Jet fuel variability propagates to aircraft particle emissions at the airport scale
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि प्रमाणित जेट ईंधन की संरचना में परिवर्तनशीलता, विशेष रूप से सुगंधित (एरोमैटिक), हाइड्रोजन और सल्फर की मात्रा, नियमित हवाई अड्डा संचालन के दौरान विमान के अल्ट्राफाइन कण उत्सर्जन को सीधे प्रभावित करती है, जो ईंधन संरचना को स्थानीय वायु गुणवत्ता में सुधार के लिए एक व्यवहार्य माध्यम के रूप में स्थापित करती है।
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हर बार जब कोई हवाई जहाज टैक्सी करता है, उड़ान भरता है या उतरता है, तो वह अपने पीछे धुएं की एक लकीर छोड़ जाता है जिसमें प्रदूषण के नन्हे, अदृश्य कण होते हैं। ये कण, जिन्हें अल्ट्राफाइन पार्टिकल्स (अतिसूक्ष्म कण) कहा जाता है, इतने छोटे होते हैं कि वे मानव फेफड़ों की गहराई तक जा सकते हैं और यहाँ तक कि रक्तप्रवाह में भी प्रवेश कर सकते हैं, जिससे हवाई अड्डों के पास रहने वाले समुदायों के स्वास्थ्य के लिए जोखिम पैदा होता है। वर्षों से, वैज्ञानिक जानते हैं कि जेट इंजनों द्वारा जलाया जाने वाला ईंधन इन कणों की संख्या कितनी होगी, इसका एक प्रमुख कारक है। नियंत्रित प्रयोगशाला सेटिंग्स में, शोधकर्ताओं ने देखा है कि विशिष्ट रासायनिक गुणों वाले ईंधन—विशेष रूप से वे जो एरोमैटिक यौगिकों (aromatic compounds) से भरपूर और हाइड्रोजन में कम हैं—अधिक कालिख (soot) पैदा करने की प्रवृत्ति रखते हैं, जबकि अधिक सल्फर वाले ईंधन अधिक वाष्पशील कण (volatile particles) उत्पन्न करते हैं जो इंजन के चलने के बाद निकास प्लूम (exhaust plume) में बनते हैं। हालाँकि, एक महत्वपूर्ण प्रश्न अनसुलझा रह गया था: क्या ये रासायनिक संबंध एक व्यस्त हवाई अड्डे की अव्यवस्थित और अप्रत्याशित वास्तविकता में भी सच साबित होते हैं? वास्तविक दुनिया में, इंजन अलग-अलग शक्ति स्तरों पर चलते हैं, पायलट अलग-अलग तरह से विमान उड़ाते हैं, और ईंधन स्वयं विभिन्न स्रोतों का एक मिश्रण होता है, जिससे यह बताना लगभग असंभव हो जाता है कि प्रदूषण में बदलाव ईंधन के कारण हुआ है या विमान को उड़ाने के तरीके के कारण।
जर्मन एयरोस्पेस सेंटर के शोधकर्ताओं की एक टीम ने स्कैंडिनेवियाई एयरलाइंस और कोपेनहेगन एयरपोर्ट के साथ मिलकर कोपेनहेगन एयरपोर्ट पर इस पहेली को सुलझाने का बीड़ा उठाया। उन्होंने रनवे और टर्मिनल के बीच विमानों के आवागमन वाले टैक्सीवे के बिल्कुल करीब, रनवे के पास एक मोबाइल प्रयोगशाला तैनात की। मई 2025 के दो सप्ताह के दौरान, उन्होंने लगभग 400 विमानों के गुजरने के दौरान उनके निकास (exhaust) को कैप्चर किया। 55 आने वाले विमानों के एक चुनिले समूह के लिए, टीम ने एक अनूठा कार्य किया: उन्होंने लैंडिंग के तुरंत बाद विमान के मुख्य टैंकों से सीधे ताजे ईंधन के नमूने एकत्र किए। इसने टीम को एक विशिष्ट विमान में मौजूद ईंधन की विशिष्ट रासायनिक संरचना को उस विमान द्वारा कुछ ही क्षण पहले उत्सर्जित किए गए प्रदूषण की सटीक मात्रा से जोड़ने की अनुमति दी। विमान के इंजन के प्रदर्शन के विस्तृत रिकॉर्ड के साथ इन ईंधन नमूनों को जोड़कर, शोधकर्ता उड़ान के अन्य सभी चरों (variables) से ईंधन के प्रभाव को अलग करने में सफल रहे।
