An assessment of the environmental sensitive geochemical anomalies in Cenozoic lignite deposits of Sonari, Barmer Basin, Rajasthan (India) using advanced technologies

पश्चिमी भारत के शुष्क परिदृश्य में, जमीन के बहुत नीचे एक ऐसी परत मौजूद है जो प्राचीन समुद्रों, बदलते महाद्वीपों और वनस्पति पदार्थ के ईंधन में बदलने की धीमी, शांत प्रक्रिया की कहानी कहती है। यह बाड़मेर बेसिन है, एक भूवैज्ञानिक अवसादन क्षेत्र जहाँ लाखों साल पहले, भूमि एक गीला, दलदली वातावरण थी जो जीवन से भरा हुआ था। समय के साथ, तलछट की परतों ने इस जैविक पदार्थ को दबा दिया, जिससे यह दबकर और गर्म होकर लिग्नाइट, यानी एक नरम, भूरे रंग के कोयले में बदल गया। हालांकि लिग्नाइट भारत जैसे विकासशील राष्ट्र के लिए एक मूल्यवान ऊर्जा स्रोत है, लेकिन यह केवल ईंधन का ढेर नहीं है। यह कार्बन, पानी और अन्य तत्वों का एक जटिल मिश्रण है जो इसकी संरचना के भीतर फंसा हुआ है। इनमें से कुछ तत्व हानिरहित हैं, लेकिन अन्य जहरीले हैं। जब कोयले का खनन, परिवहन या दहन किया जाता है, तो ये छिपे हुए घटक हवा, पानी और मिट्टी में निकल सकते हैं, जिससे आसपास के पौधों, जानवरों और लोगों के लिए जोखिम पैदा हो सकता है। किसी विशिष्ट कोयले के भंडार के भीतर वास्तव में क्या है, और वे तत्व आपस में कैसे जुड़े हुए हैं, इसे समझना इस संसाधन के उपयोग से होने वाले पर्यावरणीय प्रभाव के प्रबंधन के लिए आवश्यक है।

हाल ही में किए गए एक अध्ययन में, कई भारतीय संस्थानों के शोधकर्ताओं की एक टीम ने राजस्थान के बाड़मेर जिले के सोनारी लिग्नाइट खदान की ओर ध्यान आकर्षित किया। उनका लक्ष्य इस विशिष्ट भंडार का एक विस्तृत रासायनिक और भौतिक मानचित्र तैयार करना था। वे न केवल यह जानना चाहते थे कि यह कोयला कितनी ऊर्जा प्रदान कर सकता है, बल्कि यह भी कि कौन से विशिष्ट तत्व मौजूद हैं, उनकी मात्रा कितनी है, और वे चट्टान में किस प्रकार वितरित हैं। कोयले के ऊपरी हिस्से से लेकर निचले हिस्से तक का परीक्षण करके, वैज्ञानिकों का उद्देश्य इसके निर्माण के इतिहास को उजागर करना और यह अनुमान लगाना था कि बिजली संयंत्रों में उपयोग किए जाने पर या खदान में खुला छोड़ने पर यह कैसा व्यवहार करेगा।

शोधकर्ताओं ने खदान के कार्यशील चेहरों (working faces) से तिरपन अलग-अलग नमूने एकत्र करके शुरुआत की, जिसमें उन्होंने लगभग चौदह मीटर मोटी कोयले की परत (सीम) के पूर्ण ऊर्ध्द्यवत विस्तार को शामिल करने का ध्यान रखा, जो सतह से लगभग सत्तर से सौ मीटर नीचे स्थित है। उन्होंने इन नमूनों को उनके दृश्य स्वरूप के आधार पर चौदह मिश्रित बैंडों में वर्गीकृत किया, और प्रत्येक बैंड को विश्लेषण के लिए एक एकल प्रतिनिधि नमूने के रूप में माना। कोयला मुख्य रूप से स्तरित, मैट्रिक्स-युक्त परतों के रूप में दिखाई दिया, जो अधिकांशतः काले रंग का था, हालांकि एक बैंड में दृश्य राल (resin) मौजूद था। सूक्ष्मदर्शी के नीचे, टीम ने देखा कि कोयला मुख्य रूप से ह्यूमिनाइट (huminite) से बना था, जो कि वनस्पति ऊतकों से प्राप्त एक प्रकार का जैविक पदार्थ है, और इसने सामग्री के आधे से अधिक हिस्से का निर्माण किया। शेष भाग अन्य जैविक घटकों और अकार्बनिक खनिजों जैसे कि पाइराइट (एक चमकदार आयरन सल्फाइड जिसे अक्सर 'मूर्खों का सोना' कहा जाता है) और विभिन्न मिट्टी के खनिजों का छोटा हिस्सा था।

जब टीम ने रासायनिक संरचना का विश्लेषण किया, तो उन्होंने पाया कि लिग्नाइट मध्यम गुणवत्ता का है। इसमें वाष्पशील पदार्थ (volatile matter) की महत्वपूर्ण मात्रा है, जो वह गैस और वापर है जो कोयले के गर्म होने पर निकलता है, जिससे यह अपेक्षाकृत आसानी से प्रज्वलित हो जाता है। राख की मात्रा (ash content), जो जलने के बाद बचा हुआ गैर-दहनशील अवशेष है, अपेक्षाकृत कम थी, जिसका औसत लगभग तेरह प्रतिशत था। हालांकि, सल्फर की मात्रा मध्यम थी, जो एक महत्वपूर्ण कारक है क्योंकि सल्फर जलाने से ऐसी गैसें निकलती हैं जो अम्लीय वर्षा (acid rain) में योगदान दे सकती हैं। सबसे आश्चर्यजनक निष्कर्षों में से एक 'ट्रेस एलिमेंट्स' (trace elements) से संबंधित था—कोयले के भीतर दबे धातुओं और खनिजों की सूक्ष्म मात्रा। शोधकर्ताओं ने अपने निष्कर्षों की तुलना दुनिया भर में पाए जाने वाले भूरे कोयले की औसत संरचना से की और पाया कि सोनारी लिग्नाइट कुछ विशिष्ट तत्वों में असामान्य रूप से समृद्ध था।

