Pollution Characteristics and Health Risks of Heavy Metals in Groundwater of a Chemical Industrial Park

तकनीकी सारांश: एक रासायनिक औद्योगिक पार्क के भूजल में भारी धातुओं की प्रदूषण विशेषताएँ और स्वास्थ्य जोखिम

समस्या विवरण
उत्पादन और भंडारण प्रक्रियाओं के दौरान भारी धातुओं के संभावित रिसाव के कारण रासायनिक औद्योगिक पार्क भूजल संसाधनों और मानव स्वास्थ्य के लिए महत्वपूर्ण जोखिम पैदा करते हैं। जबकि पिछले अध्ययनों ने प्रदूषण विशेषताओं और स्रोतों का विश्लेषण करने के लिए विभिन्न सांख्यिकीय विधियों का उपयोग किया है, पारंपरिक स्वास्थ्य जोखिम मूल्यांकन अक्सर निश्चित एक्सपोजर मापदंडों पर निर्भर करते हैं, जो भारी धातुओं के संयुक्त विषाक्त प्रभावों या एक्सपोजर परिदृश्यों में निहित अनिश्चितता को समझाने में विफल रहते हैं। इसके अलावा, प्रदूषकों के गतिशील विकास और विशिष्ट क्षेत्रीय संदर्भों के प्रति एक्सपोजर मापदंडों की अनुकूलन क्षमता के संबंध में स्थानीयकृत डेटा का अभाव है। यह अध्ययन भारी धातु प्रदूषण को व्यवस्थित रूप से चित्रित करने, स्रोतों की पहचान करने और अनिश्चितता को ध्यान में रखते हुए एक मजबूत स्वास्थ्य जोखिम मूल्यांकन करने के लिए दक्षिणी चीन के एक रासायनिक औद्योगिक पार्क की जांच करके इन कमियों को दूर करता है।

कार्यप्रणाली
यह शोध दक्षिणी चीन के एक रासायनिक औद्योगिक पार्क में आयोजित किया गया था, जिसकी विशेषता ऊपरी क्रीटेशियस और क्वाटर्नरी स्तर (strata) है जहाँ भूजल पश्चिम से पूर्व की ओर बहता है।

• नमूनाकरण और विश्लेषण: कुल 127 भूजल नमूनों को एकत्र किया गया और 11 भारी धातुओं (Fe, Mn, Al, Zn, Co, Ni, Pb, Cu, Cd, As, और Tl) के लिए विश्लेषण किया गया।
• प्रदूषण मूल्यांकन: अध्ययन ने GB/T 14848-2024 के क्लास III मानकों के विरुद्ध प्रदूषण स्तर का मूल्यांकन करने के लिए सिंगल-फैक्टर पोल्यूशन इंडेक्स और नेमेरो कॉम्प्रिहेन्सिव पोल्यूशन इंडेक्स का उपयोग किया। स्थानिक वितरण को ArcGIS 10.8 में इनवर्स डिस्टेंस वेटिंग (IDW) इंटरपोलेशन का उपयोग करके मैप किया गया।
• स्रोत पहचान: भारी धातुओं के बीच आंतरिक सहसंबंधों को मापने के लिए पियर्सन कोरिलेशन विश्लेषण का उपयोग किया गया, जिससे सामान्य स्रोतों या भू-रासायनिक आत्मीयता (geochemical affinities) की पहचान करने में मदद मिली।
• स्वास्थ्य जोखिम मूल्यांकन: अध्ययन ने मौखिक अंतर्ग्रहण (oral ingestion) के माध्यम से गैर-कार्सिनोजेनिक और कार्सिनोजेनिक जोखिमों का आकलन करने के लिए संयुक्त राज्य अमेरिका पर्यावरण संरक्षण एजेंसी (USEPA) मॉडल को मोंटे कार्लो सिमुलेशन के साथ जोड़ा। इस दृष्टिकोण ने अनिश्चितता को ध्यान में रखने के लिए एक्सपोजर मापदंडों (जैसे, पानी का सेवन, शरीर का वजन, एक्सपोजर अवधि) के लिए संभाव्यता वितरण (probability distributions) का निर्माण किया, विशेष रूप से वयस्कों और नाबालिगों दोनों के लिए जोखिमों का मूल्यांकन किया।

