प्रकाश रासायनिक धुंध में सदैव होता है
- (a)ओज़ोन
- (b)एल्यूमीनियम आयन
- (c)फास्फोरस
- (d)मीथेन
सही उत्तर — (a) ओज़ोन। प्रकाश रासायनिक धुंध वह ऑक्सीकारक, सूर्य-प्रकाश-चालित धुंध है जो गर्म, शांत, धूप वाले दिनों में यातायात-भारी शहरों के ऊपर बनती है। इंजन के धुएँ से निकलने वाले नाइट्रोजन ऑक्साइड व वाष्पशील कार्बनिक यौगिकों को पराबैंगनी प्रकाश तोड़ देता है, और मुक्त हुए ऑक्सीजन परमाणु आणविक ऑक्सीजन के साथ मिलकर ओज़ोन, O3, बनाते हैं। अतः ओज़ोन कोई ऐसी चीज़ नहीं है जिसे कोई उत्सर्जित करता हो — यह वायु में ही निर्मित होने वाला एक द्वितीयक प्रदूषक है, और यह उस अभिक्रिया-शृंखला का अपरिवर्तनीय उत्पाद है जो इस प्रकार की धुंध को परिभाषित करती है। इसीलिए वायु-गुणवत्ता एजेंसियाँ भूमि-तल ओज़ोन को प्रकाश रासायनिक धुंध का चिह्नक मानती हैं: यदि यह रसायन-क्रिया हुई है, तो ओज़ोन वहाँ होगी। इसके साथ ही यही शृंखला पेरॉक्सीएसेटाइल नाइट्रेट (PAN), एल्डिहाइड व नाइट्रोजन डाइऑक्साइड भी उत्पन्न करती है, जिनमें से अंतिम इस धुंध को उसका भूरा रंग देता है।
- (b)एल्यूमीनियम आयन — एल्यूमीनियम आयन मृदा व जल-रसायन का विषय है, गैस-अवस्था वायुमंडलीय रसायन का नहीं। यह तब गतिशील होता है जब अम्ल-निक्षेपण मृदाओं व झीलों का pH घटाता है, यही कारण है कि यह वनों व मछलियों पर अम्ल-वर्षा की क्षति की चर्चाओं में प्रकट होता है। प्रकाश रासायनिक शृंखला — नाइट्रोजन ऑक्साइड, हाइड्रोकार्बन, सूर्य-प्रकाश — में कुछ भी किसी धातु धनायन को उत्पन्न या आवश्यक नहीं करता।
- (c)फास्फोरस — फास्फोरस जल-चक्र का शास्त्रीय प्रदूषक है, वायु का नहीं। अपमार्जकों, उर्वरक-अपवाह व सीवेज से आने वाला अतिरिक्त फास्फोरस झीलों व नदियों में यूट्रोफिकेशन व शैवाल-प्रस्फुटन को बढ़ावा देता है। नाइट्रोजन ऑक्साइड व हाइड्रोकार्बनों के बीच सूर्य-प्रकाश-चालित अभिक्रियाओं में, जो प्रकाश रासायनिक धुंध बनाती हैं, इसकी कोई भूमिका नहीं है।
- (d)मीथेन — सबसे लुभावना गलत उत्तर, क्योंकि मीथेन एक हाइड्रोकार्बन है और हाइड्रोकार्बन इस रसायन-क्रिया को भोजन देते हैं। परन्तु मीथेन उनमें सबसे कम अभिक्रियाशील है — इतनी कम कि वायुमंडलीय रसायनज्ञ धुंध-निर्माण का अध्ययन करते समय जान-बूझकर इसे अलग रखते हैं और 'गैर-मीथेन वाष्पशील कार्बनिक यौगिकों' के साथ काम करते हैं। मीथेन पृथ्वी पर हर जगह की वायु में मौजूद रहता है, धुंध में भी और उसके बाहर भी, अतः यह न तो प्रकाश रासायनिक धुंध की विशेषता बता सकता है और न ही इसके द्वारा उत्पन्न किया जा सकता है। यह एक ग्रीनहाउस गैस के रूप में मायने रखता है, धुंध के घटक के रूप में नहीं।
'धुंध' (smog) नाम से दो पूर्णतः भिन्न परिघटनाएँ बुलाई जाती हैं। शास्त्रीय अथवा लंदन धुंध अपचायक (reducing) है: यह कोयला जलाने वाले शहरों की ठंडी, नम शीतकालीन वायु में फँसा धुआँ व सल्फर डाइऑक्साइड है, और दिसंबर 1952 का लंदन का महान धुंध इसका परिभाषित प्रकरण है। प्रकाश रासायनिक अथवा लॉस एंजेलिस धुंध ऑक्सीकारक है: वाहन-निष्कासन से आने वाले नाइट्रोजन ऑक्साइड व वाष्पशील कार्बनिक यौगिक तेज़ सूर्य-प्रकाश से एक शृंखला में धकेले जाते हैं जो ओज़ोन, पेरॉक्सीएसेटाइल नाइट्रेट, एल्डिहाइड व नाइट्रोजन डाइऑक्साइड उत्पन्न करती है। प्राथमिक व द्वितीयक प्रदूषकों का भेद इसका मूल है — नाइट्रोजन ऑक्साइड व हाइड्रोकार्बन सीधे उत्सर्जित होते हैं (प्राथमिक), जबकि ओज़ोन व PAN बाद में वायुमंडल में ही निर्मित होते हैं (द्वितीयक)।
