व्याख्यान 8 ग्लोबल वार्मिंग और जलवायु परिवर्तन: जीएचजी उत्सर्जन (GHG emission), जीएच प्रभाव (GH effect), पर्यावरण और कृषि पर प्रभाव - शमन रणनीतियाँ (mitigation strategies), ओजोन क्षरण (Ozone depletion) और एसिड जमाव (Acid Deposition)
वायु प्रदूषण (Air pollution) की समस्याएं जरूरी नहीं कि स्थानीय (local) या क्षेत्रीय स्तर (regional scale) तक ही सीमित हों। वायुमंडलीय परिसंचरण (Atmospheric circulation) कुछ प्रदूषकों (pollutants) को उनके उत्पत्ति के बिंदु (point of origin) से बहुत दूर ले जा सकता है, जिससे वायु प्रदूषण का विस्तार महाद्वीपीय (continental) या वैश्विक स्तर (global scales) तक हो सकता है; यह सही कहा जा सकता है कि वायु गुणवत्ता की समस्याएं (air quality problems) कोई अंतरराष्ट्रीय सीमा (international boundaries) नहीं जानती हैं। कुछ वायु प्रदूषक पृथ्वी की जलवायु में परिवर्तन से जुड़े होने के लिए जाने जाते हैं, जिसके लिए उनके प्रभावों को सीमित करने के लिए सरकारी कार्यों (governmental actions) पर विचार करने की आवश्यकता होती है। दो महत्वपूर्ण वायु प्रदूषण समस्याएं जिन्हें आम तौर पर दुनिया भर में माना जाता है, वे हैं ग्लोबल वार्मिंग और समताप मंडल ओजोन (stratospheric ozone) की कमी।
चूंकि CO2 विशेष रूप से क्षोभमंडल (troposphere) तक ही सीमित है, इसलिए इसकी उच्च सांद्रता (higher concentration) एक गंभीर प्रदूषक (serious pollutant) के रूप में कार्य कर सकती है। सामान्य परिस्थितियों में (सामान्य CO2 सांद्रता के साथ) पृथ्वी की सतह पर तापमान सूर्य की किरणों के ऊर्जा संतुलन (energy balance) द्वारा बनाए रखा जाता है जो ग्रह से टकराती हैं और गर्मी जो अंतरिक्ष में वापस विकीर्ण (radiated) हो जाती है। हालांकि, जब CO2 सांद्रता में वृद्धि होती है, तो इस गैस की मोटी परत गर्मी को फिर से बाहर निकलने से रोकती है। इस प्रकार यह मोटी CO2 परत ग्रीनहाउस के ग्लास पैनल (glass panels - या मोटर कार की कांच की खिड़कियों) की तरह काम करती है, जिससे सूरज की रोशनी (sunlight) को फ़िल्टर (filter) होने दिया जाता है लेकिन गर्मी को बाहरी अंतरिक्ष (outer space) में फिर से विकीर्ण होने से रोका जाता है। यह तथाकथित (so-called) ग्रीनहाउस प्रभाव (greenhouse effect) है। वायुमंडल के मुख्य घटक (main constituents) नाइट्रोजन और ऑक्सीजन, ग्रीनहाउस प्रभाव में कोई भूमिका नहीं निभाते हैं। लेकिन लगभग 35 ट्रेस गैसें (trace gases) हैं जो वैज्ञानिकों का मानना है कि ग्लोबल वार्मिंग में योगदान करती हैं। कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) को इन ग्रीनहाउस गैसों में से एक सबसे महत्वपूर्ण माना जाता है, जो वायुमंडल द्वारा फंसी अधिकांश गर्मी को अवशोषित (absorbing) करता है.
ग्लोबल वार्मिंग में विशेष महत्व (special importance) की अन्य गैसें क्लोरोफ्लोरोकार्बन (CFCs), मीथेन, नाइट्रस ऑक्साइड और ओजोन हैं। हालांकि इन गैसों की औसत सांद्रता (average concentrations) कार्बन डाइऑक्साइड की तुलना में बहुत कम है, लेकिन वे लंबी-तरंग विकिरण (long-wave radiation) को सोखने में कार्बन डाइऑक्साइड की तुलना में बहुत अधिक कुशल (more efficient) हैं। कुल मिलाकर, कार्बन डाइऑक्साइड वार्मिंग प्रभाव का लगभग 60 प्रतिशत और सीएफसी (CFCs) लगभग 25 प्रतिशत का कारण माना जाता है, और शेष (remainder) मीथेन, नाइट्रस ऑक्साइड, ओजोन और अन्य ट्रेस गैसों के कारण होता है।
वायुमंडल के द्रव्यमान (mass of the atmosphere) का 80% से अधिक और लगभग सभी जल वाष्प (water vapour), बादल और वर्षा क्षोभमंडल (troposphere) में होते हैं। पृथ्वी की सतह, इसमें क्षोभमंडल, समताप मंडल (stratosphere), मेसोस्फीयर (mesosphere) और थर्मोस्फीयर (thermosphere) शामिल हैं। क्षोभमंडल मध्य अक्षांशों (mid latitudes) पर 10-12 किमी तक फैला हुआ है (भूमध्य रेखा पर - 18 किमी, ध्रुवों पर 5-6 किमी)। क्षोभमंडल में, तापमान आमतौर पर प्रति किमी (गीली रुद्धोष्म ह्रास दर - wet adiabatic lapse rate) 5-7 डिग्री सेल्सियस (5-7°C) कम हो जाता है।
क्षोभमंडल के ऊपर बहुत शुष्क हवा (dry air) की एक स्थिर परत (stable layer) होती है जिसे समताप मंडल (stratosphere) कहा जाता है। प्रदूषक जो समताप मंडल में अपना रास्ता खोज लेते हैं, वे कई वर्षों तक वहां रह सकते हैं, इससे पहले कि वे अंततः (eventually) क्षोभमंडल में वापस आ जाएं → वर्षा या बसने (settling) से हटा दिए जाएं। समताप मंडल में, छोटी तरंग दैर्ध्य (short wavelength) यूवी ऊर्जा ओजोन द्वारा अवशोषित की जाती है, जिससे हवा गर्म हो जाती है। जिसके परिणामस्वरूप तापमान व्युत्क्रमण (temperature inversion) होता है, जिसके कारण समताप मंडल इतना स्थिर (stable) हो जाता है। क्षोभमंडल और समताप मंडल मिलकर वायुमंडल के द्रव्यमान का 99.9% हिस्सा बनाते हैं। एक साथ वे पृथ्वी की सतह से केवल 50 किमी ऊपर तक फैले हुए हैं।
CO2 को लगभग एक सदी (century) से ग्रीनहाउस गैस के रूप में इसके महत्व के लिए मान्यता प्राप्त है। अरहेनियस (Arrhenius - 1896) को आमतौर पर वायुमंडलीय CO2 सामग्री (content) के कार्य (function) के रूप में वैश्विक तापमान पर पहली गणना (calculations) का श्रेय (credited) दिया जाता है।
कार्बन प्रकाश संश्लेषण (photosynthesis) के दौरान वायुमंडल से खाद्य श्रृंखला (food chain) में लगातार (continually) चलता है और श्वसन (respiration) के दौरान वायुमंडल में वापस आ जाता है।
एयरबोर्न अंश (Airborne fraction) = ΔCatmosphere / ΔCemissions
जहां (ΔCatmosphere) वायुमंडल की कार्बन सामग्री (carbon content) में परिवर्तन है और (ΔCemissions) वायुमंडल में मिलाए गए कार्बन की कुल मात्रा (total amount) है।
कार्बन डाइऑक्साइड एक ग्रीन हाउस गैस है जो क्षोभमंडल तक ही सीमित है और इसकी उच्च सांद्रता (higher concentration) एक गंभीर प्रदूषक के रूप में कार्य कर सकती है। सामान्य परिस्थितियों में पृथ्वी की सतह पर तापमान सूर्य की किरणों के ऊर्जा संतुलन से बना रहता है जो ग्रह से टकराती हैं और गर्मी जो अंतरिक्ष में वापस (reradiated) आ जाती है। हालाँकि जब CO2 सांद्रता में वृद्धि होती है, तो गैस की मोटी परत गर्मी को बाहर निकलने से रोकती है। यह मोटी CO2 परत ग्रीन हाउस के ग्लास पैनल की तरह काम करती है, जिससे सूरज की रोशनी छनकर अंदर आ जाती है लेकिन गर्मी को बाहरी अंतरिक्ष में वापस जाने से रोकती है। इसलिए, यह ग्रीन हाउस के बाहर की तुलना में अंदर अधिक गर्म (warmer) है। इसी तरह की स्थिति पृथ्वी के क्षोभमंडल में परिणत होती है और इसे 'ग्रीन हाउस प्रभाव' ('Green house effect') कहा जाता है।
