Monitoring Air Pollution Dynamics of NO2 and SO2 in Sri Lanka Using Sentinel-5P from 2019 to 2024

वायु प्रदूषण एक शांत, अदृश्य शक्ति है जो शहरों के स्वास्थ्य और पारिस्थितिक तंत्र की स्थिरता को आकार देती है, फिर भी दुनिया के कई हिस्सों में, हमारे पास इसे स्पष्ट रूप से देखने के उपकरण नहीं हैं। दशकों से, वैज्ञानिक सांस ली जाने वाली हवा को मापने के लिए ज़मीन पर आधारित स्टेशनों पर निर्भर रहे हैं, लेकिन ये भौतिक मॉनिटर बनाने और रखरखाव करने के लिए महंगे होते हैं, जिससे दुनिया के विशाल क्षेत्र डेटा से वंचित रह जाते हैं। हाल के वर्षों में, अंतरिक्ष से एक नया दृष्टिकोण उभरा है। उपग्रह, जो संवेदनशील उपकरणों से लैस हैं, अब वायुमंडल के माध्यम से झांककर विशिष्ट गैसों, जैसे कि नाइट्रोजन डाइऑक्साइड और सल्फर डाइऑक्साइड का पता लगा सकते हैं, जो कारों, कारखानों और बिजली संयंत्रों द्वारा छोड़ी जाती हैं। ये गैसें केवल स्थानीय परेशानी नहीं हैं; ये अम्लीय वर्षा और सूक्ष्म कणों के अग्रदूत हैं जो मानव फेफड़ों को नुकसान पहुँचाते हैं। प्रदूषक कहाँ एकत्र होते हैं और वे कैसे चलते हैं, इसे समझना सार्वजनिक स्वास्थ्य की रक्षा के लिए आवश्यक है, लेकिन उन देशों में ऐसा करना जहाँ ज़मीन पर बहुत कम मॉनिटर हैं, एक बड़ी चुनौती रहा है।

श्रीलंका के शोधकर्ताओं की एक टीम ने इस चुनौती को एक अवसर में बदल दिया है, जिसमें उन्होंने अपने पूरे द्वीप राष्ट्र में वायु गुणवत्ता का मानचित्र बनाने के लिए उपग्रह डेटा के छह साल के अंतराल का उपयोग किया है। 2019 और 2024 के बीच, उन्होंने सेंटिनल-5पी (Sentinel-5P) उपग्रह के अवलोकनों का उपयोग किया, जो एक ऐसा अंतरिक्ष यान है जो पृथ्वी की कक्षा में घूमता है और जिसमें हर दिन वायुमंडलीय गैसों को मापने में सक्षम एक उपकरण लगा है। इन उपग्रह चित्रों को भौगोलिक सूचना प्रणाली (जीआईएस), जो स्थान के आधार पर डेटा को व्यवस्थित करने वाला एक प्रकार का सॉफ़्टवेयर है, के साथ जोड़कर, टीम ने श्रीलंका के सभी पच्चीस प्रशासनिक जिलों में नाइट्रोजन डाइऑक्साइड और सल्फर डाइऑक्साइड के स्तरों का एक विस्तृत, महीने-दर-महीने का चित्र तैयार किया। उनका कार्य यह दर्शाता है कि कैसे मानवीय गतिविधियाँ और मौसम के पैटर्न मिलकर उस हवा को आकार देते हैं जिसमें हम सांस लेते हैं, जो उन क्षेत्रों में प्रदूषण की निगरानी के लिए एक कम लागत वाला ब्लूप्रिंट प्रदान करता है जहाँ ज़मीनी स्टेशन दुर्लभ हैं।

अध्ययन ने नाइट्रोजन डाइऑक्साइड के लिए एक स्पष्ट और निरंतर पैटर्न का खुलासा किया, जो मुख्य रूप से वाहन उत्सर्जन और औद्योगिक दहन से उत्पन्न होने वाली गैस है। उच्चतम सांद्रता पश्चिमी तटीय गलियारे के साथ पाई गई, जो भूमि की एक घनी आबादी वाली पट्टी है जिसमें राजधानी कोलंबो और उसके पड़ोसी जिले गाम्पहा और कलौतरा शामिल हैं। यहाँ, उपग्रह डेटा ने लगातार 3 से मंत्र 5 पार्ट्स प्रति बिलियन (ppb) के बीच स्तर दिखाए, जो इस गैस के अस्तित्व की मात्रा का एक माप है। यह गलियारा श्रीलंका के शहरीकरण और यातायात का केंद्र है, और डेटा पुष्टि करता है कि कारों और उद्योग का घनत्व ही प्रदूषण का प्राथमिक चालक है। इसके विपरीत, द्वीप के उत्तरी और पूर्वी हिस्सों में, जो कम विकसित हैं और जहाँ वाहनों की संख्या कम है, स्तर बहुत कम थे, जो अक्सर शून्य के करीब पहुँच जाते हैं।

