभिक्रियाकारक म्हणून मुळीच भाग घेत नाही. हा पर्याय निवडणे म्हणजे प्रदूषक ज्यांच्या सोबतीने आढळतो त्यांची आणि तो ज्यांच्यापासून बनतो त्यांची गल्लत करणे.

वायुप्रदूषकांचे प्राथमिक व द्वितीयक असे दोन वर्ग पडतात. प्राथमिक प्रदूषक स्रोतातून थेट बाहेर पडतो — कार्बन मोनोऑक्साइड, सल्फर डायऑक्साइड, नायट्रोजनची ऑक्साइडे, न जळलेली हायड्रोकार्बन्स, धूर व धूळ. द्वितीयक प्रदूषक वातावरणातच प्राथमिक प्रदूषकांच्या परस्पर अभिक्रियांतून तयार होतो, आणि बहुधा त्या अभिक्रिया सूर्यप्रकाशाने चालवल्या जातात; भूपृष्ठीय ओझोन व पेरोक्सीअसेटाइल नायट्रेट ही याची दोन प्रमाणित उदाहरणे आहेत. त्यांना जन्म देणारी प्रणाली म्हणजे प्रकाशरासायनिक धुरके. सूर्यप्रकाश नायट्रोजन डायऑक्साइडचे विघटन करतो आणि सुटलेला ऑक्सिजन अणू ओझोन तयार करतो; हवेतील हायड्रोकार्बन्सचे मुक्त मूलकांच्या साखळीतून ऑक्सिडीकरण होऊन अल्डिहाइडे आणि नंतर पेरोक्सीअसेटाइल मूलके तयार होतात; आणि ती मूलके नायट्रोजन डायऑक्साइडशी जोडली जाऊन PAN देतात. या प्रक्रियेला प्रखर सूर्यप्रकाश, उबदार तापमान आणि अभिक्रियाकारक साचून राहू देणारी शांत हवा लागते, म्हणून प्रकाशरासायनिक धुरके हा ऊन असलेल्या व वाहतुकीने भरलेल्या शहरांचा धोका आहे, आणि रासायनिक दृष्ट्या ते ऑक्सिडीकारक मिश्रण आहे. याच्या विरुद्ध जुने लंडन प्रकारचे धुरके ठेवून पाहणे उपयुक्त आहे : ते कोळशाच्या धुरातून व सल्फर डायऑक्साइडमधून थंड, दमट, धुक्याच्या हवेत तयार होत असे आणि रासायनिक दृष्ट्या क्षपणकारक होते. या दोन धुरक्यांत नाव सामायिक आहे आणि इतर जवळजवळ काहीच नाही — ऋतू वेगळे, हवामान वेगळे, रसायनशास्त्र वेगळे आणि उपायही वेगळे.

पर्यावरणीय रसायनशास्त्रावरील एमपीएससीचे प्रश्न बहुधा प्रदूषकाचे नाव, त्याचा वर्ग आणि तो कशापासून बनतो ही तिन्ही माहिती एकत्र तपासतात, आणि चुकीचे पर्याय त्याच शेजारच्या रसायनशास्त्रातील खऱ्या नावांनी भरलेले असतात. इथे लक्षात ठेवण्याजोगी सर्वात उपयोगी युक्ती अशी की संयुगाचे नावच त्याच्या घटकांची यादी देते : 'नायट्रेट' म्हणजे नायट्रोजनचा स्रोत लागणार, आणि 'ॲसेटाइल' म्हणजे कार्बन सांगाडा म्हणजे हायड्रोकार्बनचा स्रोत लागणार. ही एकच तपासणी तिन्ही चुकीचे पर्याय एका फटक्यात बाद करते — पर्याय (1) मध्ये कार्बन नाही, पर्याय (2) मध्ये नायट्रोजन नाही, आणि पर्याय (4) मध्ये उत्पादनेच घटक म्हणून दिली आहेत. दुसरी उपयुक्त सवय म्हणजे प्रत्येक प्रदूषकासाठी 'तो प्राथमिक की द्वितीयक' हे ठरवून ठेवणे, कारण द्वितीयक प्रदूषक कधीच स्रोतातून थेट बाहेर पडत नाही आणि म्हणून तो दुसऱ्या द्वितीयक प्रदूषकाचा घटकही असू शकत नाही.

• पेरोक्सीअसेटाइल नायट्रेट म्हणजे PAN हा द्वितीयक प्रदूषक असून तो सूर्यप्रकाशाच्या उपस्थितीत नायट्रोजनची ऑक्साइडे व हायड्रोकार्बन्स यांच्या अभिक्रियेतून वातावरणातच तयार होतो; तो कोणत्याही स्रोतातून थेट बाहेर पडत नाही.
• PAN आणि भूपृष्ठीय ओझोन ही प्रकाशरासायनिक म्हणजेच लॉस एंजेलिस प्रकारच्या धुरक्याची दोन खुणेची उत्पादने आहेत; हे ऑक्सिडीकारक धुरके उबदार, ऊन असलेल्या व शांत वाऱ्याच्या दिवशी वाहतुकीने भरलेल्या शहरांवर तयार होते.
• PAN डोळ्यांना तीव्र जळजळ देणारा असून वनस्पतींसाठी विषारी आहे आणि तो पानांच्या खालच्या बाजूला कांस्यवर्णी किंवा काचेसारखी चकाकी आणणारा वैशिष्ट्यपूर्ण परिणाम घडवतो.
• कमी तापमानाला PAN अधिक स्थिर असतो, म्हणून तो लांब अंतरापर्यंत वाहून जाऊ शकतो आणि ज्या शहराने त्याचे पूर्वगामी घटक निर्माण केले त्याच्यापासून खूप दूर जाऊन नायट्रोजनची ऑक्साइडे सोडतो.
• लंडन प्रकारचे धुरके याच्या नेमके उलट आहे : कोळसा जाळण्यातून येणाऱ्या धुराचे व सल्फर डायऑक्साइडचे हे क्षपणकारक धुरके सूर्यप्रकाशात नव्हे तर थंड, दमट व धुक्याच्या परिस्थितीत तयार होते.