औद्योगिक विकास (industrial growth) के कारण क्षोभमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता (concentration) लगातार बढ़ रही है। लगभग सौ साल पहले CO2 सांद्रता 275 पीपीएम थी, आज यह 350 पीपीएम है और वर्ष 2040 तक इसके 450 पीपीएम तक पहुंचने की उम्मीद है। वायुमंडल में कुछ गैसें, जिन्हें 'ग्रीन हाउस' गैसों ('green house' gases) जैसे CO, CO2, CH4 के रूप में जाना जाता है, गर्मी को अवशोषित (absorb) और उत्सर्जित (emit) करने में सक्षम हैं। जब सूर्य का प्रकाश पृथ्वी की सतह से टकराता है तो यह गर्म हो जाता है, गर्मी उत्सर्जित करता है, जो अंतरिक्ष में ऊपर की ओर (upwards) विकिरण (radiates) करता है। यह गर्मी ग्रीन हाउस गैसों को गर्म कर देती है ताकि वे भी गर्मी उत्सर्जित करें, कुछ अंतरिक्ष में और कुछ वापस पृथ्वी पर, जिसके परिणामस्वरूप पृथ्वी का वातावरण गर्म हो जाता है, जिसे ग्लोबल वार्मिंग (Global warming) के रूप में भी जाना जाता है।
दुनिया भर में औसत भूमि सतह का तापमान (Average land surface temperatures) बढ़ रहा है। वास्तव में, 1990 का दशक (decade) अब तक का सबसे गर्म दर्ज (warmest ever recorded) किया गया था, और धीरे-धीरे बढ़ते औसत तापमान की प्रवृत्ति (trend) जारी है। कुछ अनुमानों के अनुसार, 19वीं शताब्दी के अंत से वैश्विक औसत तापमान (global mean temperature) में लगभग 0.5°C (1°F) की वृद्धि हुई है। तापमान में व्यापक भिन्नता (wide variation) को देखते हुए यह एक नगण्य वृद्धि (insignificant rise) प्रतीत हो सकती है जो किसी भी स्थान पर दैनिक और वार्षिक आधार पर (daily and annual basis) होती है, साथ ही एक सदी या उससे अधिक समय पहले के विश्वव्यापी तापमान रिकॉर्ड (world wide temperature records) को मापने, एकत्र करने और व्याख्या करने में स्पष्ट कठिनाई होती है। लेकिन अधिकांश वायुमंडलीय वैज्ञानिकों (atmospheric scientists) का मानना है कि औसत वैश्विक तापमान में एक छोटी सी वृद्धि का भी पृथ्वी की जलवायु पर ध्यान देने योग्य प्रभाव (noticeable impact) पड़ सकता है।
ग्लोबल वार्मिंग के प्रभावों का अनुमान लगाने के लिए वैज्ञानिक जिस तरीके का उपयोग करते हैं, उनमें से एक गणितीय समीकरणों (mathematical equations) का कंप्यूटर विश्लेषण (computer analysis) है जो पृथ्वी के वायुमंडल का मॉडल (model) बनाते हैं। आमतौर पर, इन परिष्कृत (sophisticated) कंप्यूटर प्रोग्रामों को जनरल सर्कुलेशन मॉडल (General Circulation Models - GCMs) कहा जाता है। भविष्य के वैश्विक प्रभावों (global impacts) की भविष्यवाणी (predicting) करने के आधार के रूप में, अधिकांश मॉडल (models) मानते हैं कि ग्रीनहाउस गैसों की सांद्रता (concentration) प्रभावी रूप से दोगुनी (double) हो जाएगी। इस आधार पर, GCMs आम तौर पर वर्ष 2050 तक 42°C (7.5°F) तक के औसत ग्लोबल वार्मिंग (average global warming) और लगभग 10 प्रतिशत वर्षा (precipitation) में समग्र वृद्धि (overall increase) की भविष्यवाणी करते हैं। यह भी उम्मीद है कि ग्लोबल वार्मिंग एक अधिक सक्रिय हाइड्रोलॉजिक चक्र (active hydrologic cycle) बनाएगी, जिससे बादल (cloudiness) छाने के साथ-साथ वर्षा (precipitation) भी बढ़ेगी।
हाल के अनुमानों से पता चलता है कि 20वीं सदी के दौरान वैश्विक समुद्र का स्तर (global sea level) लगभग 0.15 मीटर बढ़ गया है, जिसमें अधिकांश वृद्धि 1930 के बाद से हुई है। कुछ वैज्ञानिकों का मानना है कि ग्लोबल वार्मिंग के कारण औसत समुद्री जल स्तर वर्ष 2030 तक कम से कम 0.3 मीटर और 1.4 मीटर तक बढ़ सकता है। इससे दुनिया भर के तटीय क्षेत्रों (coastal areas) में व्यापक आर्थिक और सामाजिक कठिनाई (economic and social hardship) होने की संभावना है। तापमान में 1.5 से 4.5°C की वृद्धि होगी। ध्रुवीय बर्फ की टोपियां (polar icecaps) पिघल जाएंगी। पांच डिग्री की वृद्धि से कुछ दशकों के भीतर समुद्र का स्तर पांच मीटर बढ़ जाएगा, पानी का वाष्पीकरण (evaporation) बढ़ जाएगा, जिससे अनाज की उपज (grain yield) कम हो जाएगी।
पारिस्थितिक तंत्र (ecosystems) पर ग्लोबल वार्मिंग के संभावित प्रभावों में मुख्य रूप से कृषि (agriculture) और वन विकास (forest growth) पर प्रभाव शामिल हैं। पौधों की वृद्धि (Plant growth) और विकास (development) कार्बन डाइऑक्साइड के स्तर में वृद्धि से प्रभावित होगा, जो प्रकाश संश्लेषण (photosynthesis) को उत्तेजित (stimulates) करता है और वाष्पोत्सर्जन (transpiration) से पानी के नुकसान (water losses) को कम करता है। कृषि और जंगलों को प्रभावित करने के अलावा, ग्लोबल वार्मिंग के अन्य प्रभाव होने की भी उम्मीद है। उदाहरण के लिए, उच्च तापमान (higher temperatures) और आर्द्रता (humidity) दुनिया के कुछ हिस्सों में मनुष्यों और जानवरों में बीमारी (disease) की संभावना को बढ़ा सकती है।
क्षोभमंडल (troposphere) में एक द्वितीयक वायु प्रदूषक (secondary air pollutant), ओजोन (O3), नाइट्रोजन डाइऑक्साइड (NO2) और वाष्पशील कार्बनिक यौगिकों (volatile organic compounds - VOCs) के बीच अत्यधिक जटिल (exceedingly complex) रासायनिक प्रतिक्रियाओं (chemical reactions) के एक सेट (set) से बनता है। वीओसी हाइड्रोकार्बन (hydrocarbons) हैं जो सामान्य वायुमंडलीय परिस्थितियों (normal atmospheric conditions) में जल्दी वाष्पित (evaporate) हो जाते हैं। प्रतिक्रियाएं सूर्य के प्रकाश में पराबैंगनी ऊर्जा (ultraviolet energy) द्वारा शुरू (initiated) की जाती हैं। वास्तव में, प्रतिक्रियाओं में कई द्वितीयक प्रदूषक (सामूहिक रूप से फोटोकेमिकल ऑक्सीडेंट (photochemical oxidants) कहलाते हैं) बनते हैं। ओजोन, ऑक्सीडेंट्स (oxidants) में सबसे प्रचुर (abundant) मात्रा में, फोटोकेमिकल स्मॉग (photochemical smog) का प्रमुख घटक है। यह सार्वभौमिक रूप से (universally) स्वीकार किया जाता है कि समताप मंडल में ओजोन परत (ozone layer) हमें सूर्य से हानिकारक यूवी विकिरणों (harmful UV radiations) से बचाती है। मानवीय गतिविधियों द्वारा इस O3 परत के क्षरण (depletion) के गंभीर प्रभाव (serious implications) हो सकते हैं और यह पिछले कुछ वर्षों में बहुत चिंता का विषय बन गया है। क्षोभमंडल में पृथ्वी की सतह (earth’s surface) के पास की ओजोन प्रदूषण की समस्या पैदा करती है। ओजोन और अन्य ऑक्सीडेंट जैसे हाइड्रोजन पेरोक्साइड (hydrogen peroxide) NO2 और हाइड्रोकार्बन के बीच प्रकाश निर्भर प्रतिक्रियाओं (light dependent reactions) द्वारा बनते हैं। यूवी-विकिरण (UV-radiations) के प्रभाव में NO2 द्वारा ओजोन भी बन सकती है। ये प्रदूषक फोटोकेमिकल स्मॉग (photochemical smog) का कारण बनते हैं।
यूवी विकिरण (UV radiation) में वृद्धि के कारण कई हानिकारक प्रभाव (harmful effects) होते हैं। मनुष्य के लिए कैंसर सबसे अच्छी तरह से स्थापित खतरा (established threat) है। जब O3 परत पतली हो जाती है या उसमें छेद (holes) हो जाते हैं, तो यह मेलेनोमा (melanoma) जैसी त्वचा (skin) से संबंधित कैंसर का कारण बनता है। समताप मंडलीय ओजोन (stratospheric ozone) में 10% की कमी से त्वचा कैंसर (skin cancer) में 20-30% की वृद्धि होने की संभावना है। अन्य विकार मोतियाबिंद (cataracts), जलीय जीवन (aquatic life) और वनस्पति (vegetation) का विनाश और प्रतिरक्षा (immunity) की हानि हैं। फोटोकेमिकल स्मॉग (Photochemical smog) अत्यधिक ऑक्सीकरण प्रदूषित वातावरण (oxidizing polluted atmosphere) है जिसमें बड़े पैमाने पर O3, NOx, H2O2, कार्बनिक पेरोक्साइड (organic peroxides), PAN और PBzN शामिल हैं। यह NOz हाइड्रोकार्बन और ऑक्सीजन के बीच प्रकाश रासायनिक प्रतिक्रिया (photochemical reaction) के परिणामस्वरूप उत्पन्न होता है।
