UPPSC 2019 प्रारंभिक प्रश्नपत्र-I · प्रश्न 101 / 150

सही उत्तर — (D) नाइट्रोजन तथा सल्फर के ऑक्साइड। 'स्मॉग' शब्द smoke (धुआँ) व fog (कुहासा) का संयोजन है, जिसे बीसवीं सदी के आरंभ में लंदन के कोयला-जनित शीतकालीन कुहासों के लिए गढ़ा गया था, और यह अब दो भिन्न रासायनिक परिघटनाओं को कवर करता है — दोनों ही इस विकल्प में नामित ऑक्साइडों द्वारा संचालित हैं। शास्त्रीय या लंदन-प्रकार, जिसे गंधकीय (sulphurous) या अपचायक (reducing) स्मॉग भी कहते हैं, तब बनता है जब कोयला व भारी ईंधन-तेल ठंडी, नम, स्थिर हवा में जो तापमान-प्रतिलोमन (temperature inversion) द्वारा नीचे दबी होती है, सल्फर डाइऑक्साइड (SO2) व धुएँ के कण छोड़ते हैं; SO2 कुहासे की बूँदों में घुलकर सल्फ्यूरिक अम्ल में ऑक्सीकृत होता है, जो दिसंबर 1952 के लंदन के महान स्मॉग में हज़ारों की जान लेने वाला दमघोंटू भूरा-काला आवरण उत्पन्न करता है और जिसने ब्रिटेन के स्वच्छ वायु अधिनियम, 1956 को जन्म दिया। प्रकाश-रासायनिक या लॉस एंजेल्स-प्रकार, जिसे ऑक्सीकारी (oxidising) स्मॉग भी कहते हैं, तब बनता है जब नाइट्रोजन के ऑक्साइड (NO व NO2, जो तब उत्पन्न होते हैं जब दहन इतना गर्म हो कि वायुमंडलीय नाइट्रोजन जल जाए — मुख्यतः वाहन-इंजनों व बिजलीघरों में) वाष्पशील कार्बनिक यौगिकों के साथ प्रबल सूर्यप्रकाश में अभिक्रिया करते हैं, जिससे भू-स्तरीय ओज़ोन, परऑक्सीएसिटिल नाइट्रेट (PAN) व एल्डिहाइड बनते हैं, तथा इसकी विशिष्ट भूरी धुंध उत्पन्न होती है। दोनों परिवारों को साथ लें तो कारक-कारक ठीक-ठीक नाइट्रोजन व सल्फर के ऑक्साइड हैं। दिल्ली व राष्ट्रीय राजधानी क्षेत्र सर्दियों में दोनों मार्गों से एक साथ पीड़ित होते हैं — वाहनीय NOx, कोयला-आधारित SO2, फसल-अवशेष दहन, तथा एक शीत-कालीन प्रतिलोमन जो इन सबको फँसा लेता है।

• (a)ऑक्सीजन तथा ओजोन — ऑक्सीजन साफ शुष्क हवा का लगभग 21 प्रतिशत बनाती है और यह कोई प्रदूषक ही नहीं है। ओज़ोन स्मॉग की कहानी में ज़रूर आता है, परंतु तीर की गलत दिशा पर: प्रकाश-रासायनिक स्मॉग में भू-स्तरीय ओज़ोन एक द्वितीयक प्रदूषक है, जो नाइट्रोजन के ऑक्साइड व हाइड्रोकार्बन के अभिक्रिया करने के बाद बनता है। इसे कारण के रूप में नाम देना रसायन विज्ञान को उलट देता है।
• (b)ओजोन तथा नाइट्रोजन — आणविक नाइट्रोजन (N2) साफ हवा का लगभग 78 प्रतिशत है और सामान्य तापमान पर रासायनिक रूप से निष्क्रिय है — यह समस्या तभी बनती है जब किसी इंजन या भट्टी की ऊष्मा इसे नाइट्रोजन के ऑक्साइड में बदल देती है। एक ही शब्द का यह अंतर, 'नाइट्रोजन' बनाम 'नाइट्रोजन के ऑक्साइड', ठीक वही है जिसकी परीक्षा यह प्रश्न ले रहा है; और ओज़ोन, फिर से, स्मॉग का कारण नहीं, उत्पाद है।
• (c)ऑक्सीजन तथा नाइट्रोजन — ये दोनों गैसें मिलकर शुष्क वायुमंडल का लगभग 99 प्रतिशत हैं — ये साफ हवा ही हैं। यदि इनकी उपस्थिति स्मॉग उत्पन्न करती, तो हर किसी की हर साँस स्मॉग रही होती। यह विकल्प एक विशुद्ध परिभाषात्मक जाल है।

