वायु प्रदूषण, नगरीय ठोस अपशिष्ट व ध्वनि

इस अध्याय के तीनों विषय एक ऐसी संरचना साझा करते हैं जिसे किसी भी विवरण से पहले देख लेना उचित है: प्रत्येक में ग्राही माध्यम वैसे तनु नहीं करता जैसी सहज-बुद्धि अपेक्षा करती है, और हर अभिकल्प-नियम उसी से निकलता है। वायु अनंत गर्त लगती है और है नहीं — तापमान व्युत्क्रमण कुछ सौ मीटर ऊपर वायुमंडल पर ढक्कन लगा देता है, और जो चिमनी हवादार दोपहर में पूर्णतः परिक्षेपित करती है वही शांत शीत-प्रभात में अपना धूम्र-पुंज भू-तल पर फँसा देती है, यही कारण है कि वायु-गुणता मानक रात्रि में व दिसंबर में टूटते हैं, उस समय नहीं जब संयंत्र सर्वाधिक व्यस्त हो। ठोस अपशिष्ट आयतन की समस्या दिखता है और वस्तुतः घनत्व की है — वही भार संपीडित होकर आधा स्थान घेरता है, और भराव-स्थल हेक्टेयर में खरीदा जाता है। और ध्वनि ऐसी लगती है मानो जुड़नी चाहिए, और जुड़ती नहीं: दो समरूप 60 dB स्रोत 63 dB बनाते हैं, 120 नहीं, क्योंकि डेसीबल लघुगणकीय है, अतः दो समान मशीनों में से एक शांत करना 3 dB देता है जबकि अपने पड़ोसी से 10 dB शांत मशीन को शांत करना लगभग कुछ नहीं देता। उन तीनों तथ्यों में से प्रत्येक वह कारण है कि उसके विषय में वही नियंत्रण-तकनीक क्यों है, और प्रत्येक पृष्ठभूमि के रूप में नहीं, सीधे पूछा जाता है।

वायु प्रदूषक, और वह वायुमंडल जो उन्हें सदा परिक्षेपित नहीं करता

प्रदूषक पहले प्राथमिक — जो उसी रूप में उत्सर्जित हों: कणिकीय, SO₂, NOₓ, CO, हाइड्रोकार्बन — तथा द्वितीयक, जो प्राथमिक से वायुमंडल में बनें: प्रकाश-रासायनिक धूम-कुहरे में ओज़ोन व परॉक्सीएसिटिल नाइट्रेट, द्वितीयक कणिकीय में सल्फेट व नाइट्रेट — में बँटते हैं। भेद इसलिए महत्त्वपूर्ण है कि द्वितीयक प्रदूषक चिमनी पर नियंत्रित नहीं हो सकता; वह केवल अपने पूर्ववर्तियों को नियंत्रित करके नियंत्रित होता है, यही कारण है कि नगरीय ओज़ोन ओज़ोन की नहीं, NOₓ-व-हाइड्रोकार्बन की समस्या है। तत्पश्चात् कणिकीय आकार से बँटते हैं, और आकार ही स्वास्थ्य-परिणाम है: PM₁₀ ऊपरी वायुमार्ग में जमता है, PM₂.₅ कूपिकाओं तक पहुँचकर रक्त में उतर जाता है, यही कारण है कि दोनों के मानक उनके द्रव्यमानों के संकेत से कहीं अधिक भिन्न हैं।