स्मॉग (smog) शब्द धुएं (smoke) और कोहरे (fog) को मिलाकर बनाया गया है, जो लंदन, ग्लासगो, मैनचेस्टर और यूके के अन्य शहरों में वायु प्रदूषण (air pollution) की घटना को चित्रित (characterized) करता है, जहां सल्फर युक्त कोयले (sulphur-rich coal) का उपयोग किया जाता था। कहा जाता है कि स्मॉग शब्द 1905 में H.A. Des Voeux द्वारा गढ़ा गया था। यूके का स्मॉग (U.K. smog) कम करने वाले प्रदूषकों (reducing pollutants) का मिश्रण था और इसे कम करने वाला स्मॉग (reducing smog) कहा जाता है, जबकि लॉस एंजिल्स स्मॉग (Los angels smog), ऑक्सीकरण वाले प्रदूषकों का मिश्रण है जिसे ऑक्सीकरण स्मॉग (oxidizing smog) या फोटोकेमिकल स्मॉग कहा जाता है।
भारत में मानवजनित (anthropogenic) जीएचजी उत्सर्जन (GHG emission) सूची का अनुमान 1991 में सीमित पैमाने पर (limited scale) शुरू हुआ, जिसे बड़ा और संशोधित (enlarged and revised) किया गया और आधार वर्ष (base year) 1990 के लिए पहली निश्चित रिपोर्ट (definitive report) 1992 में प्रकाशित हुई। तब से, कई कागजात और रिपोर्ट प्रकाशित हुई हैं जिन्होंने अनुमान (estimation) के लिए कार्यप्रणाली (methodologies) को उन्नत किया है, देश-विशिष्ट उत्सर्जन कारकों (country-specific emission factors) और गतिविधि डेटा (activity data) को शामिल किया है, उत्सर्जन के नए स्रोतों और नई गैसों या प्रदूषकों का हिसाब दिया है। सभी ऊर्जा, औद्योगिक प्रक्रियाओं (industrial processes), कृषि गतिविधियों (agriculture activities), भूमि उपयोग (land use), भूमि उपयोग परिवर्तन (land use change) और वानिकी (forestry) और अपशिष्ट प्रबंधन प्रथाओं (waste management practices) से भारतीय उत्सर्जन की एक व्यापक सूची (comprehensive inventory) हाल ही में आधार वर्ष 1994 के लिए यूएनएफसीसीसी (UNFCCC) को भारत के प्रारंभिक राष्ट्रीय संचार (Initial National Communication) में रिपोर्ट की गई है।
1994 में, भारत में सभी मानवजनित गतिविधियों से 1228 मिलियन टन CO2 समकक्ष (equivalent) उत्सर्जन हुआ, जो कुल वैश्विक उत्सर्जन का 3 प्रतिशत था। लगभग 794 मिलियन टन, यानी कुल CO2 समतुल्य उत्सर्जन का लगभग 63 प्रतिशत CO2 के रूप में उत्सर्जित हुआ, जबकि कुल उत्सर्जन (18 मिलियन टन) का 33 प्रतिशत CH4 था, और शेष 4 प्रतिशत (178 हजार टन) N2O था। ऊर्जा और परिवर्तन गतिविधियों, सड़क परिवहन, सीमेंट और इस्पात उत्पादन (steel production) में ईंधन दहन के कारण उत्सर्जन से CO2 उत्सर्जन का प्रभुत्व (dominated) था। जुगाली करने वाले पशुओं (ruminant livestock) में आंत्र किण्वन (enteric fermentation) और चावल की खेती (rice cultivation) से उत्सर्जन से CH4 उत्सर्जन का प्रभुत्व था। उर्वरक अनुप्रयोगों (fertilizer applications) के कारण कृषि मिट्टी (agricultural soils) से कुल N2O उत्सर्जन में प्रमुख योगदान आया। एक क्षेत्रीय स्तर (sectoral level) पर, ऊर्जा क्षेत्र ने कुल CO2 समतुल्य उत्सर्जन का 61 प्रतिशत योगदान दिया, जिसमें कृषि का योगदान लगभग 28 प्रतिशत था, शेष उत्सर्जन औद्योगिक प्रक्रियाओं (industrial processes), अपशिष्ट उत्पादन (waste generation), और भूमि उपयोग, भूमि उपयोग परिवर्तन और वानिकी के बीच वितरित किया गया था।
1990 और 2000 के बीच भारत से CO2 समतुल्य (equivalent) उत्सर्जन की चक्रवृद्धि वार्षिक वृद्धि दर (compounded annual growth rate) प्रति वर्ष 4.2 प्रतिशत की समग्र वृद्धि (overall increase) दर्शाती है। क्षेत्रीय आधार (sectoral basis) पर, उत्सर्जन में अधिकतम वृद्धि औद्योगिक प्रक्रिया क्षेत्र (21.3 प्रतिशत प्रति वर्ष) से है, इसके बाद अपशिष्ट क्षेत्र (waste sector) से उत्सर्जन (7.3 प्रतिशत प्रति वर्ष) है। कृषि क्षेत्र से दर्ज उत्सर्जन में लगभग कोई वृद्धि नहीं होने के साथ, ऊर्जा क्षेत्र (energy sector) के उत्सर्जन में प्रति वर्ष केवल 4.4 प्रतिशत की वृद्धि हुई है। औद्योगिक प्रक्रिया क्षेत्र (industrial process sector) से उत्सर्जन में उल्लेखनीय वृद्धि का श्रेय दशक (decade) के दौरान भारत में सीमेंट और इस्पात उत्पादन (cement and steel production) में वृद्धि को दिया जा सकता है। इसी तरह, अपशिष्ट क्षेत्र से उत्सर्जन में वृद्धि का कारण 1990 के संबंध में 2000 में गांवों से शहरों में आबादी की बड़ी आमद (large influx of population) के कारण उत्पन्न कचरे (waste) की मात्रा में वृद्धि को माना जा सकता है, जहां व्यवस्थित अपशिष्ट निपटान प्रथाओं (systematic waste disposal practices) के कारण; अवायवीय स्थितियां (anaerobic conditions) बनती हैं जिससे CH4 उत्सर्जन होता है।
कुछ विकसित देशों (developed countries) के डेटा से संकेत मिलता है कि 1990 और 2000 के बीच, रूसी संघ (Russian federation), जर्मनी और ब्रिटेन के मामले में GHGs की मिश्रित वार्षिक विकास दरों में गिरावट (decline) आई है, जहां विकास दर -2.8, -2.0 और -1.4 प्रतिशत प्रति वर्ष कम हो गई है। तुलनात्मक रूप से (In comparison), इसी अवधि (period) के भीतर जापान, यूएसए (USA) और भारत से उत्सर्जन क्रमशः (respectively) 1.6, 2.0 और 4.2 प्रतिशत प्रति वर्ष बढ़ा है। 1990-1995 की अवधि के लिए चीन और ब्राजील से उत्सर्जन भी क्रमशः 5 और 6 प्रतिशत की उच्च चक्रवृद्धि वार्षिक वृद्धि दर (high compounded annual growth rate) दर्शाता है।
हालांकि भारत से CO2 समतुल्य उत्सर्जन की चक्रवृद्धि वार्षिक वृद्धि दर (compounded annual growth rates) उच्च पक्ष (4.2 प्रतिशत प्रति वर्ष) पर है, लेकिन इन उत्सर्जन का पूर्ण मूल्य (absolute value) अभी भी संयुक्त राज्य अमेरिका (USA) का 1/6 है। साथ ही, भारत से प्रति व्यक्ति (per capita) GHG उत्सर्जन सबसे कम में से एक है। वर्ष 2000 में, अमेरिकी प्रति व्यक्ति CO2 समतुल्य उत्सर्जन भारत की तुलना में 15.3 गुना अधिक था। जर्मन प्रति व्यक्ति उत्सर्जन 8.0 गुना अधिक था। इसी तरह, जापानी प्रति व्यक्ति CO2 समतुल्य उत्सर्जन भारत की तुलना में 6.7 गुना अधिक था। यहां तक कि जब चीन और ब्राजील जैसे विकासशील देशों (developing countries) के साथ तुलना की जाती है, तो भारतीय प्रति व्यक्ति उत्सर्जन क्रमशः 2.2 और 1.3 गुना कम था।
लगभग सभी देशों के लिए, CO2 उत्सर्जन का हिस्सा वास्तव में 1990 और 2000 की अवधि के बीच लगातार बढ़ रहा है और यह CH4 और N2O उत्सर्जन है जो इस अवधि में कम हो गया है, जिसके परिणामस्वरूप CO2 समतुल्य (equivalent) उत्सर्जन की विकास दर (growth rates) में समग्र कमी (overall decrease) आई है। भारत के मामले में अपवाद (Exceptions) हैं, जहां N2O उत्सर्जन भी बढ़ रहा है, और यूके और जर्मनी के मामले में, जहां सभी तीन उत्सर्जन कम हो रहे हैं। इसके अलावा जर्मनी और यूके में उत्सर्जन के रुझान में कमी इस तथ्य के कारण है कि इन देशों में ठोस और तरल ईंधन (solid and liquid fuel) के उपयोग में गिरावट आ रही है और प्राकृतिक गैस (natural gas) की खपत बढ़ रही है। विचार किए गए सभी देशों में जापान एकमात्र देश है, जहां 1990 और 2000 के बीच ठोस ईंधन के उपयोग में वृद्धि हुई है। अमेरिका (USA) में, ईंधन मिश्रण (fuel mix) 1990 और 2002 के बीच समान (same) रहा है, तरल ईंधन के अधिकतम उपयोग के साथ, गैसीय (gaseous) और ठोस ईंधन (solid fuel) के बाद। भारत में भी, वाणिज्यिक ईंधन मिश्रण (commercial fuel mix) 1990 और 2002 के बीच लगभग समान रहा है, जिसमें उपयोग किए जाने वाले ईंधन का 10 प्रतिशत ठोस ईंधन है, 81 प्रतिशत तरल ईंधन है और शेष गैसीय ईंधन है। मुख्य ईंधन स्रोत (main fuel source) के रूप में वाणिज्यिक बायोमास (commercial biomass) का प्रवेश अभी भी बहुत कम है।
