Enhancement of anthracene and chrysene biodegradation in contaminated agricultural soil through bacterial bioaugmentation and organic amendments

मिट्टी को अक्सर पौधों को थामे रखने वाले एक साधारण, निष्क्रिय माध्यम के रूप में देखा जाता है, लेकिन सतह के नीचे सूक्ष्म जीवन की एक हलचल भरी, अदृश्य दुनिया बसी होती है। ये नन्हे जीव इस ग्रह के प्राकृतिक सफाई दल हैं, जो उन जटिल रसायनों को तोड़ने में सक्षम हैं जो अन्यथा भूमि को जहरीला बना सकते हैं। इन प्रदूषकों में सबसे जिद्दी पॉलीसाइक्लिक एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन हैं, जो रसायनों का एक समूह है जो तब बनता है जब कार्बनिक पदार्थ जैसे तेल या लकड़ी का अधूरा दहन होता है। ये पदार्थ मिट्टी के कणों से मजबूती से चिपकने और टूटने में प्रतिरोध करने के लिए कुख्यात हैं, जो वर्षों तक बने रहते हैं और पारिस्थितिकी तंत्र के स्वास्थ्य के लिए खतरा पैदा करते हैं। हालांकि प्रकृति के पास इस तरह की गंदगी को साफ करने के अपने तरीके हैं, लेकिन यह प्रक्रिया अविश्वसनीय रूप से धीमी हो सकती है, विशेष रूप से जब मिट्टी अत्यधिक प्रदूषित हो। वैज्ञानिक लंबे समय से इस प्राकृतिक सुधार की गति बढ़ाने के तरीके खोज रहे हैं, ऐसे तरीकों का परीक्षण कर रहे हैं जो या तो मौजूदा मिट्टी के सूक्ष्मजीवों को भोजन देते हैं या नए, विशिष्ट सूक्ष्मजीवों को काम पर लगाते हैं।

कैमरून में कृषि भूमि पर केंद्रित एक हालिया अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने जांच की कि दो विशिष्ट, जिद्दी प्रदूषकों: एंथ्रासीन (anthracene) और क्राइसीन (chrysene) को हटाने की प्रक्रिया को सबसे अच्छी तरह से कैसे तेज किया जा सकता है। ये रसायन दूषित मिट्टी में सामान्य हैं और व्यापक हाइड्रोकार्बन प्रदूषण के संकेतक के रूप में कार्य करते हैं। टीम ने एक रणनीति का परीक्षण करने के लिए एक लक्ष्य निर्धारित किया जो दो दृष्टिकोणों को जोड़ती है: बायोऑगमेंटेशन (bioaugmentation), जिसमें प्रदूषकों को खाने के लिए डिज़ाइन किए गए बैक्टीरिया का एक विशिष्ट मिश्रण शामिल है, और बायोस्टिमुलेशन (biostimulation), जिसका अर्थ है उन बैक्टीरिया को बढ़ने और अधिक मेहनत करने के लिए प्रोत्साहित करने हेतु कार्बनिक पोषक तत्व डालना। उन्होंने एक नियंत्रित वातावरण में इन विधियों का परीक्षण किया जिसमें उच्च स्तर के इन रसायनों से कृत्रिम रूप से दूषित मिट्टी का उपयोग किया गया था। शोधकर्ता यह देखना चाहते थे कि क्या केवल बैक्टीरिया की टीम जोड़ना पर्याप्त था, या क्या खाद या पोल्ट्री खाद जैसे कार्बनिक पदार्थों से उन्हें खिलाना एक महत्वपूर्ण अंतर पैदा करेगा। उन्होंने यह भी तुलना की कि ये विधियां उस मिट्टी में कैसे काम करती हैं जिसे मौजूद जीवन को मारने के लिए स्टरलाइज़ (sterilized) किया गया था बनाम उस मिट्टी में जिसमें अभी भी अपने मूल, देशी सूक्ष्मजीव मौजूद थे।

प्रयोग में विभिन्न उपचारों के संयोजन के साथ दूषित मिट्टी का दस सप्ताह तक उपचार किया गया। कुछ भूखंडों में केवल बैक्टीरिया का मिश्रण दिया गया, अन्य में कम्पोस्ट या सूखे पोल्ट्री खाद जैसे कार्बनिक उर्वरक दिए गए, और कुछ में दोनों दिए गए। टीम ने मिट्टी की अम्लता, बैक्टीरिया की वृद्धि और सबसे महत्वपूर्ण रूप से, समय के साथ एंथ्रासीन और क्राइसीन की मात्रा कितनी कम हुई, इसकी निगरानी की। परिणामों ने दिखाया कि कुछ न करने से प्रदूषक लगभग पूरी तरह से अछूते रह गए, जिसमें एंथ्रासीन का दो प्रतिशत से भी कम और क्राइसीन का आधा प्रतिशत से भी कम अपने आप टूट पाया। इसने पुष्टि की कि बिना मदद के, मिट्टी की खुद को साफ करने की प्राकृतिक क्षमता इस स्तर के प्रदूषण के लिए अपर्याप्त थी।

