यूपीएससी मेन्स पिछले वर्ष के प्रश्न 2022: जीएस3 पर्यावरण और पारिस्थितिकी | पर्यावरण (Environment) for UPSC CSE in Hindi PDF Download

प्रश्न 1: प्रत्येक वर्ष, एक बड़ी मात्रा में पौधों का सामग्री, सेल्युलोज, पृथ्वी ग्रह की सतह पर जमा होती है। इस सेल्युलोज को कार्बन डाइऑक्साइड, पानी और अन्य अंतिम उत्पादों में परिवर्तित होने से पहले कौन-कौन से प्राकृतिक प्रक्रियाओं से गुजरना होता है? (पर्यावरण और पारिस्थितिकी)

सेल्युलोज: इसे पृथ्वी पर सबसे प्रचुर जैविक यौगिक माना जाता है, जिसका रासायनिक सूत्र (C6H10O5)n के रूप में श्रृंखला के रूप में दर्शाया जाता है। यह हरे पौधों, विभिन्न प्रकार के शैवाल और ओमायसीट्स की प्राथमिक कोशिका दीवार में एक महत्वपूर्ण संरचनात्मक घटक के रूप में कार्य करता है। इसके अतिरिक्त, कुछ बैक्टीरिया बायोफिल्म गठन के लिए सेल्युलोज का स्राव करते हैं।

सेल्युलोज के गुण:

• ऑक्सीजन, कार्बन और हाइड्रोजन से बना एक जटिल कार्बोहाइड्रेट।
• एक चिरल, स्वादहीन यौगिक जो बिना किसी स्पष्ट गंध के होता है।
• जैविक अपघटन योग्य, पानी और अधिकांश कार्बनिक सॉल्वेंट में अघुलनशील।

सेल्युलोज की प्राकृतिक प्रक्रियाएँ:

• बायोसिंथेसिस: पौधों में, सेल्युलोज का निर्माण प्लाज्मा झिल्ली पर रोसेट टर्मिनल कॉम्प्लेक्सेज़ (RTCs) द्वारा किया जाता है, जिसमें सेल्युलोज सिंथेज एंजाइम होते हैं।
• ब्रेकडाउन (सेल्युलोलाइसिस): सेल्युलोलाइसिस में सेल्युलोज को छोटे पॉलीसैकराइड्स (सेल्योडेक्सट्रिन्स) में तोड़ना शामिल है या इसे ग्लूकोज यूनिट्स में पूर्ण रूपांतरण करना। बैक्टीरिया इन तोड़ने वाले उत्पादों का उपयोग विकास के लिए करते हैं, और रुमिनेंट्स बाद में अपने पाचन तंत्र में बैक्टीरियल मास को पचाते हैं।
• ब्रेकडाउन (थर्मोलाइसिस): 350 °C से अधिक तापमान पर, सेल्युलोज थर्मोलाइसिस (पायरोलाइसिस) का सामना करता है, जो ठोस चार, वाष्प, एरोसोल और कार्बन डाइऑक्साइड जैसे गैसों में विघटित होता है। यह प्रक्रिया ठोस-से-तरल-से-वाष्प संक्रमण के माध्यम से होती है, जिससे अधिकतम वाष्प 500 °C पर बायो-ऑयल के रूप में जाने जाने वाले तरल में संघनित होती है।

सेल्युलोज के अनुप्रयोग:

प्रकाश रासायनिक धुंध: जिसे लॉस एंजेलेस धुंध के नाम से भी जाना जाता है, प्रकाश रासायनिक धुंध एक प्रकार की वायु प्रदूषण है जो सूर्य के विकिरण और वायुमंडल में उपस्थित नाइट्रोजन ऑक्साइड (NOx) और वाष्पशील कार्बनिक यौगिकों (हाइड्रोकार्बन) के मिश्रण के साथ बातचीत के परिणामस्वरूप उत्पन्न होती है।

उत्पत्ति:

• प्रकाश रासायनिक धुंध का निर्माण प्राथमिक प्रदूषकों (जैसे नाइट्रिक ऑक्साइड, नाइट्रोजन डाइऑक्साइड, और नाइट्रस ऑक्साइड के साथ अधिकतर VOCs) के वायुमंडल में सांद्रता से निकटता से जुड़ा हुआ है।
• कुछ मामलों में, यह द्वितीयक प्रदूषकों (एल्डिहाइड्स, ट्रोपोस्फेरिक ओज़ोन, और PAN) के सांद्रता से भी संबंधित है।
• प्रकाश रासायनिक धुंध की शुरुआत में नाइट्रोजन ऑक्साइड दृश्य या पराबैंगनी सूर्य के प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करते हैं, जिससे नाइट्रिक ऑक्साइड (NO) और मुक्त ऑक्सीजन परमाणु (O) का निर्माण होता है।
• ये अणु अणु ऑक्सीजन (O2) के साथ मिलकर ओज़ोन (O3) बनाते हैं।
• हाइड्रोकार्बन, कुछ कार्बनिक यौगिकों और सूर्य के प्रकाश के साथ रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती हैं, जिससे प्रकाश रासायनिक धुंध उत्पन्न होती है।