वर्ष 2000 में भारतीय अर्थव्यवस्था (Indian economy) की जीएचजी तीव्रता (GHG intensity), क्रय शक्ति समानता (purchasing power parity) के संदर्भ में, प्रति 1000 अमेरिकी डॉलर पर 0.4 टन CO2 समतुल्य (equivalent) से थोड़ा ऊपर होने का अनुमान है, जो कि संयुक्त राज्य अमेरिका (USA) और वैश्विक औसत (global average) से कम है। भारत सरकार ने अपनी विकास प्राथमिकताओं (development priorities) को प्राप्त करने के लिए 2002-07 के लिए प्रति वर्ष 8% जीडीपी (GDP) विकास दर का लक्ष्य रखा है। इन विकासात्मक आकांक्षाओं (developmental aspirations) को प्राप्त करने के लिए, पर्याप्त (substantial) अतिरिक्त ऊर्जा खपत (additional energy consumption) आवश्यक होगी और कोयला (coal), प्रचुर मात्रा (abundant) में घरेलू ऊर्जा संसाधन (domestic energy resource) होने के कारण, एक प्रमुख भूमिका (dominant role) निभाता रहेगा। चूंकि GHGs उत्सर्जन सीधे आर्थिक विकास (economic growth) से जुड़ा हुआ है, इसलिए भारत की आर्थिक गतिविधियों में अनिवार्य रूप से वर्तमान स्तरों से GHGs उत्सर्जन में वृद्धि शामिल होगी। भारत से CO2 समतुल्य उत्सर्जन 2020 तक 3000 मिलियन टन तक बढ़ने के लिए तैयार है। ऊर्जा और बिजली क्षेत्र के सुधारों (Energy and power sector reforms), उदाहरण के लिए, ऊर्जा के उपयोग की तकनीकी और आर्थिक दक्षता (technical and economic efficiency) को बढ़ाने में मदद मिली है। एक सतत विकास (sustainable development) के लिए भारत द्वारा अपनाई गई नीतियां (Policies), जैसे कि ऊर्जा दक्षता (energy efficiency), विभिन्न क्षेत्रों में सुधार के उपाय, स्वच्छ ईंधन (cleaner fuels) की बढ़ती पैठ (penetration)। और नवीकरणीय ऊर्जा प्रौद्योगिकियों (renewable energy technologies) के लिए एक धक्का ने पिछले एक दशक (decade) से जीएचजी (GHG) उत्सर्जन में कमी लाने में योगदान दिया है। पिछले कुछ वर्षों में ऐतिहासिक पर्यावरणीय उपायों (landmark environmental measures) की शुरूआत भी देखी गई है, जिन्होंने नदियों की सफाई, वनीकरण (forestation) को बढ़ाने, हाइड्रो (hydro) और नवीकरणीय ऊर्जा प्रौद्योगिकियों की महत्वपूर्ण क्षमता स्थापित करने का लक्ष्य रखा है। भारत सरकार ने एक साथ कोयला धोने (coal washing) जैसी स्वच्छ कोयला प्रौद्योगिकियों (clean coal technologies) की शुरुआत की और ऑटो एलपीजी (auto LPG) शुरू करने और चुनिंदा राज्यों (selected states) में मोटर स्पिरिट-इथेनॉल सम्मिश्रण (Motor Spirit-Ethanol blending) परियोजनाओं की स्थापना जैसे स्वच्छ और कम कार्बन गहन (carbon intensive) ईंधन के उपयोग की शुरुआत की।
भारतीय आबादी (Indian population) का एक चौथाई हिस्सा देश के तटों (coasts) के किनारे रहता है, और काफी हद तक तटीय आजीविका (coastal livelihoods) पर निर्भर (dependent) है। समुद्र के स्तर पर जलवायु परिवर्तन के प्रभाव तटीय क्षेत्रों को दो तरह से प्रभावित कर सकते हैं - औसत समुद्री जल स्तर (mean sea level) में वृद्धि के माध्यम से, और तटीय तूफानों (coastal surges) और तूफानों (storms) की आवृत्ति (frequency) और तीव्रता (intensity) में वृद्धि के माध्यम से। जलवायु परिवर्तन भारत के लिए चिंता का विषय है, क्योंकि बंगाल की खाड़ी (Bay of Bengal) में बनने वाले चक्रवातों (cyclones) से भारत के पूर्वी तट (east coast) पर नुकसान होता है। भविष्य में जलवायु परिवर्तन के कारण उष्णकटिबंधीय गड़बड़ी (tropical disturbances) की आवृत्ति या तीव्रता में किसी भी वृद्धि से तटीय क्षेत्रों में जीवन और संपत्ति (life and property) को नुकसान हो सकता है। राष्ट्रीय समुद्र विज्ञान संस्थान (National Institute of Oceanography - NIO) और भारतीय कृषि अनुसंधान संस्थान (Indian Agricultural Research Institute - IARI) ने समुद्र के स्तर पर जलवायु परिवर्तन के प्रभावों पर एक अध्ययन किया ताकि यह आकलन (assess) किया जा सके कि औसत समुद्र का स्तर और चरम घटनाओं (extreme events) की घटना किस हद तक बदल सकती है।
राष्ट्रीय समुद्र विज्ञान संस्थान (National Institute of Oceanography - NIO) भारत सरकार के वैज्ञानिक और औद्योगिक अनुसंधान परिषद (Council of Scientific and Industrial Research - CSIR) का एक शोध संगठन (research organization) है। NIO एक बड़ी समुद्र विज्ञान प्रयोगशाला (oceanographic laboratory) है जिसका ध्यान भारत के आसपास के समुद्रों के समुद्र विज्ञान (oceanography) पर है। उनके अध्ययन के मुख्य क्षेत्र (core areas) महासागर प्रक्रियाएं (ocean processes), तटीय अध्ययन (coastal studies), संसाधन सर्वेक्षण (resource surveys), संरक्षण (conservation) और महासागर इंजीनियरिंग (ocean engineering) हैं।
अध्ययन के परिणामस्वरूप (As a result of the study), समुद्र के स्तर के लिए जलवायु परिवर्तन के कारण निम्नलिखित परिवर्तनों की भविष्यवाणी (predicted) की गई थी:
कृषि क्षेत्र भारत के सकल राष्ट्रीय उत्पाद (Gross National Product - GNP) के 35% का प्रतिनिधित्व करता है और इस प्रकार देश के विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। स्वतंत्रता के बाद (post-independence) के युग (era) में खाद्यान्न उत्पादन (Food grain production) चौगुना (quadrupled) हो गया; इस वृद्धि के जारी रहने का अनुमान है। कृषि पर जलवायु परिवर्तन का प्रभाव खाद्य सुरक्षा (food security) के साथ समस्याएँ पैदा कर सकता है और उन आजीविका गतिविधियों (livelihood activities) को खतरे में डाल सकता है जिन पर अधिकांश आबादी निर्भर है। जलवायु परिवर्तन फसल की पैदावार (crop yields - सकारात्मक और नकारात्मक दोनों) को प्रभावित कर सकता है, साथ ही उन फसलों के प्रकार (types of crops) को प्रभावित कर सकता है जो कुछ क्षेत्रों में उगाई जा सकती हैं, कृषि आदानों (agricultural inputs) जैसे सिंचाई के लिए पानी, सौर विकिरण (solar radiation) की मात्रा जो पौधों के विकास (plant growth) को प्रभावित करती है, साथ ही कीटों के प्रसार (prevalence of pests) को भी प्रभावित कर सकता है। भारतीय कृषि अनुसंधान संस्थान (Indian Agricultural Research Institute - IARI) ने क्षेत्र (region) और फसल के अनुसार कृषि पर जलवायु परिवर्तन के प्रभावों में अंतर निर्धारित करने के उद्देश्य से, जलवायु परिवर्तन के प्रति कृषि उत्पादन की भेद्यता (vulnerability) की जांच की।
फसलों पर तापमान और कार्बन डाइऑक्साइड (carbon dioxide) में बदलाव के प्रभावों का मूल्यांकन (evaluate) करने के लिए निम्नलिखित मॉडल विकसित किए गए थे:
जलवायु विज्ञान (climatologically) और चिकित्सा समुदायों (medical communities) दोनों को चिंता बढ़ रही है कि जलवायु परिवर्तन से स्वास्थ्य पर व्यापक प्रभाव (wide-ranging impacts) पड़ने की संभावना है। गरीब (poor), साथ ही साथ बुजुर्ग (elderly), बच्चे (children), और विकलांग (disabled) लोगों के इन परिवर्तनों के प्रति सबसे अधिक संवेदनशील (vulnerable) होने की संभावना है, क्योंकि उन्हें पहले से ही स्वास्थ्य सुविधाओं (health facilities) तक सीमित पहुंच का सामना करना पड़ता है। भारत में वेक्टर जनित बीमारियों (vector-borne diseases) में मलेरिया (malaria) काफी चिंता का विषय है। मलेरिया की आवधिक महामारी (Periodic epidemics) हर पांच से सात साल में आती है, और विश्व बैंक (World Bank) का अनुमान है कि 1998 में भारत में मलेरिया के कारण लगभग 577,000 DALYs (विकलांगता-समायोजित जीवन वर्ष - disability-adjusted life years) खो गए थे। जलवायु परिवर्तन उन क्षेत्रों में मलेरिया की घटनाओं (incidence) को बढ़ा सकता है जो पहले से ही मलेरिया-प्रवण (malaria-prone) हैं, और मलेरिया को नए क्षेत्रों में भी पेश कर सकते हैं। राष्ट्रीय भौतिक प्रयोगशाला (National Physical Laboratory - NPL), नई दिल्ली ने मलेरिया पर विशेष ध्यान (particular focus) देने के साथ, भारत में मानव स्वास्थ्य पर अनुमानित जलवायु परिवर्तन (predicted climate change) के प्रभावों का एक अध्ययन किया।
भारत ने कई प्रतिक्रिया उपाय (response measures) किए हैं जो जलवायु परिवर्तन पर संयुक्त राष्ट्र फ्रेमवर्क कन्वेंशन (United Nations Framework Convention on Climate Change - UNFCCC) के उद्देश्यों (objectives) में योगदान दे रहे हैं। भारत की विकास योजनाएं (development plans) आर्थिक विकास (economic development) और पर्यावरणीय चिंताओं (environmental concerns) को संतुलित करती हैं। योजना प्रक्रिया सतत विकास (sustainable development) के सिद्धांतों (principles) द्वारा निर्देशित है। ऊर्जा और बिजली क्षेत्र (energy and power sector) में सुधारों ने आर्थिक विकास में तेजी लाई है और ऊर्जा उपयोग की दक्षता (efficiency) में वृद्धि की है। निजी क्षेत्र (private sector) द्वारा की गई उल्लेखनीय पहलों (notable initiatives) ने इन्हें पूरा किया है।
पिछले कुछ वर्षों में पर्यावरण के मुद्दों (environmental issues) से संबंधित कई उपाय किए गए हैं। उन्होंने नवीकरणीय ऊर्जा प्रतिष्ठानों (renewable energy installations) की क्षमता (capacity) में उल्लेखनीय (significantly) वृद्धि करने का लक्ष्य रखा है; प्रमुख शहरों में हवा की गुणवत्ता (air quality) में सुधार (संपीड़ित प्राकृतिक गैस (compressed natural gas) से चलने वाले वाहनों के दुनिया के सबसे बड़े बेड़े (fleet) को नई दिल्ली में पेश किया गया है); और वनीकरण (afforestation) को बढ़ाना। अतिरिक्त संसाधनों (additional resources) को प्रतिबद्ध (committing) करके और नए निवेशों को फिर से जोड़कर अन्य समान उपाय लागू किए गए हैं, इस प्रकार आर्थिक विकास (economic development) को जलवायु-अनुकूल मार्ग (climate-friendly path) पर लाया गया है।
भारत के वन संरक्षण प्रयासों (forest conservation efforts) के मूल घटकों (basic components) में मौजूदा वनों की रक्षा करना (protecting existing forests), गैर-वानिकी उद्देश्यों (non-forestry purposes) के लिए वन भूमि (forest land) के मोड़ (diversion) पर रोक लगाना, कृषि वानिकी/निजी क्षेत्र के वृक्षारोपण (farm forestry/private area plantations) को प्रोत्साहित करना, संरक्षित क्षेत्र नेटवर्क (protected area network) का विस्तार करना और जंगल की आग (forest fires) को नियंत्रित करना शामिल है। वनों का देश के भूभाग (landmass) का 19.4% हिस्सा है। 40% से अधिक के क्राउन कवर (crown cover) वाले वन बढ़ रहे हैं। टिकाऊ वन विकास (sustainable forest development) के लिए राष्ट्रीय वानिकी कार्य कार्यक्रम (National Forestry Action Programme) तैयार किया गया है और राष्ट्रीय वन नीति (National Forest Policy), 1988 में अनिवार्य रूप से देश के एक तिहाई भौगोलिक क्षेत्र (geographical area) को वन/वृक्ष आवरण (forest/ tree cover) के तहत लाने के लिए।
संयुक्त वन प्रबंधन (Joint Forest Management) के तहत लोगों की भागीदारी (people's participation) के साथ वनीकरण (afforestation) का एक बड़ा कार्यक्रम लागू किया जा रहा है। राष्ट्रीय वन नीति (National Forest Policy) में ईंधन की लकड़ी (fuel wood), चारे (fodder) और लकड़ी (timber) की उनकी आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए खराब जंगलों (degraded forests) के विकास में लोगों की भागीदारी की परिकल्पना (envisages) की गई है। प्रतिनिधि पारिस्थितिक तंत्र (representative ecosystems) की रक्षा के लिए बारह बायोस्फीयर रिजर्व (biosphere reserves) स्थापित किए गए हैं। मूंगा भित्तियों (coral reefs) और मैंग्रोव (mangroves) को प्राथमिकता (priority) दिए जाने के साथ 20 आर्द्रभूमियों (wetlands) के लिए प्रबंधन योजनाएँ (Management plans) लागू की जा रही हैं। राष्ट्रीय बंजर भूमि विकास बोर्ड (National Wasteland Development Board) निजी, गैर-वन और बंजर भूमि (private, non-forest and degraded land) को फिर से बनाने के लिए जिम्मेदार है। राष्ट्रीय वनीकरण और पर्यावरण विकास बोर्ड (National Afforestation and Eco Development Board) खराब वन भूमि, जंगलों से सटी भूमि और पारिस्थितिक रूप से नाजुक क्षेत्रों (ecologically fragile areas) को फिर से बनाने (regenerating) के लिए जिम्मेदार है।
मीथेन, एक ग्रीन हाउस गैस (green house gas) की वायुमंडलीय सांद्रता (atmospheric concentration), पिछले 200 वर्षों के दौरान दोगुनी से अधिक (more than doubled) हो गई है। नतीजतन, वायुमंडल में मीथेन के प्रवाह (flux of methane) को प्रभावित करने वाले कारकों (factors) की पहचान करना तेजी से महत्वपूर्ण होता जा रहा है। मेथानोट्रोफ्स (Methanotrophs), एरोबिक मिट्टी (aerobic soils) और तलछट (sediments) में व्यापक रूप से (widespread) मौजूद माइक्रोएरोफिलिक जीव (microaerophilic organisms), बायोमास के लिए ऊर्जा और कार्बन प्राप्त (derive) करने के लिए मीथेन को ऑक्सीकरण (oxidize) करते हैं, इसलिए, वे वायुमंडल में मीथेन के प्रवाह को कम (mitigating) करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। कई भौतिक रासायनिक कारक (physico chemical factors) मिट्टी में मीथेन ऑक्सीकरण (methane oxidation) की दर को प्रभावित करते हैं जिनमें मिट्टी का प्रसार (soil diffusivity), पानी की क्षमता (water potential) और ऑक्सीजन, मीथेन, अमोनियम, नाइट्रेट, नाइट्राइट (nitrite) और तांबे (copper) के स्तर शामिल हैं। इनमें से अधिकांश कारक मीथेन मोनोऑक्सीजनेज (methane monooxygenase - MMO) के साथ बातचीत के माध्यम से अपना प्रभाव (influence) डालते हैं, जो एंजाइम (enzyme) मीथेन को मेथनॉल (methanol) में परिवर्तित करने वाली प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित (catalyzes) करता है, मीथेन ऑक्सीकरण में पहला कदम। यद्यपि प्रतिस्पर्धा (competition) और भविष्यवाणी (predation) जैसे जैविक कारक (biological factors) निस्संदेह मिट्टी में मेथनोट्रॉफ़ आबादी (methanotroph population) को विनियमित (regulating) करने में भूमिका निभाते हैं, और इस तरह मेथानोट्रोफ्स द्वारा खपत मीथेन (methane consumed) की मात्रा को सीमित करते हैं।