🎯 ह्रास दर तय करती है कि चिमनी काम करेगी या नहीं
वायुमंडल में ऊपर उठा शुष्क वायु का पिंड शुष्क रुद्धोष्म ह्रास दर, लगभग 9.8 °C प्रति km, से ठंडा होता है, क्योंकि वह फैलता है। वह उठता रहेगा या नहीं यह इस पर निर्भर है कि आसपास की वायु का तापमान ऊँचाई के साथ वस्तुतः कैसे गिरता है — पर्यावरणीय ह्रास दर — और यही तुलना सम्पूर्ण वायुमंडलीय स्थायित्व है। यदि पर्यावरण 9.8 °C/km से तेज़ ठंडा हो (अति-रुद्धोष्म) तो उठा पिंड स्वयं को अपने परिवेश से गर्म पाता है, उठता रहता है, और वायुमंडल अस्थायी है: धूम्र-पुंज कुंडली बनाते हैं, परिक्षेपण प्रबल है, भू-तल सांद्रता न्यून व अनियमित। यदि पर्यावरण धीमे ठंडा हो (अवर-रुद्धोष्म) तो उठा पिंड परिवेश से ठंडा है और वापस बैठ जाता है: वायुमंडल स्थायी है, धूम्र-पुंज क्षैतिज फैलते हैं और ऊर्ध्वाधर कहीं नहीं जाते। चरम स्थिति व्युत्क्रमण है, जहाँ तापमान ऊँचाई के साथ बढ़ता है — प्रायः स्वच्छ, शांत रात्रि में जब भूमि अपनी ऊष्मा विकिरित कर चुकी हो — और वायुमंडल ढका है। परीक्षणीय परिणाम यह है: सर्वाधिक बुरी भू-तल सांद्रताएँ तब नहीं आतीं जब उत्सर्जन सर्वाधिक हो, बल्कि तब जब वायुमंडल सर्वाधिक स्थायी हो, यही कारण है कि घटनाएँ शीत-प्रभात में होती हैं, और यही कि ऊँची चिमनी समाधान नहीं, वायुमंडल के सुव्यवहार पर लगाया दाँव है।
कणिकीय नियंत्रण, उन आकारों के क्रम में जिन तक वे पहुँच सकते हैं
युक्तिक्रियाविधिव्यावहारिक निम्न आकारउसे क्या सीमित करता है
गुरुत्व निक्षेपण कक्षस्टोक्स निक्षेपण — निक्षेपण टंकी जैसा ही v ≥ Q/(LW)~50–60 μmv_s ∝ d², अतः महीन कुछ भी कहीं अधिक धीमे बैठता है
चक्रवातअपकेंद्री बल गुरुत्व का स्थान लेता है, कई गुना बड़ा~10 μmपिंड सँकरा करने पर दाब-पात तीव्रता से बढ़ता है
वस्त्र निस्यंदक (बैगहाउस)जमे पिंड पर छननी व संघट्टन< 1 μmतापमान व नमी — वस्त्र की सीमाएँ हैं
स्थिर-वैद्युत अवक्षेपककण को आवेशित कर प्लेट पर संग्रह< 1 μmधूल की प्रतिरोधकता — बहुत उच्च व बहुत न्यून दोनों विफल
आर्द्र मार्जकबूँदों पर संघट्टन; गैसें भी अवशोषित करता है~1 μmअपशिष्ट-जल धारा बनाता है — एक समस्या बदले दूसरी

नगरीय ठोस अपशिष्ट: आयतन की समस्या के वस्त्रों में घनत्व की समस्या

उत्पादन प्रति-व्यक्ति दर है, भारतीय नगरों में प्रायः 0.3 से 0.6 kg प्रति व्यक्ति प्रति दिन और आय के साथ बढ़ती हुई। 0.5 kg/व्यक्ति/दिन पर 100,000 का नगर प्रतिदिन 50 टन बनाता है — ऐसी संख्या जिसका कोई अर्थ नहीं जब तक उसे आयतन में न बदला जाए, और आयतन पूर्णतः घनत्व पर निर्भर है। लगभग 300 kg/m³ पर ढीला, वह भार 166.7 m³/दिन है; वाहन में 600 kg/m³ पर संपीडित, 83.3 m³/दिन। संग्रहण का सम्पूर्ण अर्थशास्त्र उसी आधे होने में है: संपीडक ट्रक अधिक महँगा है और दुगुना ले जाता है, अतः चयन ढुलाई-दूरी पर टिकता है, और अंतरण-स्थल ठीक इसीलिए है कि लंबी ढुलाई ढीला नहीं, संपीडित अपशिष्ट ले जाए।

