Contamination of Soil and Groundwater with Toxic Heavy Metals near Lapite Dumpsite in Ibadan, Nigeria

तकनीकी सारांश: इबादान, नाइजीरिया में लापिट डंपसाइट के पास मिट्टी और भूजल का विषाक्त भारी धातुओं से संदूषण

समस्या विवरण
विकासशील देशों में, विशेष रूप से इबादान, नाइजीरिया में, ठोस अपशिष्ट प्रबंधन (MSW) अनियंत्रित निपटान प्रथाओं के कारण महत्वपूर्ण पर्यावरणीय चुनौतियां प्रस्तुत करता है। लापिट डंपसाइट, एक खुला, बिना अस्तर (unlined) वाला स्थल है जो तेजी से बढ़ती शहरी आबादी की सेवा करता है, और इसमें पर्याप्त रोकथाम उपायों का अभाव है। फलस्वरूप, विषाक्त भारी धातुओं वाले लीचेट्स (leachates) के मिट्टी के मैट्रिक्स के माध्यम से अंतर्निहित जलभृतों (aquifers) और पास के आवासीय कुओं के पानी में रिसने का उच्च जोखिम है। जबकि पिछले अध्ययनों ने ऐसे वातावरण में भारी धातु संदूषण की पहचान की है, मिट्टी के प्रोफाइल (विभिन्न गहराइयों पर) और एक दशक में भूजल की गुणवत्ता पर दहन प्रक्रियाओं और दीर्घकालिक संचय के विशिष्ट प्रभाव का आकलन करने की आवश्यकता थी।

कार्यप्रणाली
इस अध्ययन में लापिट डंपसाइट और एक नियंत्रण स्थल (एक बॉटनिकल गार्डन जिसमें वर्जिन लैंड है) से एकत्र किए गए मिट्टी और पानी के नमूनों का तुलनात्मक विश्लेषण किया गया।

• नमूनाकरण समयरेखा: डेटा मई 2010 में एकत्र किया गया था और धातु सांद्रता में लौकिक परिवर्तनों का मूल्यांकन करने के लिए जुलाई 2020 में पुनः लिया गया।
• मिट्टी का नमूनाकरण: डंपसाइट के दस यादृच्छिक स्थानों से सॉइल ऑगर (soil auger) का उपयोग करके तीन गहराइयों (0–15 सेमी, 15–30 सेमी, और 30–45 सेमी) पर नमूने लिए गए। नियंत्रण नमूने बॉटनिकल गार्डन के दो स्थानों से लिए गए थे।
• पानी का नमूनाकरण: डंपसाइट के निकट स्थित आठ घरों से कुएं का पानी एकत्र किया गया।
• विश्लेषणात्मक प्रक्रियाएं:
  • भौतिक-रासायनिक: मिट्टी के pH को इलेक्ट्रोमेट्रिकल रूप से मापा गया, और कण आकार वितरण (particle size distribution) को बौयौकोस हाइड्रोमीटर विधि द्वारा निर्धारित किया गया।
  • पाचन (Digestion): मिट्टी के नमूनों को US EPA विधि 3050B का पालन करते हुए HNO3-HCl (1:3, v/v) का उपयोग करके पचाया गया। पानी के नमूनों को सांद्र नाइट्रिक एसिड के साथ पचाया गया।
  • मात्रा निर्धारण: क्रोमियम (Cr), कैडमियम (Cd), लेड (Pb), निकल (Ni), जिंक (Zn), कॉपर (Cu), और मैंगनीज (Mn) की सांद्रता का विश्लेषण शिमडत्सु AA-6200 फ्लेम एटॉमिक एब्जॉर्प्शन स्पेक्ट्रोफोटोमीटर का उपयोग करके किया गया।
  • सांख्यिकीय विश्लेषण: मिट्टी और पानी के धातु स्तरों के बीच संबंध स्थापित करने के लिए वर्णनात्मक सांख्यिकी (mean ± SD) और पियर्सन सहसंबंध गुणांक (Pearson's correlation coefficients) का उपयोग किया गया। जियोएक्युमुलेशन इंडेक्स ($I_{geo}$) का उपयोग प्रदूषण स्तरों को मापने के लिए किया गया।

