A Preliminary Demonstration of ATR-FTIR Spectroscopy of Red-wattled Lapwing (Vanellus indicus) Eggshells for Environmental Chemical Screening, Suggesting Microplastic-Associated Contamination, Indore, India
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि ATR-FTIR स्पेक्ट्रोस्कोपी इंदौर, भारत में रेड-वॉटल्ड लैपविंग के अंडों के लिए संभावित माइक्रोप्लास्टिक-जुड़े संदूषण की स्क्रीनिंग हेतु एक व्यवहार्य, गैर-विनाशकारी विधि है, जो प्रमुख कैल्साइट ढांचे के साथ सुसंगत एलिफैटिक C–H संकेतों का पता लगाकर इसे सिद्ध करता है।
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प्लास्टिक प्रदूषण को लंबे समय से महासागरों की समस्या के रूप में देखा जाता रहा है, जहाँ यह समुद्री जीवन का दम घोंटता है और विशाल भंवरों में तैरता रहता है। हालाँकि, ज़मीन पर भी वास्तविकता उतनी ही व्यापक है। हवा और पानी शहरों, खेतों और सड़कों से प्लास्टिक के छोटे-छोटे टुकड़ों को मिट्टी और धूल के माध्यम से रोज़मर्रा के वातावरण में ले आते हैं। ये कण केवल वहाँ पड़े नहीं रहते; वे अन्य प्रदूषकों से चिपक सकते हैं और खाद्य श्रृंखला में प्रवेश कर सकते हैं। वैज्ञानिकों ने इन प्लास्टिकों को पक्षियों के पेट और समुद्री पक्षियों के ऊतकों (tissues) में पाया है, लेकिन एक महत्वपूर्ण प्रश्न बना हुआ है: क्या यह संदूषण एक पक्षी के जीवन की शुरुआत तक पहुँचता है? पक्षी अंडे देते हैं, और इन अंडों के कवच (shells) एक कठोर, स्थिर खनिज से बने होते हैं जो पर्यावरण या मादा पक्षी से रसायनों को पकड़ सकते हैं। चूँकि चूजे निकलने के बाद अंडों के कवच अक्सर पीछे छोड़ दिए जाते हैं, इसलिए वे किसी जीवित जीव को नुकसान पहुँचाए बिना प्रदूषण की जाँच करने का एक दुर्लभ, गैर-आक्रामक तरीका प्रदान करते हैं। यदि वैज्ञानिक अंडे के कवच के रासायनिक हस्ताक्षर (chemical signature) को पढ़ सकें, तो वे देख सकते हैं कि क्या पक्षी का निवास स्थान प्लास्टिक के कचरे से संतृप्त है।
मध्य भारत में, शोधकर्ताओं ने यह परीक्षण करने के लिए प्रयास किया कि क्या एक विशिष्ट स्कैनिंग तकनीक रेड-वॉटल्ड लैपविंग (Red-wattled Lapwing), जो कि एक सामान्य ज़मीन पर घोंसला बनाने वाला पक्षी है, के अंडों के कवच के रासायनिक इतिहास को पढ़ सकती है। ये पक्षी नग्न मिट्टी में साधारण गड्ढों में अपने अंडे देते हैं, जिसका अर्थ है कि अंडे के कवच अपने परिवेश की मिट्टी और धूल के सीधे संपर्क में रहते हैं। टीम ने इंदौर जिले के दो स्थानों से छोड़े गए कवचों को एकत्र किया: रौ नामक एक अर्ध-शहरी कस्बा और जम्ली नामक एक अर्ध-ग्रामीण गाँव। दोनों स्थलों को इसलिए चुना गया क्योंकि वे अनौपचारिक कचरा डंपों के करीब हैं, ऐसी जगहें जहाँ प्लास्टिक का कचरा अक्सर बिखरा हुआ और तत्वों के संपर्क में रहता है। शोधकर्ता यह देखना चाहते थे कि क्या वे ATR-FTIR स्पेक्ट्रोस्कोपी नामक विधि का उपयोग इन कवचों को स्कैन करने के लिए कर सकते हैं। यह तकनीक सामग्रियों के लिए एक 'फिंगरप्रिंट रीडर' की तरह काम करने हेतु, मौजूद रासायनिक बंधों (chemical bonds) के प्रकारों की पहचान करने के लिए नमूने पर इन्फ्रारेड प्रकाश डालती है। लक्ष्य यह सिद्ध करना नहीं था कि प्लास्टिक की उपस्थिति निश्चित है, बल्कि यह देखना था कि क्या कवचों में कोई ऐसा रासायनिक संकेत दिखता है जो प्लास्टिक संबंधी संदूषण की ओर इशारा करता हो, जिससे आगे के अधिक महंगे परीक्षणों की आवश्यकता का पता चल सके।