प्रश्न-वाक्य का शब्द 'सदैव' यहाँ काम करता है। यह पूछता है कि चारों में से कौन-सा एक अपरिवर्तनीय घटक है, अतः परीक्षा यह नहीं है कि 'क्या यह मौजूद हो सकता है' बल्कि यह कि 'क्या यह वह है जो रसायन-क्रिया अनिवार्यतः बनाती है'। ओज़ोन ही अकेला विकल्प है जो प्रकाश रासायनिक शृंखला का उत्पाद है; शेष तीनों पर्यावरण-विज्ञान के पूर्णतः भिन्न खंडों में बैठते हैं — एल्यूमीनियम आयन अम्लीकृत मृदा व जल में, फास्फोरस यूट्रोफिकेशन में, मीथेन ग्रीनहाउस बजट में। यहाँ दूसरी आदत जो बनानी चाहिए वह है क्षोभमंडलीय (tropospheric) ओज़ोन व समतापमंडलीय (stratospheric) ओज़ोन को अपने मन में अलग रखना। अणु समान है, परन्तु ज़मीन के निकट यह एक हानिकारक ऑक्सीकारक है जो श्वसन-मार्गों में सूजन उत्पन्न करता है और फसल-उपज घटाता है, जबकि पंद्रह से तीस किलोमीटर ऊपर यह वह ढाल है जो पराबैंगनी विकिरण अवशोषित करती है। परीक्षक इस भेद का लगातार लाभ उठाते हैं।
- प्रकाश रासायनिक धुंध तब बनती है जब नाइट्रोजन ऑक्साइड व वाष्पशील कार्बनिक यौगिक तेज़ सूर्य-प्रकाश में अभिक्रिया करते हैं, जिससे ओज़ोन, पेरॉक्सीएसेटाइल नाइट्रेट, एल्डिहाइड व नाइट्रोजन डाइऑक्साइड उत्पन्न होते हैं
- इस धुंध में ओज़ोन एक द्वितीयक प्रदूषक है — यह किसी स्रोत से उत्सर्जित नहीं होता, बल्कि वायु में ही निर्मित होता है
- पेरॉक्सीएसेटाइल नाइट्रेट (PAN) इस शृंखला का दूसरा हस्ताक्षर-उत्पाद है और एक शक्तिशाली नेत्र-जलनकारी है
- शास्त्रीय अथवा लंदन धुंध विपरीत प्रकार की है — अपचायक, ठंडी नम शीतकालीन वायु में धुएँ व सल्फर डाइऑक्साइड से बनी
- भूमि-तल ओज़ोन फेफड़ों व फसलों को क्षति पहुँचाती है; समतापमंडलीय ओज़ोन पृथ्वी को पराबैंगनी विकिरण से बचाती है — एक ही अणु के विपरीत महत्व
- भूमि-तल ओज़ोन को रक्षक ओज़ोन परत के समान मान लेना — एक प्रदूषक है, दूसरी एक ढाल
- यह मान लेना कि वाहन सीधे ओज़ोन उत्सर्जित करते हैं; वे इसके पूर्वगामी उत्सर्जित करते हैं, और शेष कार्य सूर्य-प्रकाश करता है
- प्रकाश रासायनिक धुंध को लंदन धुंध के साथ गड्ड-मड्ड करना — पहली ऑक्सीकारक है और सूर्य-प्रकाश चाहती है, दूसरी अपचायक है और ठंडी नम वायु व कोयले के धुएँ की माँग करती है
UPPSC इसे एक ही पंक्ति में पूछता है — धुंध में क्या होता है, या इसे क्या उत्पन्न करता है — और घटक को सीधे नाम देने की अपेक्षा करता है। UPSC ने यही रसायन-विज्ञान दोनों छोरों से पूछा है: प्रकाश रासायनिक धुंध के निर्माण के दौरान क्या उत्पन्न होता है (2003) और कौन-से पदार्थ अभिक्रिया कर इसे बनाते हैं (2013), अतः अभिकारकों व उत्पादों को एक ही समुच्चय के रूप में सीखें।
प्रकाश रासायनिक धुंध के निर्माण के दौरान निम्नलिखित में से कौन-सा उत्पन्न होता है?