जब शोधकर्ताओं ने बैक्टीरिया के उपचार पेश किए, तो स्थिति में सुधार हुआ, लेकिन वितरण की विधि बहुत मायने रखती थी। स्टरलाइज़ की गई मिट्टी में, केवल बैक्टीरिया जोड़ने से मामूली सुधार हुआ, जिससे एंथ्रासीन का लगभग बीस प्रतिशत और क्राइसीन का लगभग ग्यारह प्रतिशत हटा। हालांकि, जब बैक्टीरिया को कार्बनिक पोषक तत्वों से खिलाया गया, तो परिणाम नाटकीय रूप से बढ़ गए। सबसे प्रभावी संयोजन बैक्टीरिया का मिश्रण और पोल्ट्री खाद का जोड़ा था। इस परिदृश्य में, बैक्टीरिया ने एंथ्रासीन का लगभग चवालीस प्रतिशत और क्राइसीन का सैंतीस प्रतिशत हटाया। कम्पोस्ट ने भी मदद की, लेकिन यह पोल्ट्री खाद की तुलना में कम प्रभावी था, संभवतः इसलिए क्योंकि खाद ने सूक्ष्मजीवों को अधिक तुरंत उपलब्ध पोषक तत्व प्रदान किए।

गैर-स्टरलाइज़ मिट्टी में कहानी और भी सम्मोहक थी, जहाँ देशी सूक्ष्मजीव अभी भी जीवित और सक्रिय थे। यहाँ, प्राकृतिक मिट्टी का जीवन जोड़े गए बैक्टीरिया और पोषक तत्वों के साथ मिलकर काम करता है। पोल्ट्री खाद और बैक्टीरिया के मिश्रण का संयोजन सबसे शक्तिशाली उपकरण साबित हुआ, जिसने दस सप्ताह की अवधि के भीतर एंथ्रासीन का लगभग पचहत्तर प्रतिशत और क्राइसीन का छप्पन प्रतिशत हटाया। यह एक स्पष्ट प्रदर्शन था कि देशी सूक्ष्मजीव केवल दर्शक नहीं बल्कि सक्रिय भागीदार थे, जो पेश किए गए बैक्टीरिया के साथ तालमेल बिठाकर काम कर रहे थे। अध्ययन ने यह भी नोट किया कि जैसे-जैसे बैक्टीरिया ने काम किया, मिट्टी अधिक अम्लीय होती गई, जो एक संकेत है कि सूक्ष्मजीवों द्वारा रसायनों को तोड़ने के दौरान तीव्र चयापचय गतिविधि (metabolic activity) हो रही थी।

सभी परीक्षणों में एक सुसंगत पैटर्न उभरा: एंथ्रासीन हमेशा क्राइसीन की तुलना में टूटने में आसान रहा। यह अंतर अणुओं की भौतिक संरचना के कारण है। एंथ्रासीन की संरचना सरल है जिसमें कम रिंग हैं, जिससे यह अधिक घुलनशील और बैक्टीरिया के लिए सुलभ हो जाता है। क्राइसीन, जिसकी अधिक जटिल, चार-रिंग वाली संरचना है, अधिक हाइड्रोफोबिक है और मिट्टी से अधिक मजबूती से चिपक जाता है, जिससे सूक्ष्मजीवों के लिए इसे पहचानना और पचाना कठिन हो जाता है। इस कठिनाई के बावजूद, विशेष बैक्टीरिया और पोल्ट्री खाद के साथ खिलाने के संयुक्त दृष्टिकोण ने दोनों रसायनों के क्षरण को काफी तेज कर दिया।

अध्ययन निष्कर्ष निकालता है कि इन कठिन हाइड्रोकार्बन से दूषित मिट्टी को बहाल करने का सबसे प्रभावी तरीका केवल एक विधि पर निर्भर करना नहीं है, बल्कि उन्हें एकीकृत करना है। विशेष बैक्टीरिया को पेश करने के साथ पोल्ट्री खाद जैसे कार्बनिक संशोधनों को जोड़कर, मिट्टी की प्राकृतिक सफाई क्षमता को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाया जा सकता है। यह दृष्टिकोण कृषि भूमि के लिए एक टिकाऊ और व्यावहारिक समाधान प्रदान करता है, जो एक अपशिष्ट उत्पाद को एक संसाधन में बदल देता है जो पर्यावरण को ठीक करने में मदद करता है। निष्कर्ष बताते हैं कि उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में, जहाँ ऐसे कार्बनिक पदार्थ आसानी से उपलब्ध हैं, यह विधि औद्योगिक प्रदूषण से होने वाले नुकसान को उलटने और भूमि की उर्वरता की रक्षा करने के लिए एक प्रमुख रणनीति हो सकती है।