मीथेन (Methane), ग्रीन हाउस गैस के रूप में इसके महत्व में कार्बन डाइऑक्साइड के बाद दूसरे स्थान (second only to carbon dioxide) पर है। मीथेन को ऑक्सीकरण (oxidize) करने वाले सूक्ष्मजीवों (microorganisms) की क्षमता 1906 से ज्ञात है, जब सोहंगेन (Sohngen) ने पहली बार एक कार्बन स्रोत (carbon source) के रूप में मीथेन पर बढ़ने में सक्षम एक जीव (organism) को अलग किया और इसका नाम बेसिलस मीथेनिकस (Bacillus methanicus) रखा। उस समय से, मीथेन ऑक्सीकरण सूक्ष्मजीव (मेथानोट्रोफ्स) विभिन्न प्रकार की मिट्टी और जलीय वातावरण (aquatic environments) में पाए गए हैं। मिट्टी में कार्बन डाइऑक्साइड में मीथेन का ऑक्सीकरण मुख्य रूप से मेथनोट्रोफिक बैक्टीरिया (methanotrophic bacteria) में एरोबिक चयापचय (aerobic metabolism) के हिस्से के रूप में होता है। एरोबिक स्थितियों के तहत मीथेन ऑक्सीकरण की शुद्ध प्रतिक्रिया (net reaction) को इस प्रकार वर्णित किया जा सकता है:
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
मीथेन ऑक्सीकरण को अवायवीय चयापचय (anaerobic metabolism) में सल्फेट (sulphate) की कमी से भी जोड़ा जा सकता है। सल्फेट की कमी वाले वातावरण में अवायवीय मीथेन ऑक्सीकरण का पता नहीं चला है और यह जलीय वातावरण में सबसे अधिक प्रचलित (prevalent) प्रतीत होता है।
मेथानोट्रोफ्स, जीवों के बड़े समूह (larger group) का एक उपसमूह (subset) हैं जो एक - कार्बन यौगिकों (carbon compounds), मिथाइलोट्रोफ्स (methylotrophs) का उपयोग करते हैं। शास्त्रीय (Classically) रूप से, मेथनोट्रॉफ़्स को कुछ मुख्य पीढ़ी (genera) में विभाजित किया गया है: मिथाइलोकोकस (Methylococcus), मिथाइलोमोनास (Methylomonas), मेथिलोबैक्टर (Methylobacter), मिथाइलोसिनस (Methylosinus), मिथाइलोसिस्टिस (Methylocystis), मेथीलोबैक्टीरियम (Methylobacterium) और मिथाइलोस्पोरोविब्रियो (Methylosporovibrio)।
एक कार्यात्मक दृष्टिकोण (functional standpoint) से, मेथनोट्रॉफ़्स को उनके कार्बन-आत्मसात मार्ग (carbon-assimilation pathway) या मार्गों के साथ-साथ इंट्रा साइटोप्लाज्मिक झिल्ली व्यवस्था (intra cytoplasmic membrane arrangement), सेल मॉर्फोलॉजी (cell morphology) और उनके डीएनए (DNA) की ग्वानिन (guanine) और साइटोसिन सामग्री (cytosine content) के आधार पर तीन प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है। टाइप I मेथनोट्रोफ्स में राइबुलोज मोनोफॉस्फेट मार्ग (ribulose monophosphate pathway), टाइप II में सेरीन मार्ग (serine pathway) और टाइप X दोनों मार्ग होते हैं।
ग्लोबल वार्मिंग (Global warming) नई सहस्राब्दी (new millennium) की सबसे खतरनाक समस्याओं (most dreaded problems) में से एक है। कार्बन उत्सर्जन (Carbon emission) को ग्लोबल वार्मिंग के लिए सबसे मजबूत कारण कारक (strongest causal factor) माना जाता है। इसलिए, बढ़ता कार्बन उत्सर्जन आज की प्रमुख चिंताओं (major concerns) में से एक है, जिसे क्योटो प्रोटोकॉल (Kyoto Protocol) में अच्छी तरह से संबोधित (addressed) किया गया है। बायोमास और विविधता (diversity) दोनों के कारण पेड़ (Trees) किसी भी परिदृश्य (landscape) के सबसे महत्वपूर्ण तत्वों (significant elements) में से हैं। पारिस्थितिकी तंत्र की गतिशीलता (ecosystem dynamics) में उनकी मुख्य भूमिका (key role) सर्वविदित है। हालांकि, यह विरोधाभासी (paradoxical) है कि मानव समाज (human society) द्वारा प्राप्त औद्योगिक और तकनीकी प्रगति (industrial and technological advancement) के कारण आधुनिक समय (modern times) में वनस्पति (vegetation) का विनाश और क्षरण (destruction and degradation) हुआ है। इस प्रगति के परिणामस्वरूप पारिस्थितिक तंत्र (ecosystem) में कार्बन का उत्सर्जन (emission) हुआ है। इसलिए, उनसे संबंधित पर्यावरणीय मुद्दों (environmental issues) को संबोधित करने की आवश्यकता है। पेड़ वायुमंडलीय कार्बन यानी कार्बन डाइऑक्साइड के लिए महत्वपूर्ण सिंक (sinks) हैं, क्योंकि उनके खड़े बायोमास (standing biomass) का 50% कार्बन ही है।
भारत की लगभग आधी आबादी जल्द ही शहरी क्षेत्रों (urban areas) में रहने लगेगी। और औसत जीवन स्तर (average living standards) को बढ़ाने के साधन के रूप में राजनीतिक और सामाजिक दोनों रूप से शहरीकरण (urbanization) को सख्ती (vigorously) से बढ़ावा दिया जाता है। हालांकि, ग्रामीण क्षेत्र (rural sector) की तुलना में वस्तुओं और सेवाओं की अधिक खपत के कारण लगातार बढ़ता शहरीकरण (ever-growing urbanization) कार्बन उत्सर्जन (carbon emission) को बढ़ाने का खतरा पैदा करता है। इसलिए, स्थिरता (sustainability) प्राप्त करने के लिए कार्बन उत्सर्जन और कार्बन पृथक्करण (carbon sequestration) के बीच संतुलन बनाए रखना महत्वपूर्ण है।
वैश्विक कार्बन (Global carbon) को विभिन्न प्रकार के विभिन्न शेयरों (stocks) में रखा जाता है। प्राकृतिक स्टॉक (Natural stocks) में महासागर, जीवाश्म ईंधन भंडार (fossil fuel deposits), स्थलीय प्रणाली (terrestrial system) और वायुमंडल शामिल हैं। स्थलीय प्रणाली में कार्बन चट्टानों (rocks) और तलछटों (sediments), दलदलों (swamps), आर्द्रभूमियों (wetlands) और जंगलों (forests), और जंगलों, घास के मैदानों (grasslands) और कृषि की मिट्टी (soils) में अनुक्रमित (sequestered) होता है। दुनिया के स्थलीय कार्बन का लगभग दो-तिहाई (two-thirds), चट्टानों और तलछटों में अनुक्रमित होने के अलावा, खड़े जंगलों (standing forests), वन अंडर-स्टोरी पौधों (forest under-storey plants), पत्तियों और वन मलबे (forest debris) और वन मिट्टी में अनुक्रमित होता है। इसके अलावा, कुछ गैर-प्राकृतिक स्टॉक (non-natural stocks) भी हैं। उदाहरण के लिए, लंबे समय तक जीवित रहने वाले लकड़ी के उत्पाद (long-lived wood products) और अपशिष्ट डंप (waste dumps) एक अलग मानव-निर्मित कार्बन स्टॉक (human-created carbon stock) का गठन करते हैं। एक स्टॉक (stock) जो कार्बन ले रहा है उसे "सिंक" ("sink") कहा जाता है और जो कार्बन छोड़ रहा है उसे "स्रोत" ("source") कहा जाता है। समय के साथ एक स्टॉक से दूसरे स्टॉक में कार्बन का स्थानांतरण (Shifts) या प्रवाह (flows), उदाहरण के लिए, वायुमंडल से जंगल में, कार्बन "फ्लक्स" ("fluxes") के रूप में देखा जाता है। समय के साथ, कार्बन एक स्टॉक से दूसरे में स्थानांतरित (transferred) हो सकता है।