- (a) हाइड्रोकार्बन
- (b) नाइट्रोजन ऑक्साइड
- (c) ओज़ोन
- (d) मीथेन
उत्तर(c) ओज़ोन
उन्नीस वर्ष पहले लगभग वही प्रश्न, और उसी गलत विकल्प के साथ — मीथेन। UPSC ने पूछा क्या उत्पन्न होता है, UPPSC ने पूछा सदैव क्या मौजूद होता है, और दोनों का उत्तर ओज़ोन है। यह जोड़ी दिखाती है कि ये पत्र किसी स्थिर तथ्य को कितनी शाब्दिक रूप से दोहराते हैं।
प्रकाश रासायनिक धुंध किनके बीच की अभिक्रिया का परिणाम है?
- (a) सूर्य-प्रकाश की उपस्थिति में NO₂, O₃ और पेरॉक्सीएसेटाइल नाइट्रेट
- (b) सूर्य-प्रकाश की उपस्थिति में CO, O₂ और पेरॉक्सीएसेटाइल नाइट्रेट
- (c) निम्न तापमान पर CO, CO₂ और NO₂
- (d) शाम को उच्च सांद्रता में NO₂, O₃ और CO
उत्तर(a) सूर्य-प्रकाश की उपस्थिति में NO₂, O₃ और पेरॉक्सीएसेटाइल नाइट्रेट
वही धुंध अभिक्रिया के पक्ष से, और यह उपयोगी स्मरण कि सूर्य-प्रकाश एक अपरिहार्य घटक है — यहाँ के दो गलत विकल्प ठीक इसलिए विफल होते हैं क्योंकि वे रसायन-क्रिया को निम्न तापमान पर या शाम को रखते हैं। 2022 के प्रश्न के साथ पढ़ने पर, यह शृंखला के अभिकारकों व उत्पादों दोनों को स्थिर करता है।
धुंध (smog) अनिवार्यतः किसकी वायुमंडलीय उपस्थिति के कारण होती है?
- (a) ऑक्सीजन व ओज़ोन
- (b) ओज़ोन व नाइट्रोजन
- (c) ऑक्सीजन व नाइट्रोजन
- (d) नाइट्रोजन व सल्फर के ऑक्साइड
उत्तर(d) नाइट्रोजन व सल्फर के ऑक्साइड
इसी विषय का पूर्वगामी पक्ष, और सीखने योग्य ठीक वही विरोधाभास। 2019 में UPPSC ने पूछा कि धुंध सामान्यतः किससे होती है और उत्तर ऑक्साइडों का नाम लेता है — प्रकाश रासायनिक प्रकार के लिए नाइट्रोजन, लंदन प्रकार के लिए सल्फर। 2022 में इसने पूछा कि प्रकाश रासायनिक धुंध में क्या होता है, और उत्तर वही ओज़ोन है जिसे वे नाइट्रोजन ऑक्साइड आगे चलकर बनाते हैं। कारण और उत्पाद, तीन वर्षों के अंतराल पर।
- अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं
पेरॉक्सीएसेटाइल नाइट्रेट (PAN), एक शक्तिशाली नेत्र-जलनकारी, विशिष्ट रूप से किससे जुड़ा है?
- (a)शास्त्रीय अथवा लंदन धुंध
- (b)प्रकाश रासायनिक धुंध
- (c)अम्ल वर्षा
- (d)समतापमंडलीय ओज़ोन क्षरण
उत्तर(b) प्रकाश रासायनिक धुंध — जब नाइट्रोजन ऑक्साइड व वाष्पशील कार्बनिक यौगिक सूर्य-प्रकाश में अभिक्रिया करते हैं तो PAN ओज़ोन के साथ-साथ बनता है, और यह इस धुंध-प्रकार के दो हस्ताक्षर द्वितीयक प्रदूषकों में से एक है।
- अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं
भूमि-तल ओज़ोन के बारे में निम्नलिखित में से कौन-सा कथन सही है?
- (a)यह डीज़ल इंजनों व तापीय विद्युत संयंत्रों द्वारा सीधे उत्सर्जित होती है
- (b)यह एक द्वितीयक प्रदूषक है जो नाइट्रोजन ऑक्साइड व वाष्पशील कार्बनिक यौगिकों के सूर्य-प्रकाश में अभिक्रिया करने पर बनता है
- (c)यह रासायनिक रूप से समतापमंडलीय ओज़ोन परत की ओज़ोन से भिन्न है
- (d)यह सतह पर लाभदायक है क्योंकि यह पराबैंगनी विकिरण को लोगों तक पहुँचने से पहले अवशोषित कर लेती है
उत्तर(b) यह एक द्वितीयक प्रदूषक है जो नाइट्रोजन ऑक्साइड व वाष्पशील कार्बनिक यौगिकों के सूर्य-प्रकाश में अभिक्रिया करने पर बनता है — कोई स्रोत इसे उत्सर्जित नहीं करता; अणु ओज़ोन परत के O3 के समान ही है, परन्तु सतह पर यह एक हानिकारक ऑक्सीकारक है।