पादप उपचार (फाइटो रिमीडीएशन) - अपशिष्ट जल के कृषि में उपयोग करने के लिए एक समाधान
भारत के लिए अपशिष्ट जल का प्रबंधन विशेष रूप से शहरी क्षेत्रों में एक चुनौती बन गया है क्योंकि बुनियादी ढांचे के विकास ने जनसंख्या वृद्धि, औद्योगीकरण और शहरीकरण के साथ तालमेल नहीं बैठा पाया। परिणाम स्वरूप शहर की आवश्यकता पूरी करने में मीठे जल के संसाधनों पर भारी दबाव आ गया है।
साथ ही जो अपशिष्ट जल उत्पन्न हो रहा है (जो की लगभग 70-80% ताजे पानी की आपूर्ति अपशिष्ट के रूप में वापस आता है ) जिससे निपटना और इसका प्रबंधन मुश्किल काम है। इस परिदृश्य के निहितार्थ घरेलू , औद्योगिक और कृषि क्षेत्र से मीठे पानी की मांग का आपूर्ति करना बडी चुनौति है।
इससे निपटने के लिए कृषि और अन्य क्षेत्रों में अपशिष्ट जल को संशोधित करके पुन: उपयोग किया जा सकता है ताकि मीठे पानी के संसाधनों पर दबाव कम हो। इसलिए यह उपयुक्त समय है जब हम पानी को रीसायकल करके कृषि और पारिस्थितिकी तंत्र सेवाओं के तरीकों पर फिर से विचार करे।
अपशिष्ट जल की उपयोगिता में सबसे बड़ी अड़चन यह है की दोनों घरेलू और औद्योगिक अपशिष्ट जल को मिला दिया जाता है जिससे इसका उपचारण शोधन कठिन हो जाता है साथ ही बहुत अधिक लागत और समय शामिल होता जाता है।
दुनिया के अर्ध-शुष्क और शुष्क क्षेत्रों में पानी की कमी के कारण अपशिष्ट जल सिंचाई के लिए पहले से ही उपयोग किया जाता है। लेकिन समस्या यह है कि सिंचाई ज्यादातर असूचित ही रहती है। एक पुराने अनुमान के अनुसार विश्व स्तर पर लगभग 20 मिलियन हेक्टेयर क्षेत्र को अनुपचारित या आंशिक रूप से उपचारित अपशिष्ट जल से सिंचित किया जाता है।
देखा गया है की शहरी और औद्योगिक क्षेत्र के समीप कृषि क्षेत्रो में अपशिष्ट जल का सिंचाई स्रोत के रूप में उपयोग किया जाता है। मुख्य वजह है की इसकी उपलब्धता पूरे साल रहती है और इसके पोषक तत्व भी होते हैं जिससे किसानों को उर्वरक बचत के साथ फसल उगाने में मदद मिलती है।
अपशिष्ट जल का उपयोग करने में प्रमुख चिंता इसकी गुणवत्ता को लेकर है क्योंकि अपशिष्ट जल रोगजनकों, भारी धातु और अन्य कई प्रदूषकों को ले जा सकता है जो भोजन श्रृंखला के माध्यम से मनुष्यों और जानवरों तक पहुंच सकती हैं। इसलिए विश्व स्तर पर अनुसंधान का केंद्र कृषि में अपशिष्ट जल के सुरक्षित उपयोग पर है।
अपशिष्ट जल के पुन: उपयोग का एक विकल्प उपचार तकनीकों के माध्यम से है। पादपउपचार (बायोरेमेडिएशन) से तात्पर्य जैव या जीवित चीज़ों के उपयोग से है, जो अपशिष्ट जल को विषाक्त / अवांछनीय यौगिकों या प्रदूषकों को कम करने, बदलने या हटाने में कारगर होता है।