कोबाल्ट, क्रोमियम, कॉपर, निकेल, वैनेडियम और जिंक की सांद्रता वैश्विक औसत से काफी अधिक थी। कुछ मामलों में, ये स्तर विश्व कोयले में पाए जाने वाले सामान्य स्तरों से लगभग चालीस गुना अधिक थे। उदाहरण के लिए, कोबाल्ट की मात्रा विश्व औसत से लगभग अड़तीस और आधा गुना अधिक पाई गई, जबकि जिंक आठ गुना अधिक था। अन्य तत्व जैसे टिन, वैनेडियम और निकेल भी सामान्य से कई गुना अधिक मात्रा में मौजूद थे। ये तत्व केवल चार्ट पर संख्याएं नहीं हैं; वे रासायनिक रूप से सक्रिय हैं। जब कोयला जलाया जाता है, तो ये धातुएं महीन कणों या उड़ने वाली राख (fly ash) के रूप में वायुमंडल में छोड़ी जा सकती हैं, जो जमीन या जल निकायों पर जमने से पहले लंबी दूरी तय कर सकती हैं। एक बार मुक्त होने के बाद, क्रोमियम और निकेल जैसे तत्व पौधों के लिए जहरीले हो सकते हैं, जिससे उनके विकास और प्रकाश संश्लेषण पर प्रभाव पड़ता है, जबकि लेड (सीसा) और कैडमियम जैसे अन्य तत्व मानव शरीर में जमा हो सकते हैं, जिससे तंत्रिका तंत्र और गुर्दे को नुकसान पहुँच सकता है।

अध्ययन ने यह भी खुलासा किया कि ये तत्व कोयले के भीतर कैसे बंधे हुए हैं। कुछ तत्व स्वयं जैविक वनस्पति पदार्थ से मजबूती से जुड़े हैं, जबकि अन्य पाइराइट, मिट्टी या कैल्साइट जैसे सूक्ष्म खनिज कणों के भीतर फंसे हुए हैं। शोधकर्ताओं ने पाया कि कोबाल्ट, क्रोमियम और जिंक जैसे तत्व काफी हद तक जैविक सामग्री या सल्फाइड खनिजों के साथ जुड़े हुए थे। यह अंतर महत्वपूर्ण है क्योंकि यह प्रभावित करता है कि ये तत्व कितनी आसानी से मुक्त हो सकते हैं। यदि कोई तत्व एक स्थिर खनिज कण के भीतर बंद है, तो वह खनन के दौरान वहीं रह सकता है, लेकिन यदि वह जैविक पदार्थ से जुड़ा है, तो वह दहन के दौरान अधिक आसानी से मुक्त हो सकता है। टीम ने इलाइट, कॉओलिनाइट, क्वार्ट्ज और जिप्सम जैसे विशिष्ट खनिजों की भी पहचान की, जिससे पुष्टि हुई कि कोयला ऐसे वातावरण में बना था जहाँ समुद्री जल ने तलछट को प्रभावित किया था, जिससे नमक और खनिज आए जो चट्टान का हिस्सा बन गए।

इन निष्कर्षों के निहितार्थ अत्यंत महत्वपूर्ण हैं। सोनारी लिग्नाइट भंडार ऊर्जा का एक प्रमुख स्रोत है, लेकिन इसकी अनूठी रासायनिक पहचान का अर्थ है कि इसके उपयोग के लिए सावधानीपूर्वक प्रबंधन की आवश्यकता है। कुछ जहरीली धातुओं के उच्च स्तर यह संकेत देते हैं कि यदि इस कोयले को उचित निस्पंदन (filtration) और प्रदूषण नियंत्रण के बिना जलाया जाता है, तो यह पर्यावरण में इन तत्वों की खतरनाक मात्रा छोड़ सकता है। अध्ययन इस बात पर प्रकाश डालता है कि कोयला एक समान पदार्थ नहीं है; इसकी संरचना कोयले की परत के ऊपरी हिस्से से निचले हिस्से तक बदलती रहती है, जिसका अर्थ है कि विभिन्न परतें अलग-अलग जोखिम पैदा कर सकती हैं। शोधकर्ताओं ने निष्कर्ष निकाला कि हालांकि कोयला एक मूल्यवान संसाधन है, लेकिन इसके निष्कर्षण और उपयोग के साथ इसके पर्यावरणीय संवेदनशीलता की गहरी समझ होनी चाहिए। यह जानकर कि चट्टान के भीतर वास्तव में क्या है और वे कैसे व्यवस्थित हैं, इंजीनियर और नीति निर्माता स्थानीय पारिस्थितिकी तंत्र और सार्वजनिक स्वास्थ्य की रक्षा के लिए बेहतर निर्णय ले सकते हैं, जिससे यह सुनिश्चित हो सके कि प्राप्त ऊर्जा की कीमत जीवित दुनिया के लिए एक अस्वीकार्य लागत के रूप में न चुकानी पड़े।