एक सिंक (sink) को एक प्रक्रिया (process) या गतिविधि (activity) के रूप में परिभाषित किया जाता है जो वातावरण से ग्रीनहाउस गैसों को हटाता है। कार्बन पृथक्करण (Carbon sequestration) वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड का निष्कर्षण (extraction) और प्राकृतिक या कृत्रिम (artificial) जलाशयों (reservoirs) या सिंक में इसका भंडारण (storage) है। पेड़ (Trees), अन्य सभी पौधों की तरह, प्रकाश संश्लेषण (photosynthesis) के माध्यम से बायोमास (biomass) के रूप में कार्बन (C) को सोखते (sequester) या अवशोषित करते हैं और श्वसन (respiration) के माध्यम से वातावरण (atmosphere) में कार्बन (CO2) छोड़ते हैं। प्रकाश संश्लेषण और श्वसन के बीच का अंतर (difference) पौधे में कार्बन संचय (carbon accumulation) या कार्बन का पृथक्करण (sequestration) है। कार्बन को मुख्य रूप से (primarily) पेड़ों और अन्य पौधों में जीवित बायोमास (living biomass - तना, शाखाएं, पत्ते और जड़ें - stem, branches, foliage and roots) के रूप में संग्रहीत किया जाता है, हालांकि कार्बन का कुछ हिस्सा मिट्टी के कार्बनिक कार्बन (soil organic carbon) और मृत वनस्पति (dead vegetation) के रूप में भी संग्रहीत किया जाता है। इसलिए, एक वन पारिस्थितिकी तंत्र (forest ecosystem) मुख्य रूप से प्रकाश संश्लेषण के दौरान कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित (absorbing) करके और इसे पेड़ों, अन्य वनस्पतियों (vegetation) और मिट्टी में संग्रहीत करके सिंक (sinks) के रूप में कार्य करता है। पेड़, पर्ण (foliage) और जड़ों में मौजूद कार्बन वायुमंडल में जारी होने तक वहां रहता है। वायुमंडल में कार्बन उत्सर्जन दो तरह से होता है: (1) प्राकृतिक प्रक्रियाएं (Natural processes) - पौधे/पेड़ के श्वसन, आग और मृत और रोगग्रस्त पौधों के अपघटन (decomposition) के माध्यम से; (2) मानवशास्त्रीय (Anthropologic) या मानव गतिविधियां (human activities) - वनों की कटाई (deforestation), लकड़ी काटने (logging) और लकड़ी को जलाने (burning of wood) के माध्यम से।
जब पेड़ अपने अधिकतम विकास (maximum growth) तक पहुंचते हैं, तो वृद्धि दर (growth rate) कम हो जाती है, जो बदले में कार्बन पृथक्करण (carbon sequestration) को कम कर देती है। ऐसे मामले में, यदि पुराने पेड़ों (older trees) को काट दिया जाता है और उनके स्थान पर नए पेड़ लगाए जाते हैं तो पृथक्करण दर (sequestration rate) बढ़ जाती है, जिससे सिंक के रूप में वन पारिस्थितिकी तंत्र की दक्षता (efficiency) बढ़ जाती है। यदि लकड़ी का उपयोग उत्पादों (products) के निर्माण के लिए किया जाता है, तो कार्बन लकड़ी (wood) में जमा रहता है। वन प्रबंधन प्रथाएं (Forest management practices), जैसे कि साइट की तैयारी (site preparation), आग का प्रबंधन (fire management), और पेड़ की प्रजातियों (tree species) का चयन, एक स्टैंड (stand) में अनुक्रमित कार्बन की दर (rate) और मात्रा (amount) को बढ़ा सकता है। इसलिए, स्वस्थ जंगलों (healthy forests) के रखरखाव (maintenance) के माध्यम से और कार्बन उत्सर्जन में कमी के माध्यम से जलवायु परिवर्तन (climate change) के प्रभावों को कम (mitigating) करने में वन एक महत्वपूर्ण भूमिका (important role) निभाते हैं।
पेड़ कार्बन पृथक्करण (carbon sequestration) के सबसे अच्छे स्रोतों में से हैं। एक पेड़ 150 किग्रा (kg) कार्बन/वर्ष (carbon/year) को सोख (sequester) सकता है। इसलिए, एक हेक्टेयर (hectare) में पेड़ 45 टन (tonnes) कार्बन को सोख सकते हैं। कार्बन उत्सर्जन (Carbon emission) एक शहर से दूसरे शहर और गांव से गांव में भिन्न (varies) होता है। मुंबई, दिल्ली, बैंगलोर, चेन्नई आदि जैसे महानगरों (Metro cities) में औद्योगिक उत्सर्जन (industrial emission), ऑटोमोबाइल (automobile), अपशिष्ट दहन (waste combustion) आदि के कारण अधिक उत्सर्जन होता है। कार्बन पृथक्करण एक प्राकृतिक प्रक्रिया है, लेकिन कार्बन को सोखने की यह प्रक्रिया भी एक प्रजाति (species) से दूसरी प्रजाति में भिन्न होती है। एक अध्ययन में पाया गया है कि टीक (Teak - Tectona grandis) जैसे पेड़ों में कार्बन पृथक्करण का प्रतिशत सबसे अधिक (highest) है, जो 53% है। कार्बन पृथक्करण के लिए सबसे अच्छी (Best) 100 पेड़ प्रजातियों की पहचान की गई है, जिनमें से कुछ आम (mango), नीम, बबूल (babul), गुलमोहर (gulmohar), अशोक (asoka), और शीशम (rosewood) हैं।
अम्ल वर्षा (Acid rain) वायुमंडल में सल्फर (sulfur) और नाइट्रोजन ऑक्साइड (nitrogen oxides) के उत्सर्जन के कारण होती है, जो ज्यादातर विद्युत शक्ति (electric power) के लिए जीवाश्म ईंधन (fossil fuels) के जलने से होती है। मानवीय गतिविधियों (human activities) से अन्य स्रोतों में कुछ औद्योगिक प्रक्रियाएं (industrial processes) और गैसोलीन (gasoline) संचालित ऑटोमोबाइल (automobile) शामिल हैं। सल्फर डाइऑक्साइड सल्फ्यूरिक एसिड (sulfuric acid) बनाने के लिए हवा में जल वाष्प (water vapor) के साथ प्रतिक्रिया करता है; नाइट्रोजन डाइऑक्साइड नाइट्रिक एसिड (nitric acid) बनाने के लिए जल वाष्प के साथ प्रतिक्रिया करता है। यह पाया गया है कि अम्लीय वर्षा में सल्फर डाइऑक्साइड का योगदान नाइट्रोजन ऑक्साइड के योगदान से दोगुना (twice) से अधिक है। मानवीय स्रोतों (human sources) की तुलना में प्राकृतिक स्रोतों (natural sources), जैसे दलदलों (swamps) और ज्वालामुखियों (volcanoes) से इन गैसों का योगदान बहुत कम है।
एसिड जमाव (acid deposition) का एक प्रमुख पर्यावरणीय प्रभाव (major environmental impact) झीलों और नदियों में पीएच (pH) का कम होना है। पीएच गिरने पर अधिकांश जलीय जीवन (aquatic life) बाधित (disrupted) हो जाता है। फाइटोप्लांकटन (Phytoplankton) की आबादी कम हो जाती है, और कई सामान्य जल-निवास (water-dwelling) अकशेरुकी (invertebrates), जैसे मे मक्खियाँ (may flies) और स्टोन मक्खियाँ (stone flies), पीएच लगभग 6.0 से नीचे गिरने पर जीवित नहीं रह सकते। ट्राउट (trout) और सामन (salmon) सहित मछलियों की कुछ संवेदनशील प्रजातियों (sensitive species) को नुकसान पहुंचता है जब पीएच स्तर 5.5 से नीचे चला जाता है। अम्लता (Acidity) का मछली के प्रजनन चक्र (reproductive cycle) पर हानिकारक प्रभाव (deleterious effect) पड़ता है; जब पीएच 4.9 से कम हो, तो अधिकांश मछली प्रजातियों के प्रजनन (reproduction) की संभावना नहीं है (unlikely)। एसिड मृत झीलों (Acid dead lakes) का पीएच (pH) लगभग 3.5 से नीचे है।
शॉर्ट-वेवलेंथ यूवी रेडिएशन (short-wavelength UV radiation) के अवशोषण (absorption) से समताप मंडल (stratosphere) में लगातार ओजोन का निर्माण होता है, जबकि साथ ही इसे विभिन्न रासायनिक प्रतिक्रियाओं (chemical reactions) द्वारा लगातार हटाया जा रहा है जो इसे वापस आणविक ऑक्सीजन (molecular oxygen) में परिवर्तित करते हैं। किसी भी दिए गए समय और स्थान पर निर्माण (creation) और निष्कासन (removal) की दरें (rates) मौजूद ओजोन की सांद्रता (concentration) को निर्धारित करती हैं। निर्माण और हटाने के बीच संतुलन (balance) क्लोरीन, नाइट्रोजन और ब्रोमीन की समताप मंडलीय सांद्रता को बढ़ाकर प्रभावित किया जा रहा है, जो उत्प्रेरक (catalysts) के रूप में कार्य करता है, हटाने की प्रक्रिया को तेज करता है। सीएफसी (CFCs) प्रमुख हैं।