पादपउपचार या फाइटो-रिमीडीएशन में जीव एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं और इसकी दर सूक्ष्मजीवों की कैटाबोलिक गतिविधियों पर निर्भर करती है जो अपनी ऊर्जा की आवश्यकता के लिए भोजन के स्रोत के रूप में अपशिष्ट जल का उपयोग करते हैं। पादपउपचार कृषि में अपशिष्ट जल से सिंचाई करने के लिए पर्याप्त गुंजाइश प्रदान करता है।
ऐसा लगता है कि बायोरेमेडिएशन अपशिष्ट जल को निकालने के लिए एक आसान तकनीक है, लेकिन इस प्रक्रिया के उपयोग से पहले कई कारकों का ध्यान रखना आवश्यक है। जैसे की दूषक का गुण कैसा है, उसके प्रकार और एकाग्रता, जैव-उपचार एजेंट का गुण , वृद्धि के लिए उपयुक्तता, जैविक और अजैविक कारक और विमुद्रीकरण की दर।
विभिन्न बायोरेमेडिएशन तक्क्नीकों में से फाइटोर्मेडिएशन (phytoremediation), इलेक्ट्रो-बायोरेमेडिएशन (electro-bioremediation), लीचिंग (leaching) , छिलेसन (chelation), प्रेसीपीटेसन (precipitation) और मीथाईलेसोन (methylation) सामान्य हैं जिनका उपयोग अपशिष्ट जल के शोधन में किया जाता है। अधिक स्वीकार्यता और उपयोग में आसानी के साथ, अपशिष्ट जल की सफाई के लिए पादप-उपचार (फाइटोर्मेडियेशन) सबसे स्वीकार्य तकनीक है।
पादप द्वारा जल शोधन (फाइटोरमेडिशन) पर्यावरण से प्रदूषक को हटाने / घटाने के लिए पौधों के उपयोग को संदर्भित करता है। इस तकनीक का सबसे अच्छा पहलू यह है कि इसका उपयोग कार्बनिक और अकार्बनिक दोनों प्रदूषकों को हटाने के लिए किया जा सकता है। यह तकनीक पर्यावरण के अनुकूल होने के साथ साथ किफायती भी है।
पौधे विभिन्न शारीरिक और जैव रासायनिक प्रक्रियाओं से गुजरते हैं, जिसके माध्यम से वे पानी (मिट्टी) से दूषित (निष्कर्षण, क्षरण और वाष्पीकरण) या स्थिरीकरण (स्थिरीकरण और निस्पंदन) के द्वारा हटाते या घटाते हैं।
ध्यान देने की आवश्यकता इस बात की है की बायोरेमेडिएशन के उद्देश्य के लिए उपयोग किए जाने वाले पौधों में वृद्धि दर तेज होने के साथ ज्यादा बायोमास का अधिक उत्पादन क्षमता होनी चाहिए। यदि संभव हो तो स्थानीय प्रजातियां, आसानी से फसल योग्य, गैर-बिखरे हुए बीज प्रकार आदि में धातुओं को जमा कर सकते हैं।
फाइटोर्मेडिमेशन में मुख्य चार तंत्र हैं:
पादप-संचय (Phytoaccumulation): इसमे दूषक का संचय पौधों के हवाई या जड़िय भागो में होता है।
पादप –क्षरण (Phytodegradation): जड़ ऊतक के भीतर जीवाणु के सहयोग से पौधों द्वारा कार्बनिक संदूषकों का क्षरण।
पादप-वाष्पीकरण (Phytovolatilization): प्रक्रिया जिसके द्वारा पानी में घुलनशील दूषित पदार्थों को पौधों द्वारा गैसीय रूप में परिवर्तित किया जाता है जो पौधों के हवाई भागों से वाष्पशील हो जाते है।
जड़ीय-निस्पंदन (Rhizofiltration): पौधों की जड़ीय क्षेत्रों में, पौधों की जड़ों और इसके सहायक सूक्ष्मजीव भारी धातु और जैविक दूषक को सोखन, अधिशोषण के द्वारा पानी में से जमा कर अपने जड़ो मे रखना।
