Integrated Assessment of Potentially Toxic Elements Fluxes in Paddy Agroecosystems of Dry Zone: From Fertilizer Inputs to Soil Transformation and Grain-Level Bioaccumulation

श्रीलंका के सूखे, धूप से झुलसे मध्यवर्ती क्षेत्रों में, एक मौन स्वास्थ्य संकट ने अपनी पकड़ बना ली है। दशकों से, वे समुदाय जो पीढ़ियों से चावल की खेती कर रहे हैं, एक रहस्यमय प्रकार की गुर्दे की विफलता (किडनी फेलियर) से जूझ रहे हैं, जो मधुमेह या उच्च रक्तचाप जैसे सामान्य कारणों से नहीं लगती है। CKDu के रूप में स्थानीय रूप से ज्ञात इस स्थिति ने परिवारों को उनके मुख्य कमाने वाले सदस्यों से वंचित कर दिया है और स्थानीय अस्पतालों को थका दिया है। हालांकि इसका सटीक कारण अब भी रहस्य बना हुआ है, वैज्ञानिकों को लंबे समय से संदेह है कि जिस मिट्टी का उपयोग चावल उगाने के लिए किया जाता है, उसमें कोई छिपा हुआ खतरा हो सकता है। यह चिंता भारी धातुओं के एक समूह पर केंद्रित है—जैसे कैडमियम, लेड (सीसा) और आर्सेनिक—जो औद्योगिक स्रोतों या कृषि रसायनों से पर्यावरण में रिस सकते हैं। जब ये धातुएं मिट्टी में प्रवेश करती हैं, तो धान के खेत की अनूठी स्थितियां, जहाँ समय-समय पर पानी भरा और निकाला जाता है, उनके रासायनिक व्यवहार को बदल सकती हैं, जिससे पौधों द्वारा उन्हें अवशोषित करने की संभावना बढ़ सकती है। यदि चावल का दाना स्वयं इन विषाक्त पदार्थों का वाहक बन जाता है, तो जो लोग इसे प्रतिदिन खाते हैं, वे जीवन भर हानिकारक मात्रा का सेवन कर सकते हैं, जिससे दीर्घकालिक बीमारी हो सकती है।

शोधकर्ताओं की एक टीम ने इन विषाक्त तत्वों के पूर्ण सफर को ट्रैक करने के लिए एक अभियान शुरू किया, जो उर्वरक की थैली से लेकर चावल के दाने तक जाता है, ताकि वे संदूषण के मार्ग का मानचित्रण कर सकें। उन्होंने श्रीलंका के शुष्क क्षेत्र के चार विशिष्ट क्षेत्रों पर ध्यान केंद्रित किया, जिनमें से तीन किडनी रोग के हॉटस्पॉट के रूप में जाने जाते हैं और एक स्वच्छ संदर्भ बिंदु के रूप में कार्य करता है जहाँ यह बीमारी दुर्लभ है। वैज्ञानिकों ने केवल मिट्टी को ही नहीं देखा; उन्होंने उर्वरकों के नमूने एकत्र किए जिनका किसान उपयोग कर रहे थे, विभिन्न गहराइयों पर मिट्टी के नमूने, चावल के पौधों की जड़ें और कटाई के लिए तैयार परिपक्व दाने भी एकत्र किए। उनका लक्ष्य यह मापना था कि प्रत्येक चरण में इन विषाक्त धातुओं की कितनी मात्रा मौजूद थी और यह समझना था कि पौधे इन तत्वों को जमीन से हमारे भोजन तक कैसे पहुँचाते हैं।

