Assessment of PFAS Mobility in Soil–Groundwater Systems Based on Adsorption Characteristics

हमारे पैरों के नीचे, मिट्टी और पानी के बीच की सीमा एक स्थिर दीवार नहीं बल्कि एक गतिशील फिल्टर है, एक जटिल क्षेत्र जहाँ रसायन पृथ्वी से मिलते हैं और या तो चिपक जाते हैं या बह जाते हैं। दशकों से, वैज्ञानिक समझते आए हैं कि इस क्षेत्र के माध्यम से प्रदूषकों की गति तीन मुख्य चीजों पर निर्भर करती है: रासायनिक अणु का स्वयं का आकार, उस मिट्टी की बनावट और संरचना जिससे वह गुजरता है, और उसे ले जाने वाले पानी का रसायन। जब कोई पदार्थ भारी या चिपचिपा होता है, तो वह मिट्टी में फंस जाता है; जब वह हल्का या मिट्टी द्वारा प्रतिकर्षित होता है, तो वह भूजल की ओर तेजी से बढ़ता है। प्रदूषकों के फैलने का यह मौलिक नियम है। हालाँकि, 'पर- और पॉलीफ्लोरोअल्काइल सब्सटेंस' (PFAS) के रूप में ज्ञात सिंथेटिक रसायनों के एक वर्ग ने इस तस्वीर को जटिल बना दिया है। ये "फॉरएवर केमिकल्स" (हमेशा रहने वाले रसायन) हैं जिनका उपयोग नॉनस्टिक कुकवेयर से लेकर वाटरप्रूफ कपड़ों तक सब कुछ बनाने में किया जाता है, जो अपने टूटने या नष्ट होने का विरोध करने की क्षमता के लिए प्रसिद्ध हैं। क्योंकि वे विघटित नहीं होते हैं, इसलिए जमीन के माध्यम से उनकी यात्रा सार्वजनिक स्वास्थ्य के लिए एक गंभीर चिंता का विषय है, फिर भी, वे कितनी तेजी से चलते हैं, या वे कितनी दूर तक यात्रा करेंगे, इसका सटीक अनुमान लगाना कठिन रहा है, विशेष रूप से तब जब जिस पानी से वे यात्रा कर रहे हैं वह शुद्ध नहीं है बल्कि प्राकृतिक लवणों और खनिजों से भरा हुआ है।

दक्षिण कोरिया के शोधकर्ताओं की एक टीम ने वास्तविक दुनिया की स्थितियों में विभिन्न प्रकार के PFAS के व्यवहार को देखकर इन चरों को सुलझाने का प्रयास किया। उन्होंने केवल साफ पानी में रसायनों का परीक्षण नहीं किया, जैसा कि अक्सर प्रयोगशाला अध्ययनों में किया जाता है, बल्कि इसके बजाय वास्तविक भूजल स्रोतों से एकत्र किए गए पानी का उपयोग किया जिसमें प्राकृतिक आयनों के विभिन्न स्तर मौजूद थे। उन्होंने तीन अलग-अलग गहराइयों से ली गई मिट्टी का भी परीक्षण किया: ऊपरी परत, मध्य परत और गहरी परत, यह देखने के लिए कि पृथ्वी की बदलती प्रकृति रसायनों की गति को कैसे प्रभावित करती है। उनका लक्ष्य यह निर्धारित करना था कि रसायन मिट्टी में फंस जाएंगे या नीचे की ओर बहते रहेंगे, और यह देखना था कि क्या पानी का प्रकार या मिट्टी की गहराई एक महत्वपूर्ण अंतर पैदा करती है।

शोधकर्ताओं ने शून्य से तीस सेंटीमीटर, तीस से साठ सेंटीमीटर, और साठ से नब्बे सेंटीमीटर की गहराइयों से मिट्टी के नमूने लेना शुरू किया। उन्होंने पाया कि मिट्टी की ऊपरी परत जैविक पदार्थों से समृद्ध थी, जो कई रसायनों के लिए स्पंज की तरह कार्य करती है, जबकि गहरी परतों में इस जैविक सामग्री की मात्रा काफी कम थी। उन्होंने इन मिट्टियों को बहुत छोटे कार्बन चेन से लेकर बहुत लंबे कार्बन चेन वाले विभिन्न PFAS यौगिकों वाले पानी के साथ मिलाया। साफ पानी में, परिणाम एक अनुमानित पैटर्न का पालन करते थे: PFAS अणु का कार्बन चेन जितना लंबा होगा, उसके मिट्टी से चिपकने की संभावना उतनी ही अधिक होगी। हालाँकि, छोटे कार्बन चेन वाले संस्करण, लगभग बिल्कुल भी नहीं टिक पाए। लेकिन जब शोधकर्ताओं ने साफ पानी को वास्तविक भूजल से बदल दिया, तो कहानी बदल गई। भूजल में घुले हुए लवणों और खनिजों की उपस्थिति ने रसायनों को थामे रखने की मिट्टी की क्षमता को कम कर दिया। यह प्रभाव छोटे-श्रृंखला (short-chain) वाले PFAS के लिए सबसे नाटकीय था, जो और भी अधिक गतिशील हो गए, और बिना किसी प्रतिरोध के मिट्टी से होकर फिसल गए।