प्रमुख परिणाम

• प्रदूषण विशेषताएँ: आयरन (Fe) ने उच्चतम औसत सांद्रता (12.16 mg/L) प्रदर्शित की, जिसके बाद मैंगनीज (Mn) और एल्युमीनियम (Al) का स्थान रहा। कॉपर (Cu) को छोड़कर, सभी विश्लेषित भारी धातुओं की औसत सांद्रता GB/T 14848-2024 के क्लास III पेयजल मानकों से अधिक थी। क्षेत्र के लिए नेमेरो कॉम्प्रिहेन्सिव पोल्यूशन इंडेक्स 42.78 था, जो गंभीर समग्र प्रदूषण को दर्शाता है। Fe, Al, Tl, Pb, और Ni को गंभीर रूप से प्रदूषित वर्गीकृत किया गया, जबकि Cd और Co ने मामूली प्रदूषण दिखाया।
• स्थानिक वितरण: Fe, Mn, Al, और Tl पूरे अध्ययन क्षेत्र में उच्च सांद्रता के साथ वितरित थे। इसके विपरीत, Cd, Co, Ni, और Pb ने उत्तर-मध्य क्षेत्र में स्थानीय हॉटस्पॉट प्रदर्शित किए, जबकि दक्षिणी और पूर्वी भागों में कम सांद्रता देखी गई। पूर्व-मध्य क्षेत्र में कई प्रदूषकों के अध्यारोपण (superposition) के कारण सबसे गंभीर प्रदूषण का अनुभव किया गया।
• स्रोत सहसंबंध: पियर्सन कोरिलेशन विश्लेषण ने Zn, Al, Cd, Ni, और Co वाले एक दृढ़ सकारात्मक सहसंबंध समूह का खुलासा किया (सहसंबंध गुणांक आम तौर पर >0.8), जो एक सामान्य उत्पत्ति या समान भू-रासायनिक आत्मीयता का सुझाव देता है। Mn ने अधिकांश तत्वों के साथ महत्वपूर्ण सकारात्मक सहसंबंध दिखाया, जो प्रवास और संवर्धन (enrichment) में एक "लिंकिंग" कारक के रूप में कार्य करता है। लेड (Pb) ने अन्य धातुओं के साथ कमजोर सहसंबंध प्रदर्शित किया, जो एक विशिष्ट स्रोत या संवर्धन तंत्र को इंगित करता है।
• स्वास्थ्य जोखिम मूल्यांकन:
  • गैर-कार्सिनोजेनिक जोखिम: वयस्कों के लिए औसत हजार्ड इंडेक्स (HI) 5.39 और नाबालिगों के लिए 2.25 था, जो दोनों ही सुरक्षा सीमा 1 से अधिक हैं। वयस्कों को नाबालिगों की तुलना में अधिक जोखिम का सामना करना पड़ा। मैंगनीज (Mn) और कोबाल्ट (Co) को गैर-कार्सिनोजेनिक जोखिम के प्राथमिक चालक के रूप में पहचाना गया।
  • कार्सिनोजेनिक जोखिम: वयस्कों के लिए औसत टोटल कार्सिनोजेनिक रिस्क (TCR) 0.501 और नाबालिगों के लिए 0.210 था। जबकि औसत मान "ध्यान देने योग्य" सीमा (1×10⁻⁶ से 1×10⁻⁴) के भीतर थे, वयस्कों के लिए अधिकतम TCR 1.33 तक पहुँच गया, जो सुरक्षा सीमा को पार कर गया। एल्युमीनियम (Al) को कार्सिनोजेनिक जोखिम के मुख्य चालक कारक के रूप में पहचाना गया।

महत्व और दावे
लेखक कहते हैं कि यह अध्ययन भारी धातुओं द्वारा क्षेत्रीय भूजल प्रदूषण के लक्षित रोकथाम, प्रबंधन और उपचार के लिए एक वैज्ञानिक आधार प्रदान करता है। मोंटे कार्लो सिमुलेशन को USEPA मॉडल के साथ एकीकृत करके, अनुसंधान गतिशील प्रदूषण निगरानी और स्थानीयकृत एक्सपोजर मापदंडों के अंशांकन (calibration) के संबंध में पारंपरिक मूल्यांकनों की कमियों को दूर करता है। विशिष्ट ड्राइविंग कारकों (गैर-कार्सिनोजेनिक जोखिमों के लिए Mn और Co; कार्सिनोजेनिक जोखिमों के लिए Al) की पहचान और स्थानिक हॉटस्पॉट्स का सीमांकन भविष्य के शासन के लिए सटीक लक्ष्य प्रदान करता है। इसके अलावा, सहसंबंध विश्लेषण अध्ययन क्षेत्र में भारी धातुओं की स्रोत विशेषताओं को स्पष्ट करता है, जो रासायनिक औद्योगिक पार्कों के भीतर अधिक प्रभावी स्रोत ट्रेसिंग और प्रदूषण नियंत्रण रणनीतियों का समर्थन करता है।