शोधकर्ताओं ने यह भी ट्रैक किया कि मौसम हवा को कैसे बदलता है। श्रीलंका में दो प्रमुख मानसून सीजन होते हैं, जो द्वीप के ऊपर से गुजरने वाले भारी बारिश के कालखंड हैं। डेटा ने दिखाया कि ये बारिश एक प्राकृतिक क्लीनर के रूप में कार्य करती है। दक्षिण-पश्चिम मानसून के दौरान, जो मई से सितंबर तक चलता है, पश्चिमी और दक्षिणी क्षेत्रों में नाइट्रोजन डाइऑक्साइड का स्तर काफी गिर गया, जो अक्सर सबसे निम्न श्रेणियों में आ गया। बारिश प्रदूषकों को वायुमंडल से धो देती है और हवा उन्हें बिखेरने में मदद करती है। इसके विपरीत, जनवरी से अप्रैल तक के शुष्क महीनों के दौरान, प्रदूषक बने रहते हैं, विशेष रूप से शहरी केंद्रों में जहाँ वे कम हवा की गति के कारण फंस जाते हैं।

डेटा में एक विशेष रूप से उल्लेखनीय क्षण 2020 में आया, जब वैश्विक महामारी आई। जब सरकार ने वायरस के प्रसार को रोकने के लिए सख्त आवाजाही प्रतिबंध लगाए, तो उपग्रह चित्रों ने नाइट्रोजन डाइऑक्साइड में एक नाटकीय और तत्काल गिरावट दर्ज की। उस वर्ष अप्रैल और मई के दौरान, कोलंबो और कलौतरा के आसपास के उच्च-प्रदूषण वाले क्षेत्र, जो आमतौर पर उच्चतम स्तर दिखाते थे, सबसे निचले स्तर पर आ गए, जो 1 पार्ट्स प्रति बिलियन से भी नीचे गिर गया। इस तीव्र गिरावट ने इस बात का अकाट्य प्रमाण दिया कि प्रदूषण मानवीय गतिविधियों से आ रहा था न कि प्राकृतिक स्रोतों से। हालाँकि, यह प्रभाव अस्थायी था; जैसे ही प्रतिबंध ढीले किए गए और सितंबर तक जीवन सामान्य हुआ, प्रदूषण का स्तर फिर से बढ़ गया, जो यातायात और औद्योगिक कार्यों की वापसी को दर्शाता है।

सल्फर डाइऑक्साइड ने एक अलग कहानी सुनाई। जबकि नाइट्रोजन डाइऑक्साइड सड़कों और शहरों के साथ फैली हुई थी, सल्फर डाइऑक्साइड, जो मुख्य रूप से कोयला और तेल जैसे जीवाश्म ईंधन जलाने से उत्पन्न होती है, विशिष्ट औद्योगिक स्थलों के आसपास घनीभूत थी। शोधकर्ताओं ने पुट्टलम जिले में थर्मल पावर प्लांट और कलौतरा के औद्योगिक क्षेत्रों के पास विशिष्ट हॉटस्पॉट पाए। नाइट्रोजन डाइऑक्साइड के व्यापक शहरी धुंध के विपरीत, सल्फर डाइऑक्साइड इन विशिष्ट स्रोतों से सीधे जुड़ी हुई सघन लहरों (प्ल्यूम्स) के रूप में दिखाई दी। इस गैस का स्तर आम तौर पर नाइट्रोजन डाइऑक्साइड से कम था, जो ज्यादातर 0 से 2 पार्ट्स प्रति बिलियन के बीच रहा, और हालांकि इसमें मौसम के साथ थोड़ा उतार-चढ़ाव हुआ, लेकिन यह शहर के दैनिक यातायात के बजाय बिजली संयंत्रों और कारखानों के संचालन से बंधा रहा।