मिट्टी की गहराई भी उतनी ही महत्वपूर्ण साबित हुई जितनी कि पानी का रसायन। ऊपरी परत की मिट्टी, जिसमें उच्च जैविक सामग्री थी, कुछ रसायनों की गति को धीमा करने में सक्षम थी, जो एक अस्थायी अवरोध के रूप में कार्य करती थी। हालाँकि, जैसे-जैसे शोधकर्ताओं ने गहराई में देखा, यह सुरक्षात्मक क्षमता लुप्त हो गई। सबसे गहरे मिट्टी के नमूनों में, रसायन लगभग उतनी ही स्वतंत्रता से चले जैसे कि वे खुले पानी में चलते, उन्हें रोकने के लिए बहुत कम चीजें थीं। यह सुझाव देता है कि एक बार जब कोई प्रदूषक समृद्ध मिट्टी की ऊपरी परत को पार कर जाता है, तो वह पहले के अनुमान की तुलना में बहुत तेजी से और बहुत दूर तक यात्रा कर सकता है, विशेष रूप से यदि वह लघु-श्रृंखला वाला यौगिक है। शोधकर्ताओं ने यह गणना की कि मिट्टी इन रसायनों के प्रवाह को कितना धीमा करेगी, और पाया कि जैसे-जैसे वे गहराई में गए, धीमा करने का प्रभाव तेजी से गिर गया, जिसका अर्थ है कि गहरी जमीन इन पदार्थों के प्रवास के विरुद्ध बहुत कम सुरक्षा प्रदान करती है।

यह देखने के लिए कि क्या मानव-निर्मित सामग्रियां इन रसायनों को पकड़ने में बेहतर काम कर सकती हैं, टीम ने कई कार्बन-आधारित सोखने वाले पदार्थों (sorbents) का परीक्षण किया, जिसमें सक्रिय कार्बन (activated carbon) और लकड़ी तथा भूसे से बने दो प्रकार के बायोचार शामिल थे। उन्होंने पाया कि सक्रिय कार्बन रसायनों को फँसाने में सबसे प्रभावी था, लेकिन इस शक्तिशाली सामग्री की भी सीमाएं थीं। जब उन्होंने दूषित स्थल से लिए गए पानी में इसका परीक्षण किया, तो सक्रिय कार्बन ने अधिकांश लंबी-श्रृंखला (long-chain) वाले PFAS को सफलतापूर्वक हटा दिया, लेकिन उसे लघु-श्रृंखला वाले संस्करणों के साथ संघर्ष करना पड़ा। कई दिनों के संपर्क के बाद भी, लघु-श्रृंखला वाले रसायनों का एक बड़ा हिस्सा पानी में ही बना रहा। यह इंगित करता है कि हालांकि इंजीनियर फिल्टर प्रदूषण को साफ कर सकते हैं, लेकिन वे इन रसायनों के सबसे गतिशील रूपों को गुजरने से रोकने के लिए पर्याप्त नहीं हो सकते हैं।

अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि जमीन के माध्यम से PFAS की गति एक सरल प्रक्रिया नहीं है बल्कि रसायन की संरचना, मिट्टी की गहराई और पानी के रसायन के बीच एक नाजुक संतुलन है। यह विचार कि ये रसायन सभी वातावरणों में एक ही तरह से व्यवहार करते हैं, गलत है; उनका व्यवहार पूरी तरह से बदल जाता है कि वे कहाँ हैं और वे किसके माध्यम से यात्रा कर रहे हैं। लघु-श्रृंखला वाले PFAS विशेष रूप से खतरनाक हैं क्योंकि उनके मिट्टी से चिपकने की संभावना कम होती है और भूजल में पाए जाने वाले प्राकृतिक लवणों द्वारा उन्हें आगे धकेले जाने की संभावना अधिक होती है। इसका अर्थ यह है कि संदूषण के जोखिम का आकलन करने के लिए, सामान्य धारणाओं पर भरोसा करने के बजाय, विशिष्ट प्रकार के रसायन, मिट्टी की गहराई और पानी की संरचना को देखना आवश्यक है। निष्कर्ष बताते हैं कि एक बार जब ये रसायन ऊपरी मिट्टी से आगे निकल जाते हैं, तो वे बहुत तेजी से और गहराई तक यात्रा कर सकते हैं, और मानक सफाई विधियों को इन 'फॉरएवर केमिकल्स' के सबसे गतिशील रूपों द्वारा पेश की जाने वाली विशिष्ट चुनौतियों के अनुकूल पुनर्मूल्यांकन करने की आवश्यकता हो सकती है।