जांच उर्वरक के साथ शुरू हुई, जो पोषक तत्व चक्र का शुरुआती बिंदु है। शोधकर्ताओं ने 'ट्रिपल सुपरफॉस्फेट' का विश्लेषण किया, जो फसल वृद्धि को बढ़ाने के लिए उपयोग किया जाने वाला एक सामान्य उर्वरक है, और पाया कि यह संदूषण का एक महत्वपूर्ण स्रोत है। इस विशिष्ट उर्वरक में कैडमियम, लेड और क्रोमियम का स्तर आश्चर्यजनक रूप से अधिक पाया गया, जो कृषि उपयोग के लिए सुरक्षित सीमाओं से कहीं अधिक है। वास्तव में, विश्लेषण ने दिखाया कि इस एक प्रकार के उर्वरक में यूरिया या पोटाश जैसे अन्य सामान्य उर्वरकों की तुलना में अधिक विषाक्त धातुएं थीं। डेटा से पता चला कि फॉस्फेट रॉक, जिसका उपयोग इस उर्वरक को बनाने के लिए किया जाता है, इन भारी धातुओं को खेतों में लाने वाली एक प्राथमिक वितरण प्रणाली के रूप में कार्य करता है, जो हर बार जब किसान इसे फैलाता है, तो इन धातुओं को पेश करता है।

एक बार जब ये धातुएं खेतों में प्रवेश कर गईं, तो शोधकर्ताओं ने देखा कि वे मिट्टी और पौधों में कैसे व्यवहार करती हैं। उन्होंने पाया कि संदूषण पूरे परिदृश्य में समान रूप से नहीं फैला है। एक स्थान, गिरंडुरुकोट्टे, सबसे अधिक प्रदूषित पाया गया, जहाँ मिट्टी के नमूनों में कैडमियम, लेड और अन्य धातुओं की उच्चतम सांद्रता देखी गई। उन्नत मैपिंग तकनीकों का उपयोग करते हुए, टीम ने खेतों के दृश्य प्रतिनिधित्व बनाए, जिन्होंने स्पष्ट रूप से उन "हॉटस्पॉट्स" को दिखाया जहाँ धातुओं का स्तर खतरनाक रूप से उच्च था। मिट्टी में ये उच्च-जोखिम वाले क्षेत्र सीधे तौर पर उन क्षेत्रों के अनुरूप थे जहाँ किडनी रोग सबसे अधिक प्रचलित है, जो भूमि और वहां रहने वाले लोगों के स्वास्थ्य के बीच एक सीधा संबंध सुझाते हैं।

अध्ययन ने फिर इन धातुओं का पीछा किया कि वे चावल के पौधों में कैसे जाते हैं। शोधकर्ताओं ने पाया कि चावल के पौधों की जड़ें पहली रक्षा पंक्ति के रूप में कार्य करती हैं, जो मिट्टी से धातुओं को अवशोषित करती हैं। परीक्षण की गई सभी विषाक्त तत्वों में, कैडमियम पौधों में प्रवेश करने के लिए सबसे अधिक उत्सुक था। यह लेड, आर्सेनिक या क्रोमियम की तुलना में मिट्टी से जड़ों में अधिक आसानी से चला गया। हालांकि, पौधे ने सारा हिस्सा खाने योग्य भाग में जाने नहीं दिया। जड़ों ने लेड और आर्सेसिक का एक बड़ा हिस्सा अपने पास रोक लिया, जिससे एक फिल्टर के रूप में कार्य हुआ जिसने इन विशिष्ट धातुओं को अनाज तक पहुँचने से रोका। लेकिन, कैडमियम अलग था। यह अत्यधिक गतिशील साबित हुआ, जो जड़ों से ऊपर चावल के दाने तक यात्रा करता है। डेटा ने एक स्पष्ट, सकारात्मक संबंध दिखाया: मिट्टी में जितना अधिक कैडमियम पाया गया, उतना ही अधिक वह चावल के दाने में पाया गया।