अंटार्कटिक ओजोन छिद्र के निर्माण (creation of the Antarctic ozone hole) में क्लोरीन और सीएफसी की भूमिका का वर्णन करने के लिए निम्नलिखित प्रतिक्रियाओं (set of reactions) का प्रस्ताव (proposed) किया गया है।
Cl + O3 → ClO + O2, जो नाइट्रोजन डाइऑक्साइड (NO2) के साथ प्रतिक्रिया करके क्लोरीन नाइट्रेट (chlorine nitrate - ClONO2) का एक अपेक्षाकृत अक्रिय अणु (relatively inert molecule) बनाता है:
ClO + NO2 → ClONO2
चूंकि ओजोन पृथ्वी की सतह तक पहुंचने से पहले जैविक रूप से हानिकारक यूवी विकिरण को अवशोषित करती है, इसलिए ओजोन का विनाश यूवी जोखिम से जुड़े जोखिमों को बढ़ाता है। यूवी विकिरण (UV radiation) मानव त्वचा कैंसर (human skin cancer), मोतियाबिंद (cataracts) और प्रतिरक्षा प्रणाली की प्रतिक्रिया (immune system response) के दमन (suppression) से जुड़ा हुआ है। इसके अलावा, कई पौधों और जलीय जीवों (aquatic organisms) को यूवी जोखिम (UV exposure) में वृद्धि से प्रतिकूल रूप से प्रभावित दिखाया गया है। और अंत में, स्थलीय यूवी फ्लक्स (terrestrial UV flux) में वृद्धि से फोटोकेमिकल स्मॉग (photochemical smog) के एक सामान्य घटक फॉर्मलाडेहाइड (formaldehyde) के फोटोलाइसिस (photolysis) के माध्यम से शहरी वायु प्रदूषण (urban air pollution) बढ़ सकता है। धूप की कालिमा (Sunburn), मोतियाबिंद (Cataract), त्वचा की उम्र बढ़ना (aging of the skin) और त्वचा कैंसर (skin cancer) यूवी विकिरण (UV radiation) में वृद्धि के कारण होते हैं। यह कुछ संक्रमणों (infections) जैसे खसरा (measles), चिकन पॉक्स (chicken pox) और अन्य वायरल बीमारियों (viral diseases) के प्रति शरीर के प्रतिरोध (body’s resistance) को दबाकर प्रतिरक्षा प्रणाली (immune system) को कमजोर करता है जो दाने (rash) और मलेरिया जैसी परजीवी बीमारियों (parasitic diseases) को त्वचा के माध्यम से पेश करते हैं। यह प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया (process of photosynthesis) के दौरान प्रकाश ऊर्जा (light energy) को पकड़ने की पौधों की क्षमता को प्रभावित करता है। इससे पौधों में पोषक तत्वों की मात्रा (nutrient content) और वृद्धि (growth) कम हो जाती है। यह विशेष रूप से फलियों (legumes) और गोभी (cabbage) में देखा जाता है। यूवी (UV) से ज़ोप्लांकटन (Zooplanktons) और फाइटोप्लांकटन (phytoplanktons) क्षतिग्रस्त (damaged) हो जाते हैं। यूवी (UV) जोखिम ज़ोप्लांकटन के प्रजनन काल (breeding period) को छोटा कर देता है। चूँकि प्लवक (planktons) समुद्री खाद्य श्रृंखला (marine food chain) का आधार (basis) बनाते हैं, किसी भी बदलाव का प्रभाव मछली (fish) और शेलफिश (shellfish) उत्पादन पर पड़ेगा।
1. आईपीसीसी (IPCC) का संबंध (concerned with) किससे है
a) भारी धातु (Heavy metal)
b) ओजोन क्षरण (Ozone depletion)
c) जैव विविधता (Biodiversity)
d) नाइट्रेट प्रदूषण (Nitrate pollution)
2. सल्फ्यूरिक एसिड (Sulfuric acid) एक द्वितीयक प्रदूषक (secondary pollutant) है
a) सच (True)
b) झूठ (False)
3. अम्ल वर्षा (Acid rain) है
a) <5.6 के पीएच (pH) के साथ वर्षा (Rainfall with a pH of <5.6)
b) >5.6 के पीएच (pH) के साथ वर्षा (Rainfall with a pH of >5.6)
c) >7.6 के पीएच (pH) के साथ वर्षा (Rainfall with a pH of >7.6)
d) <2.6 के पीएच (pH) के साथ वर्षा (Rainfall with a pH of <2.6)
4. पौधों में लाल भूरे रंग के धब्बे (Reddish brown flecks), ब्लीचिंग (bleaching), समय से पहले बुढ़ापा (premature aging) किसके कारण होता है
a) नाइट्रेट (Nitrate)
b) SO2
c) सीसा (Lead)
d) ओजोन (Ozone)
5. निम्नलिखित में से कौन सा ओजोन क्षयकारी यौगिक (Ozone depleting compounds) है
a) सीएफसी (CFCs)
b) मीथेन (methane)
c) नाइट्रस ऑक्साइड (nitrous oxide)
d) उपरोक्त सभी (All the above)
6. एक एकल क्लोरीन परमाणु (single chlorine atom) किसको नष्ट कर सकता है
a) समताप मंडल (stratosphere) में 10,000 ओजोन अणु (ozone molecules)
b) समताप मंडल में 100,000 ओजोन अणु
c) क्षोभमंडल (Troposphere) में 100,000 ओजोन अणु
d) समताप मंडल में 10,00,000 ओजोन अणु
7. ओजोन छिद्र (Ozone hole) सबसे पहले कहाँ देखा गया था
a) अफ्रीका (Africa)
b) अंटार्कटिका (Antarctica)
c) एशिया (Asia)
d) लैटिन अमेरिका (Latin America)
8. मीथेन ऑक्सीकरण (methane oxidation) में शामिल सूक्ष्मजीव (Microbes) हैं
a) मेथेनोट्रोफ्स (Methhanotrophs)
b) मेथनोजेन (Methanogens)
c) एसिडोफाइल (Acidophiles)
d) मेथेनोकोकस (Methanococcus)
9. वह वैज्ञानिक जिसने पहली बार वर्षा जल (rainwater) में एसिड (acid) का पता लगाया था
a) रवीश मल्होत्रा (Ravish Malhotra)
b) यूरी गगारिन (Yuri Gagarin)
c) हेनरी बेकरेल (Henry Becquerel)
d) रॉबर्ट एंगस स्मिथ (Robert Angus Smith)
10. इष्टतम संसाधन (optimal resource) और कृषि संबंधी प्रबंधन विकल्पों (agronomic management options) के लिए IARI द्वारा विभिन्न फसलों के लिए एक सामान्य विकास मॉडल (generic growth model) विकसित किया गया था।
a) इन्फोसोर्स (Inforesource)
b) इन्फोकॉप (Infocrop)
c) इन्फोमैप (Infomap)
d) इन्फोएग्रोन (Infoagron)
11. गन्ने की उपज (cane yield) पर प्रभावों को मापने के लिए एक साधारण गन्ना विकास मॉडल (simple sugarcane growth model) है
a) इंफोसिस (Infosys)
b) इन्फोकॉप (infocrop)
c) इन्फोकेन (Infocane)
d) उपरोक्त में से कोई नहीं (none of the above)
12. फोटोकेमिकल स्मॉग (photochemical smog) का मुख्य अपराधी (main culprit) है
a) NOX
b) ओजोन (Ozone)
c) पैन (PAN)
d) उपरोक्त सभी (all the above)
13. कम करने वाले स्मॉग (reducing smog) में मुख्य प्रदूषक (main pollutant) है
a) SO2
b) नमी (Moisture)
c) कालिख के कण (Soot particles)
d) उपरोक्त सभी (all the above)
14. कुल वार्मिंग प्रभाव (total warming effect) में अकेले CO2 का योगदान है
a) 30%
b) 25%
c) 60%
d) 40%
15. CFC के लिए महत्वपूर्ण प्रतिस्थापन (important replacement) हैं
a) HFCs
b) HCFCs
c) हैलोजेनेटेड सीएफसी (Halogenated CFC’s)
d) उपरोक्त सभी (all the above)
16. मीथेन का वायुमंडलीय निवास समय (Atmosphere residence time) लगभग है
a) 10-12 वर्ष (10-12 years)
b) 8 -11 वर्ष (8 -11 years)
c) 5 - 6 वर्ष (5 – 6 years)
d) 20 से अधिक वर्ष (More than 20 years)
17. ओजोन परत (Ozone layer) ------------------ है
a) सुरक्षात्मक परत (Protective layer) जब यह मेसोस्फीयर में हो
b) सुरक्षात्मक परत जब यह क्षोभमंडल में हो
c) विनाशकारी परत (Destructive layer) जब यह क्षोभमंडल में हो
d) उपरोक्त सभी (all the above)
18. __________ वायुमंडल में प्रमुख अकार्बनिक ऑक्सीडेंट (predominant inorganic oxidant) है (ओजोन - Ozone)
19. इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रेसिपिटेटर्स (Electrostatic precipitators) का उपयोग ___________________ (पार्टिकुलेट मैटर - Particulate Matter) को हटाने के लिए किया जाता है