वायु-प्रदूषकों को प्राथमिक — सीधे उत्सर्जित, जैसे सल्फर डाइऑक्साइड, नाइट्रोजन के ऑक्साइड, कार्बन मोनोऑक्साइड व कणिकीय पदार्थ — या द्वितीयक के रूप में वर्गीकृत किया जाता है, जो वायुमंडल में प्राथमिक प्रदूषकों की परस्पर अभिक्रियाओं से बनते हैं, जैसे भू-स्तरीय ओज़ोन, परऑक्सीएसिटिल नाइट्रेट व सल्फ्यूरिक अम्ल एरोसॉल। स्मॉग वह दृश्य, स्वास्थ्य-हानिकारक मिश्रण है जो इससे परिणामित होता है। गंधकीय (लंदन) स्मॉग एक ठंडी, नम, सूर्यरहित परिघटना है जिसमें सल्फर डाइऑक्साइड व कालिख प्रधान होते हैं; प्रकाश-रासायनिक (लॉस एंजेल्स) स्मॉग एक गर्म, धूप वाली परिघटना है जिसमें नाइट्रोजन के ऑक्साइड व हाइड्रोकार्बन प्रधान होते हैं। एक तापमान-प्रतिलोमन — ठंडी सतही हवा के ऊपर बैठी गर्म हवा — वह मौसमी ढक्कन है जो किसी भी प्रकार को बिखरने के बजाय जमा होने देता है।

उत्तर तक पहुँचने का सबसे तेज़ रास्ता संघटन के आधार पर निष्कासन है। नाइट्रोजन व ऑक्सीजन साधारण हवा के दो मुख्य घटक हैं, इसलिए इनसे बना कोई भी विकल्प प्रदूषण नहीं, साफ हवा का वर्णन करता है — इससे तुरंत (c) समाप्त हो जाता है, और (a) व (b) दोनों कमज़ोर पड़ जाते हैं, क्योंकि दोनों आधे साफ हवा से बने हैं। जो शेष रहता है वह अग्रगामी-बनाम-उत्पाद (precursor-versus-product) भेद है: ओज़ोन विकल्प (a) व (b) में दिखता है, परंतु ओज़ोन प्रकाश-रासायनिक स्मॉग के भीतर बनता है, इसके लिए उत्तरदायी नहीं है। केवल विकल्प (d) ऐसे पदार्थों का नाम लेता है जो निर्विवाद रूप से उत्सर्जित प्रदूषक हैं और निर्विवाद रूप से दोनों स्मॉग परिवारों के चालक हैं। यह जाल उन अभ्यर्थियों पर काम करता है जिन्हें 'ओज़ोन स्मॉग में है' याद रहता है परंतु यह याद नहीं रहता कि अभिक्रिया किस दिशा में चलती है।

• 'स्मॉग' = smoke + fog; यह शब्द सबसे पहले बीसवीं सदी के आरंभ में लंदन के कोयला-धुएँ वाले शीतकालीन कुहासों पर लागू हुआ था।
• शास्त्रीय / लंदन / गंधकीय / अपचायक स्मॉग: सल्फर डाइऑक्साइड व धुएँ के कण, जो ठंडी, आर्द्र, स्थिर हवा में फँसे होते हैं। लंदन का महान स्मॉग (5-9 दिसंबर 1952) सीधे ब्रिटेन के स्वच्छ वायु अधिनियम, 1956 का कारण बना।
• प्रकाश-रासायनिक / लॉस एंजेल्स / ऑक्सीकारी स्मॉग: नाइट्रोजन के ऑक्साइड व वाष्पशील कार्बनिक यौगिक, प्रबल सूर्यप्रकाश द्वारा 'पकाए' गए, जिनसे भू-स्तरीय ओज़ोन, परऑक्सीएसिटिल नाइट्रेट (PAN, एक तीव्र नेत्र-अवशोषक) व एल्डिहाइड बनते हैं।
• भू-स्तरीय ओज़ोन एक द्वितीयक प्रदूषक है — कोई प्रत्यक्ष उत्सर्जन नहीं बल्कि स्मॉग-रसायन का उत्पाद, कभी भी प्रत्यक्ष कारण नहीं। समतापमंडलीय ओज़ोन, इसके विपरीत, सुरक्षात्मक है; वही अणु 'ऊँचाई पर अच्छा, निकट में बुरा' है।
• यही दोनों ऑक्साइड अम्लीय वर्षा भी उत्पन्न करते हैं: SO2 सल्फ्यूरिक अम्ल में, NOx नाइट्रिक अम्ल में। भारत का राष्ट्रीय स्वच्छ वायु कार्यक्रम 10 जनवरी 2019 को शुरू किया गया था, इस परीक्षा से ग्यारह महीने पहले।