चावल के दाने में कैडमियम का यह संचलन एक महत्वपूर्ण खोज है। जबकि अंतिम चावल के दाने में लेड और अन्य धातुओं का स्तर अपेक्षाकृत कम था क्योंकि पौधों ने उन्हें रोक दिया था, कैडमियम ने एंडोस्पर्म (दाने का वह हिस्सा जिसे लोग खाते हैं) तक की यात्रा पूरी की। शोधकर्ताओं ने गणना की कि मिट्टी में कैडमियम की प्रत्येक इकाई के लिए, एक मापने योग्य मात्रा अंततः चावल में पहुँच जाती है। इसका अर्थ यह है कि भले ही मिट्टी का संदूषण कुछ मानकों के अनुसार कम लगे, फिर भी चावल स्वयं इतना धातु जमा कर सकता है जो समय के साथ स्वास्थ्य जोखिम पैदा करे। अध्ययन ने पुष्टि की कि उर्वरक इनपुट इस चक्र को चला रहे हैं, जिसमें ट्रिपल सुपरफॉस्फेट मुख्य स्रोत के रूप में कार्य कर रहा है जो अंततः खाद्य आपूर्ति तक पहुँचने वाले कैडमियम को लाता है।

कुल खतरे को समझने के लिए, टीम ने मिट्टी के पारिस्थितिक जोखिम का आकलन किया। उन्होंने धातुओं के प्रकार और मात्रा के आधार पर प्रत्येक स्थान के लिए एक जोखिम स्कोर की गणना की। हालांकि पर्यावरण के लिए समग्र जोखिम कम श्रेणी में था, लेकिन कैडमियम हर एक स्थान पर इस जोखिम स्कोर को संचालित करने वाला प्रमुख कारक था। ऐसा इसलिए है क्योंकि कैडमियम बहुत कम मात्रा में भी जीवित जीवों के लिए अत्यधिक विषाक्त होता है। शोधकर्ताओं ने उल्लेख किया कि हालांकि वर्तमान स्तर तत्काल पारिस्थितिक पतन का कारण नहीं बन सकते हैं, लेकिन उर्वरक अनुप्रयोग के माध्यम से कैडमियम का निरंतर जुड़ाव एक धीरे-धीरे बनता हुआ खतरा है। यह संचय प्रगतिशील है, जिसका अर्थ है कि प्रत्येक बुवाई के मौसम के साथ, मिट्टी इन विषाक्त पदार्थों से थोड़ी और अधिक भरती जाती है।

अध्ययन निष्कर्ष निकालता है कि किडनी रोग का मार्ग संभवतः इस उर्वरक-संचालित चक्र द्वारा निर्मित है। साक्ष्य एक ऐसी स्थिति की ओर इशारा करते हैं जहाँ किसान, अपने चावल की उपज को अधिकतम करने की चाह में, ऐसे उर्वरकों का उपयोग करते हैं जिनमें छिपे हुए अशुद्ध तत्व होते हैं। ये अशुद्धियाँ मिट्टी में जमा हो जाती हैं, जहाँ धान के गीले हालात उन्हें चावल के पौधों के लिए उपलब्ध कराते हैं। पौधे इन विषाक्त पदार्थों को छानते हैं, जिससे सबसे खतरनाक तत्व, कैडमियम, अनाज में प्रवेश कर जाता है। जो लोग इस चावल को खाते हैं, वे लगातार, कम मात्रा में इस धातु के संपर्क में आते हैं, जो वर्षों या दशकों में गुर्दों को नुकसान पहुँचा सकता है। शोधकर्ता इस बात पर जोर देते हैं कि यह केवल मिट्टी की समस्या नहीं है, बल्कि कृषि इनपुट की समस्या है। उनका सुझाव है कि इस चक्र को तोड़ने का सबसे प्रभावी तरीका उर्वरकों की गुणवत्ता को विनियमित करना है, विशेष रूप से फॉस्फेट-आधारित उत्पादों में कैडमियम की मात्रा को सीमित करके। जो चीज़ थैली में जाती है उसे नियंत्रित करके, अनाज में जहर की मात्रा को कम किया जा सकता है, जो इन खेती करने वाले समुदायों के स्वास्थ्य की रक्षा करने की दिशा में एक ठोस मार्ग प्रदान करता है।