अध्ययन ने यह देखने के लिए दो अलग-अलग प्रकार के उपग्रह डेटा उत्पादों की तुलना की कि विभिन्न कार्यों के लिए कौन सा बेहतर है। एक उत्पाद, जिसे 'नियर रियल-टाइम' (Near Real-Time) कहा जाता है, तेजी से संसाधित होता है और अचानक होने वाले परिवर्तनों, जैसे कि महामारी लॉकडाउन के दौरान प्रदूषण में अचानक आई गिरावट को पकड़ने के लिए उपयोगी है। दूसरा, जिसे 'ऑफलाइन' (Offline) कहा जाता है, अधिक गहन प्रसंस्करण से गुजरता है और कई वर्षों के दीर्घकालिक रुझानों के अध्ययन के लिए एक सुचारू, अधिक विश्वसनीय चित्र प्रदान करता है। शोधकर्ताओं ने पाया कि जहाँ त्वरित डेटा तात्कालिक घटनाओं के लिए अच्छा था, वहीं संसाधित डेटा छह साल की अवधि में वायु गुणवत्ता में होने वाले धीमे, निरंतर परिवर्तनों को समझने के लिए बेहतर था।

2019 से 2024 तक के दीर्घकालिक रुझानों को देखते हुए, शोधकर्ताओं ने नोट किया कि हालांकि महामारी के कारण एक संक्षिप्त गिरावट आई थी, लेकिन शहरी क्षेत्रों में नाइट्रोजन डाइऑक्साइड का स्तर धीरे-धीरे वापस ऊपर की ओर बढ़ रहा है, जो यह सुझाव देता है कि वाहन उत्सर्जन और शहरी विस्तार किसी भी उत्सर्जन कटौती की तुलना में आगे बढ़ रहे हैं। सल्फर डाइऑक्साइड का स्तर अपेक्षाकृत स्थिर रहा लेकिन औद्योगिक जिलों में वृद्धि के संकेत दिखा रहा, जो या तो बढ़ते औद्योगिक उत्पादन या वायुमंडल द्वारा हवा को साफ करने की कम होती क्षमता की ओर इशारा करता है। अध्ययन ने यह भी बताया कि मध्य उच्च भूमि (सेंट्रल हाइलैंड्स) में, जहाँ भूभाग पहाड़ी है, प्रदूषक कभी-कभी शुष्क मौसम के दौरान घाटियों में फंस जाते हैं, जिससे उच्च प्रदूषण के स्थानीय पॉकेट बन जाते हैं जो तटीय पैटर्न से अलग होते हैं।

यह शोध प्रदर्शित करता है कि मुफ्त उपग्रह डेटा उन देशों के लिए एक शक्तिशाली, लागत प्रभावी उपकरण के रूप में काम कर सकता है जिनके पास व्यापक ज़मीनी निगरानी नेटवर्क की कमी है। पूरे द्वीप में वायु गुणवत्ता का मानचित्र बनाकर, यह अध्ययन एक आधार रेखा प्रदान करता है जिसका उपयोग नीति निर्माता सूचित निर्णय लेने के लिए कर सकते हैं। निष्कर्ष बताते हैं कि वायु गुणवत्ता में सुधार करने के लिए, श्रीलंका को पश्चिमी गलियारे में वाहन उत्सर्जन को कम करने और बिजली पैदा करने वाले जिलों में औद्योगिक उत्पादन के प्रबंधन पर ध्यान केंद्रित करने की आवश्यकता है। इस अध्ययन द्वारा निर्मित मानचित्र एक स्पष्ट दृश्य मार्ग प्रदान करते हैं कि नए निगरानी स्टेशन कहाँ स्थापित किए जाने चाहिए, कहाँ सख्त नियमों को लागू किया जाना चाहिए, और कैसे एक ऐसे भविष्य की योजना बनाई जाए जहाँ हवा सांस लेने के लिए सुरक्षित रहे। अंततः, यह कार्य सिद्ध करता है कि बिना एक सघन ज़मीनी सेंसर नेटवर्क के भी, अब हम प्रदूषण के अदृश्य बादलों को देख सकते हैं और उन्हें चलाने वाली शक्तियों को समझ सकते हैं।