• ओज़ोन को स्मॉग का कारण मान लेना — प्रकाश-रासायनिक मार्ग में यह एक उत्पाद है, और इसे कारण के रूप में नाम देने वाला कोई भी विकल्प रासायनिक रूप से उल्टा है।
• नाइट्रोजन गैस (N2, निष्क्रिय, हवा का 78 प्रतिशत) को नाइट्रोजन के ऑक्साइड (NO, NO2) के साथ भ्रमित करना — विकल्पों की शब्दावली ठीक इसी पर टिकी है।
• यह मान लेना कि सारा स्मॉग प्रकाश-रासायनिक होता है। लंदन-प्रकार गंधकीय है और ठंडी, नम, सूर्यरहित स्थितियों में बनता है, यही कारण है कि सही विकल्प को सल्फर का भी नाम लेना पड़ता है।

UPSC ने प्रकाश-रासायनिक स्मॉग को दोनों छोर से पूछा है — यह किन पदार्थों की अभिक्रिया है (2013) और यह क्या उत्पन्न करता है (2003) — जबकि UPPSC अधिक सीधा 'स्मॉग किस कारण होता है' पूछना पसंद करता है। दोनों स्मॉग-परिवारों को उनकी अग्रगामी-सूची व उत्पाद-सूची सहित याद कर लें, और इस प्रश्न का हर रूप कवर हो जाता है।

• अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं

  निम्नलिखित में से कौन-सा एक द्वितीयक वायु-प्रदूषक है ?

  • (a)सल्फर डाइऑक्साइड
  • (b)भू-स्तरीय ओज़ोन
  • (c)कार्बन मोनोऑक्साइड
  • (d)सीसा

  उत्तर(b) भू-स्तरीय ओज़ोन — यह किसी स्रोत से सीधे उत्सर्जित नहीं होती बल्कि तब वायुमंडल में बनती है जब नाइट्रोजन के ऑक्साइड व वाष्पशील कार्बनिक यौगिक सूर्यप्रकाश में अभिक्रिया करते हैं; सल्फर डाइऑक्साइड, कार्बन मोनोऑक्साइड व सीसा सभी दहन या उद्योग से सीधे निकलने वाले प्राथमिक प्रदूषक हैं।

• अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं

  परऑक्सीएसिटिल नाइट्रेट (PAN), एक शक्तिशाली नेत्र-अवशोषक, विशेष रूप से निम्नलिखित में से किससे संबद्ध है ?

  • (a)शास्त्रीय या लंदन-प्रकार का स्मॉग
  • (b)प्रकाश-रासायनिक स्मॉग
  • (c)समतापमंडलीय ओज़ोन परत का क्षय
  • (d)झीलों का सुपोषण (यूट्रोफिकेशन)

  उत्तर(b) प्रकाश-रासायनिक स्मॉग — जब नाइट्रोजन के ऑक्साइड प्रबल सूर्यप्रकाश में वाष्पशील कार्बनिक यौगिकों से अभिक्रिया करते हैं, तो PAN ओज़ोन व एल्डिहाइड के साथ बनता है, और यही वह यौगिक है जो लॉस एंजेल्स-प्रकार के स्मॉग की विशिष्ट आँखों में चुभन के लिए उत्तरदायी है।