  • अभिलक्षण — संघटन (कार्बनिक, कागज़, प्लास्टिक, धातु, काँच, निष्क्रिय), आर्द्रता, तथा कैलोरी मान। ये तीनों स्वतंत्र नहीं हैं: भारतीय MSW में कार्बनिक अधिक हैं और अतः आर्द्रता अधिक, और उच्च आर्द्रता ही उसका कैलोरी मान इतना कम कर देती है कि सहायक ईंधन के बिना जल न सके। वही एक श्रृंखला बताती है कि यहाँ भस्मीकरण बारंबार विफल क्यों हुआ और कंपोस्टिंग व जैव-मीथेनन क्यों नहीं।
  • स्रोत पर पृथक्करण वह चरण है जिस पर शेष सब निर्भर है। मिश्रित अपशिष्ट कंपोस्ट नहीं हो सकता (काँच व धातु उसे दूषित करते हैं), आर्थिक रूप से पुनःचक्रित नहीं हो सकता (मिश्रित अपशिष्ट छाँटना सामग्री के मूल्य से महँगा है) और बुरी तरह जलता है। मिश्रण जो नष्ट करता है उसे नीचे की कोई प्रक्रिया वापस नहीं लाती।
  • ठोस अपशिष्ट प्रबंधन हेतु अभियांत्रिक तंत्र पुनःउपयोग व पुनःचक्रण, भस्मीकरण या जैव-मीथेनन द्वारा ऊर्जा पुनःप्राप्ति, कंपोस्टिंग द्वारा उपचार, और तत्पश्चात् ही निपटान से होकर चलते हैं। अभियांत्रिक निपटान स्वच्छता-भराव है, कूड़ा-ढेर नहीं: नीचे न्यून-पारगम्यता अस्तर, उसके ऊपर निःस्राव संग्रह, दैनिक आवरण, तथा अवायवीय अपघटन से बनी मीथेन हेतु गैस कूप। भराव को जिन दो वस्तुओं को रोकना है वे ठीक वही दो हैं जो वह बनाता है, और दोनों रोकी नहीं, प्रबंधित की जाती हैं।
⚠️ भराव-स्थल हेक्टेयर में खरीदा जाता है, अतः अभिकल्प-चर गहराई है
ऊपर वाला नगर लीजिए। संपीडित 83.3 m³/दिन के बीस वर्ष = 83.3 × 365 × 20 = 608,333 m³, और 10 m की कार्यकारी गहराई पर वह 6.08 हेक्टेयर है — आवरण-सामग्री से पूर्व, पहुँच-मार्गों से पूर्व, मध्यवर्ती पट्टी से पूर्व। दो परिणाम निकलते हैं जिन्हें परीक्षार्थी चूक जाते हैं। पहला, आवरण निःशुल्क नहीं: दैनिक आवरण प्रायः 20 से 25 प्रतिशत वायु-स्थान खा जाता है, अतः वास्तविक भूमि-आवश्यकता अपशिष्ट-आयतन के संकेत से एक-चौथाई अधिक है, और जो प्रश्न आपको आवरण-अनुपात दे वह उसे लगाने की अपेक्षा रखता है। दूसरा, गहरा जाना चौड़ा जाने से कहीं सस्ता है, क्योंकि क्षेत्रफल गहराई के व्युत्क्रम से चलता है — गहराई 20 m करने पर भूमि आधी होकर 3.04 ha — यही कारण है कि भराव उठाए ही नहीं, खोदे भी जाते हैं, और यही कि बाध्यकारी बाधा प्रायः भूमि नहीं, भूजल होती है: आप उतना ही गहरा जा सकते हैं जितना जल-स्तर व अस्तर अनुमति दें। और ध्यान दीजिए कि संपीडन ने क्या किया। यदि इस नगर ने अपना अपशिष्ट 300 kg/m³ पर ढीला भरा होता तो वही बीस वर्ष 12.17 हेक्टेयर माँगते। संपीडन ने अपशिष्ट घटाया ही नहीं; उसने भूमि आधी की।

ध्वनि, और वह अंकगणित जो जुड़ने से इनकार करता है

ध्वनि दाब स्तर L = 20 log₁₀(p/p₀) से परिभाषित है, जहाँ p₀ = 20 μPa, और उसके परिणाम इस खंड के हर प्रश्न में चलते हैं। चूँकि मापनी लघुगणकीय है, स्तर जुड़ते नहीं: दो स्रोतों को उनकी तीव्रताओं से मिलाना होगा, L = 10 log₁₀(Σ 10^(Lᵢ/10))। दो समान 60 dB स्रोत 63.01 dB देते हैं। दस समान 60 dB स्रोत ठीक 70 dB देते हैं। और 60 dB के पास 50 dB का स्रोत 60.41 dB देता है — दस डेसीबल नीचे की शांत मशीन दशमलव चार डेसीबल का योगदान देती है। वही अंतिम आँकड़ा ध्वनि-नियंत्रण की सर्वाधिक व्यावहारिक संख्या है, और यही कारण है कि किसी भी ध्वनि-समस्या का पहला प्रश्न "सब कितना ज़ोरदार है" नहीं, "सबसे ज़ोरदार क्या है" है, क्योंकि जब तक प्रभावी स्रोत न निपटे तब तक शेष कुछ मायने नहीं रखता।