प्रभाव:

• प्रकाश रासायनिक धुंध में बने रसायन, जब हाइड्रोकार्बन के साथ मिलते हैं, तो आंखों में जलन पैदा करने वाले अणुओं का निर्माण करते हैं।
• भूमि स्तर पर ओज़ोन मानव के लिए अत्यंत विषैला हो सकता है, जिससे दृश्यता में कमी और सांस लेने में कठिनाई जैसे लक्षण उत्पन्न होते हैं।
• यह अम्लीय वर्षा और यूट्रोफिकेशन में योगदान देता है।

निषेध:

1999 का गोथेनबर्ग प्रोटोकॉल एक अंतरराष्ट्रीय संधि है जिसका उद्देश्य वायु प्रदूषण को कम करना है। यह प्रदूषण के विभिन्न स्रोतों को नियंत्रित करने के लिए प्रावधान करता है और सदस्य देशों को अपनी राष्ट्रीय योजनाओं को लागू करने के लिए प्रेरित करता है।

वाहनों के उत्सर्जन को कम करने के लिए कैटेलिटिक कन्वर्टर्स का उपयोग:

• नाइट्रोजन, कार्बन डाइऑक्साइड, और हाइड्रोकार्बन के उत्सर्जन को कम करना।
• परिवहन में जैव ईंधन के माध्यम से ग्रीनहाउस गैसों और शहरी उत्सर्जन में कमी।
• हाइड्रोजन-चालित और इलेक्ट्रिक वाहनों सहित स्वच्छ वाहन विकल्पों को अपनाना।

गोथेनबर्ग प्रोटोकॉल:

• 30 नवंबर 1999 को गोथेनबर्ग (स्वीडन) में UNECE देशों द्वारा अपनाया गया।
• यह प्रोटोकॉल अम्लीयकरण, यूट्रिफिकेशन, और भूमि स्तर की ओजोन को कम करने का लक्ष्य रखता है।
• इसे मल्टी-इफेक्ट प्रोटोकॉल के रूप में भी जाना जाता है।
• यह 2010 के लिए चार प्रदूषकों - सल्फर, NOx, VOCs, और अमोनिया के लिए उत्सर्जन सीमाएं निर्धारित करता है।
• प्रोटोकॉल वर्तमान में संशोधित संस्करण के लिए बातचीत के तहत है, जिसमें 2012 में कण पदार्थ और काले कार्बन को शामिल करने के लिए अद्यतन किया गया।

प्रश्न 3: वैश्विक तापमान वृद्धि पर चर्चा करें और इसके वैश्विक जलवायु पर प्रभावों का उल्लेख करें। ग्रीनहाउस गैसों के स्तर को कम करने के नियंत्रण उपायों की व्याख्या करें, जो वैश्विक तापमान वृद्धि का कारण बनते हैं, क्योटो प्रोटोकॉल, 1997 के प्रकाश में। (पर्यावरण और पारिस्थितिकी)

उत्तर: वैश्विक तापमान वृद्धि पृथ्वी की सतह के लंबे समय तक गर्म होने को संदर्भित करती है, जो प्री-इंडस्ट्रियल अवधि (1850 से 1900 के बीच) से देखी गई है, जिसे मुख्य रूप से मानव गतिविधियों जैसे कि फॉसिल फ्यूल जलाने के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है। ये गतिविधियाँ पृथ्वी के वायुमंडल में गर्मी-फँसाने वाली ग्रीनहाउस गैसों के स्तर को बढ़ाती हैं।

वैश्विक जलवायु पर प्रभाव:

• जल की कमी: जल्दी बर्फ का पिघलना, लुप्त होती ग्लेशियर, और गंभीर सूखा जल की कमी में योगदान करते हैं।
• तटीय बाढ़: समुद्र स्तर में वृद्धि से तटीय बाढ़ में वृद्धि होती है।
• पर्यावरणीय चुनौतियाँ: हीटवेव, तीव्र वर्षा, और बढ़ती बाढ़ कृषि, वनों, और शहरी क्षेत्रों के लिए चुनौतियाँ पेश करती हैं।
• पारिस्थितिकी तंत्र का विघटन: कोरल रीफ और अल्पाइन घास के मैदान विघटन का सामना करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप कई पौधों और जानवरों की प्रजातियों के विलुप्त होने की संभावना होती है।
• स्वास्थ्य प्रभाव: उच्च वायु प्रदूषण स्तरों के कारण एलर्जी, अस्थमा, और संक्रामक रोगों में वृद्धि होती है।

