Disproportionate Contributions of Baseflow to Nitrogen and Phosphorus Export in an Agricultural Watershed of Southwest China

नदी में पानी शायद ही कभी केवल जमीन से बहकर आने वाला वर्षा जल होता है। जब आसमान साफ भी हो, तब भी एक निरंतर धारा अक्सर बहती रहती है, जो उस पानी से पोषित होती है जो जमीन में गहराई तक समा गया है और धीरे-धीरे सतह की ओर वापस आ रहा है। यह छिपा हुआ प्रवाह, जिसे 'बेसफ्लो' (baseflow) कहा जाता है, एक जलसंभर (watershed) के लिए एक धीमी, स्थिर धड़कन की तरह कार्य करता है, जो तूफान बीत जाने के बहुत बाद भी मिट्टी से घुले हुए पदार्थों को नदी में ले जाता है। दशकों से, वैज्ञानिकों और नीति निर्माताओं ने दृश्यमान, तेजी से बहने वाले पानी पर अपना ध्यान केंद्रित किया है जो भारी बारिश के दौरान पहाड़ियों से नीचे की ओर बहता है, यह मानते हुए कि यही सतही अपवाह (surface runoff) झीलों और नदियों में प्रदूषण के पीछे का मुख्य कारण है। उन्होंने वर्षों तक उर्वरकों और पशु अपशिष्ट को इन तूफानी घटनाओं के दौरान बह जाने से रोकने की कोशिश में समय बिताया है। हालाँकि, सतह पर केंद्रित इस ध्यान ने एक महत्वपूर्ण प्रश्न अनुत्तरित छोड़ दिया है: कितना प्रदूषण चुपचाप, दृष्टि से ओझल होकर, भूमिगत रूप से यात्रा कर रहा है और धीरे-धीरे हमारे जलमार्गों में रिस रहा है?

चीन के युन्नान प्रांत के उत्तरी भाग में, एरहाई झील नामक एक बड़ी मीठे पानी की झील वर्षों से जल गुणवत्ता की समस्याओं से जूझ रही है। यह झील गहन खेती से घिरी हुई है, जहाँ फसलें और पशुधन आय के मुख्य स्रोत हैं। जबकि आसपास की भूमि नाइट्रोजन और फास्फोरस जैसे पोषक तत्वों का एक प्रमुख स्रोत है, जो हानिकारक शैवाल प्रस्फुटन (algae blooms) का कारण बन सकते हैं, शोधकर्ता पूरी तरह से यह नहीं समझ पाए थे कि ये पोषक तत्व झील तक कैसे पहुँचते हैं। वैज्ञानिकों की एक टीम ने एरहाई झील में बहने वाली सबसे बड़ी नदी, मिजू नदी की जांच करने के लिए हाथ बढ़ाया, ताकि यह देखा जा सके कि क्या यह छिपा हुआ भूमिगत प्रवाह प्रदूषण में उम्मीद से कहीं अधिक बड़ी भूमिका निभा रहा है। वे यह जानना चाहते थे कि क्या स्थिर, धीमी गति वाला पानी, तेज, तूफानी पानी की तुलना में पोषक तत्वों का असमान रूप से अधिक हिस्सा ले जा रहा है, और किन कारकों द्वारा यह गति संचालित हो रही है।

इन प्रश्नों का उत्तर देने के लिए, शोधकर्ताओं ने दस वर्षों का डेटा (2015 से 2024 तक) एकत्र किया, जिसमें नदी के दैनिक प्रवाह और पानी में पोषक तत्वों के मासिक स्तर को ट्रैक किया गया। उन्हें एक चुनौती का सामना करना पड़ा क्योंकि वे भूमिगत रूप से बहने वाले पानी को सीधे नहीं माप सकते थे। इसके बजाय, उन्होंने एक गणितीय उपकरण का उपयोग किया जिससे नदी के कुल प्रवाह को दो भागों में विभाजित किया जा सके: तेज, तूफानी पानी और धीमा, स्थिर बेसफ्लो। सटीकता सुनिश्चित करने के लिए कई अलग-अलग विधियों का परीक्षण करने के बाद, उन्होंने बेसफ्लो को अलग करने के लिए सबसे विश्वसनीय विधि का चयन किया। फिर उन्होंने केवल कृषि अपवाह पर ध्यान केंद्रित करने के लिए अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों (wastewater treatment plants) के योगदान को सावधानीपूर्वक घटाते हुए, एक सांख्यिकीय मॉडल का उपयोग करके यह अनुमान लगाया कि बेसफ्लो के साथ कितना नाइट्रोजन और फास्फोरस बह रहा है।