मुख्य परिणाम

• मिट्टी की विशेषताएं: लापिट डंपसाइट की मिट्टी मुख्य रूप से रेतीली (73.2–87.2%) है, जो मिट्टी से भरपूर मिट्टी की तुलना में घुलित प्रदूषकों को रोकने की इसकी क्षमता को कम करती है। मिट्टी का pH 6.0 से 6.5 के बीच था, जो नियंत्रण स्थल के समान अम्लीय स्थितियों को दर्शाता है।
• मिट्टी में भारी धातु सांद्रता (2020):
  • अध्ययन में नियंत्रण स्थल की तुलना में डंपसाइट की मिट्टी में भारी धातुओं के उच्च स्तर पाए गए। सांद्रता का क्रम Mn > Zn > Cu > Pb > Cr > Ni > Cd रहा।
  • 2020 के लिए विशिष्ट औसत सांद्रता में शामिल हैं: Mn (1580 ± 21 µg/g), Zn (1520 ± 10 µg/g), Cu (710 ± 12 µg/g), Pb (120 ± 5 µg/g), Cr (30.1 ± 4.3 µg/g), Ni (28.4 ± 3.6 µg/g), और Cd (2.14 ± 1.1 µg/g)।
  • लौकिक रुझान (Temporal Trends): दस साल की अवधि में, धातु के स्तर विभिन्न डिग्री में बढ़े: Cr (19.4%), Cd (50.7%), Pb (7.5%), Ni (18.8%), Zn (1.33%), और Mn (3.0%)।
  • गहराई वितरण: आम तौर पर, धातु की सांद्रता ऊपरी मिट्टी (0–15 सेमी) में सबसे अधिक थी और गहराई के साथ जटिल परिवर्तन देखे गए, हालांकि कुछ धातुओं (Cr, Pb, Ni) की सांद्रता 2010 में 15–30 सेमी में अधिक देखी गई, जो संभावित रूप से जैविक मिश्रण (कैटरपिलर गतिविधि) या लीचिंग पैटर्न के कारण हो सकता है।
• भूजल संदूषण:
  • डंपसाइट के पास के कुएं के नमूनों में Cr, Pb, Ni, Zn, Cu, और Mn की उच्च सांद्रता पाई गई, जो विश्व स्वास्थ्य संगठन (WHO) के दिशानिर्देशों से अधिक है।
  • कैडमियम एकमात्र धातु थी जो पानी के नमूनों में डिटेक्शन लिमिट (0.001 µg/mL) से नीचे थी।
  • अधिकांश धातुओं के लिए मिट्टी के स्तर और कुएं के पानी के संबंधित स्तरों के बीच एक महत्वपूर्ण सकारात्मक सहसंबंध देखा गया, सिवाय लेड (Pb) के।
• प्रदूषण सूचकांक: जियोएक्युलेशन इंडेक्स ($I_{geo}$) ने संकेत दिया कि मिट्टी जिंक और कॉपर के लिए "अत्यधिक संदूषित", कैडमियम और लेड के लिए "मध्यम रूप से संदूषित", और मैंगनीज के लिए "असंदूषित से मध्यम रूप से संदूषित" थी।

महत्व और दावे
यह शोध पत्र दावा करता है कि लापिट डंपसाइट भारी धातु प्रदूषण का एक पुष्ट स्रोत है जो स्थानीय मिट्टी के प्रोफाइल और भूजल दोनों को प्रभावित कर रहा है। अध्ययन इस बात पर प्रकाश डालता है कि कचरे के अनियंत्रित दहन और डंपसाइट पर रोकथाम की कमी ने जहरीली धातुओं को जलभृतों में रिसने का कारण बनाया है।

लेखकों का निष्कर्ष है कि उचित प्रबंधन के बिना डंपसाइट का निरंतर उपयोग मानव स्वास्थ्य और पर्यावरण पर हानिकारक प्रभाव डालेगा। विशेष रूप से, भूजल का संदूषण इसे पीने के उद्देश्यों के लिए अस्वच्छ बनाता है। यह शोध डंपसाइट के आसपास निगरानी की तत्काल आवश्यकता को रेखांकित करता है ताकि मिट्टी से पानी में और उसके बाद अंतर्ग्रहण (ingestion) के माध्यम से मानव प्रणाली में भारी धातुओं के स्थानांतरण को रोका जा सके। ये निष्कर्ष इबादान में अनियंत्रित ठोस अपशिष्ट के कारण होने वाले दीर्घकालिक पर्यावरणीय क्षरण को समझने के लिए एक महत्वपूर्ण आधार (baseline) के रूप में कार्य करते हैं।