ग्रीनहाउस गैसों के नियंत्रण के उपाय:

• क्योटो प्रोटोकॉल: एक अंतरराष्ट्रीय संधि जिसे 1997 में अपनाया गया, 2005 में लागू हुई, जो राज्यों को ग्रीनहाउस गैसों के उत्सर्जन को कम करने के लिए नीतियों का पालन करने के लिए बाध्य करती है।
• लक्षित गैसें: क्योटो प्रोटोकॉल छह गैसों को संबोधित करता है, जिसमें कार्बन डाइऑक्साइड (CO2), मीथेन (CH4), नाइट्रस ऑक्साइड (NO2), सल्फर हेक्साफ्लोराइड (SF6), हाइड्रोकार्बन (HCFs), और परफ्लोरोकार्बन (PFCs) शामिल हैं।
• उत्सर्जन में कमी के तंत्र: क्लीन डेवलपमेंट मेकैनिज्म उन देशों को अनुमति देता है जिनके पास उत्सर्जन में कमी के लिए प्रतिबद्धताएँ हैं, विकासशील देशों में परियोजनाएँ लागू करने के लिए।
• कार्बन क्रेडिट्स: ये व्यापार योग्य प्रमाणपत्र होते हैं जो एक टन कार्बन डाइऑक्साइड के बराबर होते हैं और वृक्षारोपण और मीथेन कैप्चर जैसी गतिविधियों के माध्यम से ग्रीनहाउस गैसों की सांद्रता बढ़ने को सीमित करने का लक्ष्य रखते हैं।
• संयुक्त कार्यान्वयन: यह उन देशों को उत्सर्जन में कमी परियोजनाओं से यूनिट्स अर्जित करने की अनुमति देता है जिनके पास उत्सर्जन में कमी की प्रतिबद्धताएँ हैं।
• उत्सर्जन व्यापार: यह देशों को अपने लक्ष्यों से अधिक उत्सर्जन वाले अन्य देशों को अनुपयोगी उत्सर्जन यूनिट्स बेचने की अनुमति देता है।
• सिद्धांत और बाध्यकारी सीमाएँ: क्योटो प्रोटोकॉल सामान्य लेकिन विभेदित जिम्मेदारियों के सिद्धांत के आधार पर संचालित होता है और यह ग्रीनहाउस गैसों के उत्सर्जन पर बाध्यकारी सीमाएँ लगाने वाला एकमात्र वैश्विक संधि है।

न्यूनकरण के तंत्र: स्वच्छ विकास तंत्र (Clean Development Mechanism) उन देशों को अनुमति देता है जिनके पास उत्सर्जन-न्यूनकरण की प्रतिबद्धताएँ हैं, विकासशील देशों में परियोजनाएँ लागू करने के लिए। कार्बन क्रेडिट्स (Carbon Credits), जो एक टन कार्बन डाइऑक्साइड के बराबर व्यापार योग्य प्रमाणपत्र होते हैं, का उद्देश्य वनरोपण और मीथेन कैप्चर जैसी गतिविधियों के माध्यम से ग्रीनहाउस गैसों के सांद्रण में वृद्धि को सीमित करना है। संयुक्त कार्यान्वयन (Joint Implementation) उन देशों को सक्षम बनाता है जिनके पास उत्सर्जन-न्यूनकरण की प्रतिबद्धताएँ हैं, उत्सर्जन-न्यूनकरण परियोजनाओं से यूनिट्स अर्जित करने के लिए। उत्सर्जन व्यापार (Emission Trading) देशों को उन उत्सर्जन यूनिट्स को दूसरों को बेचने की अनुमति देता है जो अपने लक्ष्यों को पार कर चुके हैं। सिद्धांत और बाध्यकारी सीमाएँ: क्योटो प्रोटोकॉल सामान्य लेकिन विभेदित जिम्मेदारियों के सिद्धांत के आधार पर कार्य करता है और यह ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन पर बाध्यकारी सीमाएँ लगाने वाला एकमात्र वैश्विक संधि है।

प्रश्न 4: भारत में तटीय कटाव के कारणों और प्रभावों को समझाएँ। इस खतरे से निपटने के लिए उपलब्ध तटीय प्रबंधन तकनीकें क्या हैं? (पर्यावरण और पारिस्थितिकी)