प्रक्रिया को अत्यधिक सावधानी के साथ शुरू किया गया ताकि नमूनों में कोई नया प्लास्टिक न जुड़े। शोधकर्ताओं ने सूती कपड़े और दस्ताने पहनकर, केवल उन्हीं कवच के टुकड़ों को एकत्र किया जो पहले ही फूट चुके थे या स्पष्ट रूप से त्याग दिए गए थे। उन्होंने कवचों को शुद्ध जल से धोया, आंतरिक झिल्ली (membrane) को हटा दिया जिसमें अपना स्वयं का जैविक पदार्थ होता है, और शेष कवच को पीसकर बारीक पाउडर बना दिया। इस पाउडर को फिर इन्फ्रारेड स्कैनर के नीचे रखा गया। परिणाम तत्काल और स्पष्ट थे। दोनों स्थानों के प्रत्येक कवच ने कैल्साइट (calcite) से एक प्रमुख संकेत दिखाया, जो उस कठोर संरचना का खनिज है जिससे अंडा बना होता है। इसने पुष्टि की कि कवच सुरक्षित थे और स्कैनिंग विधि इस प्रकार की जैविक सामग्री पर विश्वसनीय रूप से काम करती है।
खनिज के मजबूत संकेत के नीचे, स्कैनर ने सभी पंद्रह कवचों में एक मंद, सुसंगत संकेत का पता लगाया। यह संकेत कार्बन-हाइड्रोजन बंधों से आया था, जो एक प्रकार का रासायनिक संबंध है जो अंडे के प्राकृतिक प्रोटीन और पॉलीइथाइलीन एवं पॉलीप्रोपाइलीन जैसे कई सिंथेटिक प्लास्टिक दोनों में पाया जाता है। चूँकि संकेत बहुत कमजोर था और यह अंडे के अपने कारण भी हो सकता था, इसलिए शोधकर्ता यह दावा नहीं कर सके कि उन्होंने प्लास्टिक पा लिया है। हालाँकि, प्रत्येक कवच में इस संकेत की उपस्थिति, और इस तथ्य के साथ कि पास की मिट्टी और धूल में दृश्य सूक्ष्म-प्लास्टिक जैसे फाइबर और टुकड़े मौजूद थे, यह सुझाव देता है कि कवच वास्तव में अपने पर्यावरण से कुछ ग्रहण कर रहे थे। शोधकर्ताओं ने अन्य संभावनाओं को खारिज करने के लिए सावधानी बरती; उन्होंने अपने उपकरण ब्लैंक्स (equipment blanks) की जाँच की और वे साफ पाए, जिससे सिद्ध हुआ कि संकेत कवचों से आया था न कि प्रयोगशाला से। उन्होंने स्पेक्ट्रम में एक विशिष्ट बैंड की भी पहचान की जो शायद घिसे हुए प्लास्टिक के संकेत जैसा लग सकता था, लेकिन वह कैल्साइट खनिज का एक प्राकृतिक कंपन निकला, जिससे गलत अलार्म से बचा जा सका।
जब टीम ने दोनों स्थलों की तुलना की, तो उन्हें इस बारे में कुछ दिलचस्प पता चला कि संदूषण कैसे वितरित है। कार्बन-हाइड्रोजन संकेत की औसत मात्रा कस्बे और गाँव दोनों में लगभग समान थी, जो यह सुझाव देती है कि प्लास्टिक संबंधी प्रदूषण केवल शहरों की समस्या नहीं है बल्कि ग्रामीण क्षेत्रों में भी मौजूद है। हालाँकि, दोनों स्थानों के बीच संकेत की निरंतरता (consistency) में बड़ा अंतर था। गाँव में, संकेत एक कवच से दूसरे कवच तक बहुत एकसमान था। कस्बे में, संकेत व्यापक रूप से भिन्न था; कुछ कवचों में बहुत मजबूत संकेत था जबकि अन्य में कम। यह पैटर्न बताता है कि शहरीकरण वाले क्षेत्र में, प्रदूषण छितरा हुआ (patchy) है, संभवतः इसलिए क्योंकि कचरा असमान रूप से फेंका जाता है और हवा या पानी इसे कुछ घोंसलों तक ले जाता है लेकिन अन्य तक नहीं। इसके विपरीत, ग्रामीण स्थल में एक अधिक समान पृष्ठभूमि स्तर का अनुभव हुआ।
अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि इस इन्फ्रारेड तकनीक के साथ अंडों के कवच को स्कैन करना जंगली पक्षियों की निगरानी के लिए एक व्यवहार्य और व्यावहारिक तरीका है। हालाँकि वर्तमान परिणाम यह सिद्ध नहीं करते कि कवच पर प्लास्टिक है, लेकिन वे एक मजबूत संकेत देते हैं कि यह वहाँ हो सकता है। शोधकर्ता इस बात पर जोर देते हैं कि यह एक प्रारंभिक निष्कर्ष है, एक ऐसा संकेत जिसका पीछा विशिष्ट प्रकार के प्लास्टिक की पहचान करने वाले अधिक उन्नत उपकरणों के साथ किया जाना चाहिए। कस्बे के परिणामों में भिन्नता यह संकेत देती है कि प्रदूषण का प्रभाव अत्यधिक स्थानीयकृत हो सकता है, भले ही वह कम दूरी पर हो। अंडे के कवच को अपने पर्यावरण के एक निष्क्रिय रिकॉर्डर (passive recorder) के रूप में मानकर, यह कार्य यह निगरानी करने के लिए एक नया द्वार खोलता है कि स्थलीय प्रदूषण कैसे फैलता है और सबसे ज़मीन से जुड़े पक्षियों को भी कैसे प्रभावित करता है।
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