दूषक के प्रकार के आधार पर संपूर्ण फाइटोर्मेडियेशन प्रक्रिया को तीन व्यापक श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है:-
- अकार्बनिक संदूषक स्थल का उपचार।
- कार्बनिक संदूषक स्थल का निवारण।
- दोनों अकार्बनिक और कार्बनिक संदूषक स्थल का उपचार ।
अपशिष्ट जल में अकार्बनिक प्रदूषक का निवारण:
अकार्बनिक प्रदूषक की प्रमुख श्रेणी भारी धातुएं की हैं। जैसा कि हम जानते हैं कि भारी धातुओं को सरल यौगिकों में क्षरण नहीं किया जा सकता है, इसके बजाय हमें पौधे के ऊतकों में कम विषैले अवस्था या अनुक्रम में बदलने की आवश्यकता है।
भारी धातु चिंता का विषय है क्योंकि वे पारिस्थितिकी तंत्र में लगातार होने के साथ-साथ जैव जैव संचयी भी हैं। भारी धातुएँ औद्योगिक गतिविधि, कीटनाशकों, घरेलू सीवेज आदि के माध्यम से पानी तक पहुँचती हैं। पौधे भारी धातुओं या अन्य अकार्बनिक प्रदूषकों को लेते हैं और उन्हें परिवर्तित / संचित / स्थिर कर सकते हैं
अकार्बनिक प्रदूषक को हटाने की एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया है पादप-वाष्पीकरण (Phytovolatilization) - जिसमें पौधे प्रदूषक अपने अंदर लेकर उन्हें वाष्पशील रूप में परिवर्तित कर देते हैं और पौधे के हवाई भागों से गैस के रूप में निकल जाते हैं।
उदाहरण के लिए धान, एजोला जैसी कुछ फसलें सेलेनियम (Selenium) को मिथाइलेशन से डिमिथाइलसेलीनाइड (demithylselenide) में बदल कर सतह से वाष्पित हो जाती है। अधिक संयंत्र की वाष्पोत्सर्जन दर होने पर, अधिक वाष्पीकरण होगी और इस प्रकार इसकी उच्च पादप-उपचार (phytoremediation) क्षमता रहेगी।
हाइपर संचायक (hyperaccumulator):
इन्हें धातु संचय करने वाले पौधों के रूप में भी जाना जाता है ये पौधे अपने ऊतकों में भारी धातुओं की उच्च सांद्रता जमा कर सकते हैं। कई भारी धातुओं जैसे आर्सेनिक, तांबा, कैडमियम, मैंगनीज, निकल, सेलेनियम, सीसा, जस्ता धातुओं आदि को पौधों द्वारा दूषित वातावरण से लिया जा सकता है और उनकी जड़ या ऊपरी भागो में संचित किया जा सकता है। उदाहरण जैसे की सरसों जस्ता, सूर्यमुखी - कैडमियम, क्रोमियम, निकेल जमा कर सकता है।
मूल विशेषता यह है कि ये पौधे एक ही स्थिति में उगाए गए एक सामान्य पौधे की तुलना में 100-1000 गुना अधिक धातुओं तक जमा कर सकते हैं। धातु उत्थान बायोसॉरशन या बायोकैकुम्यूलेशन के माध्यम से कर सकते हैं।
हाइपरकेम्युलेटर्स पौधों का उपयोग करने के बाद उस जगह से सावधानी से काटा या निकाल लिया जाता है और यदि संभव होता है तो उन्हें जैव-अयस्क के रूप में इस्तेमाल कर सकते है। फिर भी इस प्रक्रिया में कुछ सीमाएँ हैं जैसे अधिकांश पौधों की विकास दर धीमी होती है और फसल के निपटान एक चिंता का विषय है।
जैविक प्रदूषक वाले अपशिष्ट जल का उपशमन:
कई स्रोतों से पानी की धारा में कार्बनिक प्रदूषक प्रवेश करते हैं और उनमें से कुछ बहुत ही खतरनाक और कैंसरकारी प्रकृति के होते हैं। कार्बनिक प्रदूषक कार्बन आधारित यौगिक होते हैं जैसे ट्राइक्लोरोइथीलीन, ट्रिनिट्रोटोलुइन, पॉलीसाइक्लिक एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन। पौधे अनुक्रमिक, वाष्पशील, क्षरण करने या उन्हें गैर विषैले यौगिकों में बदलने में सक्षम हैं।
पादप-क्षरण / प्रकंद निस्पंदन (Rhizofiltration):
जलीय स्थिति में किए जाने वाले पादप-क्षरण को राइज़ोफिल्टरेशन के रूप में जाना जाता है। पौधे राइजोस्फेरिक सूक्ष्मजीव की सहायता से संदूषक को हटा देता है। सूक्ष्मजीव दूषित पदार्थों का क्षरण करते है पौधे अलग-अलग रिसाव निकाल कर क्षरण प्रक्रिया में तेजी होती है।
अपशिष्ट जल में जैविक और अकार्बनिक प्रदूषक दोनों का निवारण:
इन क्षेत्रों में, सबसे पहले अपशिष्ट जल के विश्लेषण की आवश्यकता होती है और फिर प्रमुख प्रकार के प्रदूषक के आधार पर जिनकी एकाग्रता उच्च होती है उसका निवारण प्रथम स्तर पर किया जाता है। इन क्षेत्रों में, विभिन्न पदार्थों की परस्पर क्रिया से पादप-उपचार गतिविधि प्रभावित होती है जो उनके रूप और उपलब्धता को प्रभावित करती है।
इन क्षेत्रों में, विभिन्न प्रदूषक प्लांट-माइक्रोब परस्पर क्रिया को प्रभावित करते हैं और इसलिए अपशिष्ट जल या किसी विशेष क्षेत्र के भीतर सूक्ष्म पर्यावरण में परिवर्तन होता है। इसलिए इस प्रकार के प्रभावित अपशिष्ट जल के निवारण के लिए इंजीनियर सूक्ष्मजीव या पौधे सबसे उपयुक्त हैं।
अंत में, कृषि क्षेत्र मीठे पानी के संसाधनों का प्रमुख उपयोगकर्ता है और भविष्य में बढ़ते हुए पानी की कमी का दबाव अकेले इस क्षेत्र पर पड़ेगा। इसलिए, हमें अपशिष्ट जल को सिंचाई स्रोत के रूप में उपयोग करने के लिए सावधानी से आगे बढ़ने की आवश्यकता है।
मिट्टी के साथ-साथ मनुष्यों पर किसी भी स्वास्थ्य प्रभाव को कम करने के लिए अपशिष्ट जल का सुरक्षित रूप से उपयोग करना वांछनीय है। इसलिए बायोरेमेडिएशन को कृषि में अपशिष्ट जल के सुरक्षित उपयोग के लिए एक व्यवहार्य और भविष्य की तकनीक माना जाना चाहिए।
गैर-खाद्य फसलों की सिंचाई एक अधिक सुरक्षित विकल्प है जो पहले से ही कई स्थानों पर पहले से ही प्रचलित है और बागवानी फसलों में इसका काफी प्रसार हो रहा है । हालाँकि बहुत सोध इस पर हो चौका है और चल भी रहा है फिर भी बायोरेमेडिएशन प्रक्रिया के लाभों को मान्य करने और अंतर्राष्ट्रीय मानकों के साथ सिंचाई के लिए पानी को सुरक्षित बनाने के लिए और अधिक शोध की आवश्यकता है।
Authors:
डॉ. रचना दूबे,
वैज्ञानिक,
भारतीय कृषि अनुसंधान परिषद का पूर्वी अनुसंधान परिसर, पटना,बिहार
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