परिणामों ने एक आश्चर्यजनक असंतुलन का खुलासा किया। जबकि स्थिर भूमिगत प्रवाह नदी में बहने वाले कुल पानी का केवल लगभग 41 प्रतिशत था, यह कुल नाइट्रोजन के लगभग 44 प्रतिशत और कुल फास्फोरस के चौंकाने वाले 56 प्रतिशत को ले जाने के लिए जिम्मेदार था। इसका अर्थ है कि धीमी, छिपी हुई धारा, कुल पानी की मात्रा कम होने के बावजूद, फास्फोरस प्रदूषण के आधे से अधिक हिस्से को पहुँचा रही है। यह खोज इस सामान्य धारणा को चुनौती देती है कि फास्फोरस मुख्य रूप से भारी बारिश के दौरान मिट्टी के कणों से चिपके हुए यात्रा करता है। शोधकर्ता सुझाव देते हैं कि इस विशिष्ट वातावरण में, भूमिगत जल फास्फोरस को घोल रहा है और इसे इस तरह से अपने साथ ले जा रहा है जिससे यह नाइट्रोजन के समान व्यवहार करता है, जो स्वाभाविक रूप से घुला हुआ होता है।

इन पोषक तत्वों के भार को क्या संचालित करता है, इसे समझने के लिए, टीम ने वर्षा, तापमान, आर्द्रता और नदी में बहने वाले पानी की मात्रा जैसे विभिन्न कारकों के महत्व को रैंक करने के लिए एक परिष्कृत कंप्यूटर मॉडल का उपयोग किया। उन्होंने पाया कि सबसे शक्तिशाली चालक केवल नदी में बहने वाले पानी की कुल मात्रा थी, जो पोषक तत्वों के लिए भौतिक वाहक के रूप में कार्य करती है। अगला सबसे महत्वपूर्ण कारक पिछले कुछ दिनों में मिट्टी कितनी सूखी या गीली रही थी, इससे संबंधित था। बिना बारिश के कितने दिन बीत चुके थे, और पिछले एक सप्ताह के कुल जल घाटे (water deficit) की गणना, वे प्रमुख स्विच थे जिन्होंने यह निर्धारित किया कि भूजल में धोने के लिए कितना पोषक तत्व उपलब्ध था। आश्चर्यजनक रूप से, उस दिन की विशिष्ट मौसम संबंधी स्थितियाँ, जैसे कि सटीक तापमान या उस क्षण होने वाली बारिश की मात्रा, लंबे समय के इन पैटर्न की तुलना में बहुत कम महत्वपूर्ण थीं।

शायद सबसे महत्वपूर्ण खोज यह थी कि नाइट्रोजन और फास्फोरस को संचालित करने वाले कारक लगभग एक जैसे थे। कई अन्य वातावरणों में, ये दोनों पोषक तत्व बहुत अलग व्यवहार करते हैं, जहाँ नाइट्रोजन पानी में आसानी से चलता है और फास्फोरस मिट्टी से चिपक जाता है। लेकिन इस कृषि प्रधान जलसंभर के बेसफ्लो में, उनके मार्ग आपस में मिल गए। स्थिर भूमिगत प्रवाह ने फास्फोरस को घोल दिया, जिससे वह नाइट्रोजन के साथ कदम से कदम मिलाकर यात्रा करने लगा। यह सुझाव देता है कि इन दोनों प्रदूषकों को अलग-अलग समस्याओं और अलग-अलग कारणों के रूप में देखने का पारंपरिक दृष्टिकोण इस प्रकार के वातावरण के लिए गलत हो सकता है। इसके बजाय, दोनों पोषक तत्वों का संचलन एक ही हाइड्रोलॉजिकल लय द्वारा नियंत्रित होता है: पानी का कुल प्रवाह, सूखे के दौर का इतिहास और मिट्टी में नमी का संचय।

अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि ऐसे कृषि क्षेत्रों में जल गुणवत्ता का प्रबंधन करने के लिए सतह से परे देखना आवश्यक है। यदि लक्ष्य एरहाई जैसी झीलों की रक्षा करना है, तो रणनीतियों को केवल उन फ्लैश फ्लड (flash floods) को संबोधित करना चाहिए जो मिट्टी को बहा ले जाते हैं, बल्कि जमीन से रिसने वाले पोषक तत्वों के धीमे और निरंतर रिसाव को भी संबोधित करना चाहिए। शोधकर्ताओं ने पाया कि सरल, मापने योग्य संकेतक, जैसे कि लगातार सूखे दिनों की गिनती करना और कुल जल घाटे को ट्रैक करना, यह संकेत देने के लिए प्रारंभिक चेतावनी के रूप में कार्य कर सकते हैं कि कब पोषक तत्वों के प्रदूषण का जोखिम अधिक है। यह समझने के माध्यम से कि छिपा हुआ प्रवाह प्रदूषण में एक प्रमुख योगदानकर्ता है, और कि नाइट्रोजन और फास्फोरस इस छिपे हुए मार्ग में एक साथ चल रहे हैं, जल प्रबंधक इन महत्वपूर्ण जलीय संसाधनों की रक्षा के लिए अधिक प्रभावी, एकीकृत रणनीतियाँ विकसित कर सकते हैं।