उत्तर: तटीय अपरदन का अर्थ है तटीय रेत या भूमि के हटने की प्रक्रिया, जो स्थानीय समुद्र स्तर में वृद्धि, मजबूत लहरों के प्रभाव, और तटीय क्षेत्रों में समुद्र के पानी का भारी घुसपैठ जैसे कारकों के कारण होती है। पृथ्वी विज्ञान मंत्रालय ने लोकसभा को सूचित किया है कि 6,907.18 किमी लंबे भारतीय मुख्यभूमि तटरेखा का एक महत्वपूर्ण हिस्सा विभिन्न स्तरों के तटीय अपरदन का सामना कर रहा है।

तटीय अपरदन के लिए जिम्मेदार कारक:

प्राकृतिक कारण:

• वैश्विक तापमान वृद्धि: वायुमंडल में CO2 की सांद्रता में वृद्धि ग्रह के गर्म होने और ग्लेशियरों के पिघलने में योगदान करती है, जिससे समुद्र स्तर में वृद्धि और तटीय अपरदन के खतरे बढ़ते हैं।
• ग्रहों का चक्र: पृथ्वी और चंद्रमा की ग्रहों की स्थिति समुद्र में द्वि-साप्ताहिक ज्वार उत्पन्न करती है।
• मजबूत हवाएँ: हवाएँ ऊर्जा उत्पन्न करती हैं, जो समय के साथ लहरों द्वारा चट्टानों को रेत में तोड़ने के द्वारा मुक्त होती है।
• समुद्री जल का तापमान बढ़ना: भारतीय प्रायद्वीप में चक्रवातों का बढ़ता निर्माण तटीय क्षेत्रों के विनाश में योगदान करता है।

मानव निर्मित कारण:

• तटीय प्रबंधन क्षेत्र (CMZ) नियमों का उल्लंघन: CMZ नियमों का उल्लंघन करने वाले निर्माणकर्ता तटीय अपरदन में योगदान करते हैं।
• ऊर्जा उत्पादन: तटीय क्षेत्रों के निकट परमाणु और ज्वारीय ऊर्जा उत्पादन जैसी गतिविधियाँ।
• खुदाई: तटों के निकट ऊँचाई में खुदाई।
• रेत का प्रवाह कम होना: नदियों से महासागर में रेत का प्रवाह कम होना।

तटीय अपरदन के प्रभाव:

समुद्र स्तर में वृद्धि: छोटे द्वीपों के लिए डूबने का खतरा बढ़ाता है।

• आवास का विनाश: तटीय वनस्पति और जीवों की संवेदनशीलता को बढ़ाता है।
• आय का नुकसान: तटीय पारिस्थितिक तंत्र से आय पर प्रभाव डालता है।

तटीय प्रबंधन तकनीकें:

• प्राकृतिक प्रतिक्रिया:
  • तटीय शेल्टर बेल्ट: (i) मैंग्रोव, कोरल रीफ और लैगून समुद्री तूफानों और कटाव के खिलाफ प्राकृतिक सुरक्षा के रूप में कार्य करते हैं, तूफान की ऊर्जा को अवशोषित और मोड़ते हैं। (ii) ये आवास तट की सुरक्षा और पर्यावरण संरक्षण के लिए महत्वपूर्ण हैं।
• कृत्रिम प्रतिक्रिया:
  • जियो-सिंथेटिक ट्यूब / बैग: रेत के स्लरी से भरे ट्यूब-आकार के बैग और जियो टेक्सटाइल से ढके होते हैं, जो कृत्रिम तटीय संरचनाएं जैसे ब्रेकवाटर या ड्यून्स बनाते हैं, लहरों की ऊर्जा को कम करते हैं और कटाव को रोकते हैं।
  • कृत्रिम समुद्र तट पोषण: समुद्र तटों में रेत या तलछट जोड़ने से कटाव से लड़ने और समुद्र तट की चौड़ाई बढ़ाने में मदद मिलती है।
  • ग्रॉइन्स: सक्रिय संरचनाएँ जो समुद्र में फैली होती हैं, तलछट को पकड़ती और रोकती हैं, जिससे तट की कटाव में कमी आती है।

• कृत्रिम समुद्री तट पोषण: समुद्री तटों पर रेत या तलछट डालने से कटाव को रोकने और समुद्री तट की चौड़ाई बढ़ाने में मदद मिलती है।
• ग्रॉयन्स: समुद्र में फैली संरचनाएँ जो तलछट को पकड़ती हैं और रोकती हैं, जिससे तटीय कटाव कम होता है।

जलवायु परिवर्तन के बढ़ते खतरों के साथ, समुद्र स्तर का बढ़ना एक अनिवार्य परिणाम है। भारत के तटीय क्षेत्रों में घनी जनसंख्या को देखते हुए, सुविचारित तटीय योजना महत्वपूर्ण है, जिसमें लोगों को सुरक्षित स्थानों पर स्थानांतरित करने का विकल्प भी शामिल है।