अध्ययन ने पुष्टि की कि दैनिक हवाई अड्डे के संचालन की जटिलता के बीच भी जेट ईंधन की रासायनिक संरचना महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। शोधकर्ताओं ने एक स्पष्ट पैटर्न पाया: जब ईंधन में एरोमैटिक यौगिकों का स्तर अधिक होता था, तो इंजन अधिक नॉन-वोलाटाइल (गैर-वाष्पशील) कण, जो मूल रूप से कालिख (soot) हैं, उत्पन्न करते थे। इसके विपरीत, उच्च हाइड्रोजन सामग्री वाले ईंधनों के परिणामस्वरूप इन कालिख कणों की संख्या कम हुई। टीम ने यह भी पाया कि कणों की कुल संख्या, जिसमें वाष्पशील कण भी शामिल हैं जो निकास के बादल में बाद में बनते हैं, तब बढ़ जाती थी जब ईंधन में सल्फर की मात्रा अधिक होती थी। ये निष्कर्ष केवल सैद्धांतिक नहीं थे; डेटा ने दिखाया कि जैसे-जैसे ईंधन की एरोमैटिक सामग्री बढ़ती गई, कण उत्सर्जन भी एक मापने योग्य और अनुमानित तरीके से बढ़ता गया। यह तब भी सच रहा जब विमान वास्तविक दुनिया की स्थितियों में काम कर रहे थे, जिसमें हवा की बदलती गति, अलग-अलग पायलट व्यवहार और टैक्सीइंग के दौरान इंजन का कम शक्ति पर चलना शामिल था।
कुछ डेटा बिंदु सामान्य रुझान में पूरी तरह से फिट क्यों नहीं हुए, इसे समझने के लिए वैज्ञानिकों ने उन्नत रासायनिक विश्लेषण का उपयोग करके ईंधनों की आणविक संरचना की गहराई से जांच की। उन्होंने पाया कि जबकि अधिकांश ईंधन अपेक्षित नियमों का पालन करते थे, कुछ में विशिष्ट प्रकार के चक्रीय अणु (cyclic molecules) थे जिन्होंने उत्सर्जन परिणामों को बदल दिया। उदाहरण के लिए, एक ईंधन के नमूने में उम्मीद से अधिक उत्सर्जन दर देखी गई क्योंकि इसमें संतृप्त चक्रीय घटकों (saturated cyclic components) का एक अनूठा मिश्रण था जिसने इसकी हाइड्रोजन सामग्री को कम कर दिया था। एक अन्य नमूने ने टिकाऊ विमानन ईंधन (sustainable aviation fuel) मिश्रणों की उपस्थिति का संकेत दिया, जो पारंपरिक तेल से भिन्न स्रोतों से बनाए जाते हैं लेकिन उन्हें अभी भी सख्त सुरक्षा मानकों को पूरा करना होता है। रासायनिक संरचना में ये सूक्ष्म अंतर, जो नग्न आंखों से अदृश्य हैं और विशेष उपकरणों के बिना पता लगाना कठिन है, विमान के प्रदूषण आउटपुट को बदलने के लिए पर्याप्त थे।
इस कार्य के निहितार्थ हवाई अड्डों के आसपास वायु गुणवत्ता के भविष्य के लिए महत्वपूर्ण हैं। अध्ययन यह प्रदर्शित करता है कि ईंधन केवल एक सामान्य वस्तु नहीं है; यह एक ऐसा चर है जिसे प्रदूषण को कम करने के लिए मापा और प्रबंधित किया जा सकता है। शोधकर्ताओं का सुझाव है कि जेट ईंधन में एरोमैटिक और सल्फर की मात्रा कितनी होनी चाहिए, इसकी वर्तमान सीमाओं का पुनर्मूल्यांकन किया जाना चाहिए ताकि कण उत्सर्जन में और कमी लाई जा सके। ईंधन को इन विशिष्ट रासायनिक घटकों के कम होने के लिए परिष्कृत करके, या अधिक टिकाऊ विकल्पों को मिलाकर जिनमें स्वाभाविक रूप से इनकी कमी होती है, हवाई अड्डे आसपास के समुदायों के लिए वायु गुणवत्ता में वास्तविक सुधार देख सकते हैं। यह अध्ययन सिद्ध करता है कि एक प्रमुख अंतरराष्ट्रीय हवाई अड्डे के अराजक वातावरण में भी, ईंधन का रसायन विज्ञान उन अदृश्य प्रदूषण के बादलों को नियंत्रित करने के लिए एक शक्तिशाली माध्यम बना हुआ है जो विमान अपने पीछे छोड़ जाते हैं।
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