• PAN वायुप्रदूषक आहे एवढेच आठवून सर्वात परिचित प्रदूषक वायूंची जोडी निवडणे; संयुगाच्या नावातील 'नायट्रेट' व 'ॲसेटाइल' हे दोन गट कोणते घटक अपरिहार्य आहेत हे थेट सांगतात
• अस्थिर सेंद्रिय संयुगे धुरक्याच्या रसायनशास्त्रात असतात म्हणून त्यांची कोणतीही जोडी PAN तयार करेल असे मानणे; नायट्रोजनचा स्रोत नसेल तर PAN तयारच होत नाही
• ओझोन हा PAN चा पूर्वगामी घटक समजणे; दोन्ही एकाच प्रकाशरासायनिक प्रणालीची सहउत्पादने आहेत, एक दुसऱ्यापासून बनत नाही
• प्रकाशरासायनिक धुरके व लंडन प्रकारचे धुरके एकच समजणे — पहिले उन्हात तयार होणारे ऑक्सिडीकारक आहे, दुसरे थंड दमट हवेत तयार होणारे क्षपणकारक

वायुप्रदूषणावरील एमपीएससीचे प्रश्न बहुधा तीन रूपांत येतात : याच प्रश्नासारखा 'हा प्रदूषक कशापासून तयार होतो' असा थेट प्रश्न, प्रदूषकाला त्याच्या स्रोताशी किंवा परिणामाशी जोडणारा जोड्यांचा प्रश्न, आणि प्रदूषक प्राथमिक की द्वितीयक हे ठरवायला सांगणारा वर्गीकरणाचा प्रश्न. यावर चालणारी तयारी म्हणजे प्रत्येक महत्त्वाच्या प्रदूषकासाठी चार गोष्टी एकत्र लक्षात ठेवणे : तो प्राथमिक की द्वितीयक, त्याचा स्रोत किंवा पूर्वगामी घटक, त्याचा आरोग्य व वनस्पतींवरील ठळक परिणाम, आणि तो कोणत्या प्रकारच्या धुरक्याशी जोडलेला आहे. रासायनिक नाव दिलेले असेल तेव्हा त्या नावाचेच घटकांत विभाजन करण्याची सवय विशेष उपयोगी ठरते, कारण अनेक प्रश्नांत नावातच उत्तर दडलेले असते आणि तेवढ्याने रसायनशास्त्र आठवण्याची गरजही उरत नाही.

या प्रश्नाशी थेट संबंधित मागील PYQ आढळला नाही.

• सराव प्रश्न — प्रत्यक्ष विचारलेला प्रश्न नाही

  खालीलपैकी कोणती जोडी प्रकाशरासायनिक धुरक्यातील दोन द्वितीयक प्रदूषकांची आहे ?

  • (a)सल्फर डायऑक्साइड आणि धूर
  • (b)भूपृष्ठीय ओझोन आणि पेरोक्सीअसेटाइल नायट्रेट
  • (c)कार्बन मोनोऑक्साइड आणि न जळलेली हायड्रोकार्बन्स
  • (d)शिसे आणि तरंगते कण

  उत्तर(b) भूपृष्ठीय ओझोन आणि पेरोक्सीअसेटाइल नायट्रेट — ही दोन्ही सूर्यप्रकाशात नायट्रोजनची ऑक्साइडे व हायड्रोकार्बन्स यांच्या अभिक्रियेतून वातावरणातच तयार होतात, म्हणून ती द्वितीयक प्रदूषक आहेत. सल्फर डायऑक्साइड, धूर, कार्बन मोनोऑक्साइड, न जळलेली हायड्रोकार्बन्स, शिसे व कण हे सर्व स्रोतातून थेट बाहेर पडणारे प्राथमिक प्रदूषक आहेत.

• सराव प्रश्न — प्रत्यक्ष विचारलेला प्रश्न नाही

  लंडन प्रकारचे धुरके आणि प्रकाशरासायनिक धुरके यांच्यातील मूलभूत रासायनिक फरक कोणता आहे ?

  • (a)लंडन प्रकारचे धुरके ऑक्सिडीकारक असते, तर प्रकाशरासायनिक धुरके क्षपणकारक असते
  • (b)लंडन प्रकारचे धुरके क्षपणकारक असते, तर प्रकाशरासायनिक धुरके ऑक्सिडीकारक असते
  • (c)दोन्ही ऑक्सिडीकारक असतात, फक्त ऋतू वेगळा असतो
  • (d)दोन्ही क्षपणकारक असतात, फक्त शहरे वेगळी असतात

  उत्तर(b) लंडन प्रकारचे धुरके क्षपणकारक असते, तर प्रकाशरासायनिक धुरके ऑक्सिडीकारक असते — पहिले कोळशाच्या धुरातून व सल्फर डायऑक्साइडमधून थंड, दमट व धुक्याच्या हवेत तयार होते, तर दुसरे उबदार, ऊन असलेल्या व शांत हवेत नायट्रोजन ऑक्साइडे व हायड्रोकार्बन्सपासून तयार होते आणि ओझोन व PAN ही त्याची खुणेची उत्पादने आहेत.