वे तीन लघुगणकीय नियम जो अंक ले जाते हैं
स्थितिनियमहल किया मान
दो समान स्रोत10 log₁₀ 2 जोड़िए+3.01 dB — 60 + 60 = 63.01
बिंदु स्रोत से दूरी दोगुनी20 log₁₀ 2 घटाइए−6.02 dB
रैखिक स्रोत (सड़क) से दूरी दोगुनी10 log₁₀ 2 घटाइए−3.01 dB — आधी राहत
🧠 L_eq स्तरों का औसत नहीं है
तुल्य सतत स्तर L_eq = 10 log₁₀[(1/T) Σ tᵢ · 10^(Lᵢ/10)] वह स्थिर स्तर है जो परिवर्ती स्तर जितनी ऊर्जा ले जाए, और चूँकि वह डेसीबल नहीं, ऊर्जाएँ औसत करता है, वह सदा सर्वाधिक ज़ोरदार अवधि की ओर खिंचता है। ऐसा दिन लीजिए जिसमें 8 घंटे 80 dB, 8 घंटे 70 तथा 8 घंटे 60 हो: तीनों संख्याओं का अंकगणितीय माध्य 70 dB है, और वास्तविक L_eq 75.68 dB — लगभग छह डेसीबल अधिक, और अंकगणितीय माध्य उसका सन्निकटन नहीं, पूर्णतः भिन्न राशि है। पदों को पढ़िए और कारण स्पष्ट है: 10⁸ बनाम 10⁷ बनाम 10⁶ का अर्थ है कि सर्वाधिक ज़ोरदार आठ घंटे दिन की लगभग 90 प्रतिशत ऊर्जा देते हैं, और सर्वाधिक शांत आठ घंटे एक प्रतिशत से कम। व्यावहारिक निष्कर्ष वही है जिसे परीक्षा में ले जाना और वहाँ से बाहर लाना उचित है: छोटी, अत्यंत ज़ोरदार अवधि दैनिक संपर्क पर पूर्णतः हावी हो जाती है, अतः ध्वनि-नियंत्रण शिखरों व उनकी अवधि का विषय है, औसत स्थिति का नहीं — और जो उपशमन शांत घंटों से 2 dB काटे वह L_eq लगभग नहीं बदलता।

ध्वनि प्रदूषण का नियंत्रण सर्वत्र एक ही क्रम में चलता है और वह क्रम बदला नहीं जा सकता: पहले स्रोत पर (शांत मशीन, प्रत्यास्थ आरोपण, ध्वनिरोधक), फिर पथ पर (दूरी, अवरोध, आवरण), और अंत में ग्राही पर (कर्ण-रक्षा, बंद खिड़की), क्योंकि ग्राही पर रक्षा केवल उसी की रक्षा करती है जो उसे पहने हो। अवरोध एक चेतावनी के पात्र हैं: वे ध्वनि को किसी किनारे पर विवर्तित होने को बाध्य करके काम करते हैं, अतः उनका क्षीणन उनके द्रव्यमान पर नहीं, पथ-लंबाई अंतर पर निर्भर है, और जो अवरोध दृष्टि-रेखा न तोड़े वह लगभग कुछ नहीं करता। भारतीय परिवेशी मानक क्षेत्र-श्रेणी से तय हैं — औद्योगिक, वाणिज्यिक, आवासीय व शांति-क्षेत्र — और प्रत्येक श्रेणी में रात्रि की सीमा दिन से कम है, जो विनियमन का यह स्वीकार है कि पृष्ठभूमि शांत होने पर वही स्तर अधिक बाधक होता है।

वायु-गुणता मानक व सूचकांक; ध्वनि के प्रभाव, सीमाएँ व मापन

भारत में वायु-गुणता मानक राष्ट्रीय परिवेशी वायु गुणता मानक हैं, और वे प्रति प्रदूषक तथा भिन्न औसत-अवधियों सहित नियत हैं — कणिकीय व सल्फर डाइऑक्साइड हेतु 24 घंटे, कार्बन मोनोऑक्साइड व ओज़ोन हेतु 8 घंटे, दीर्घकालिक संपर्कों हेतु वार्षिक। वह संरचना संख्याओं से अधिक महत्त्वपूर्ण है: कोई प्रदूषक अपना वार्षिक मानक पूरा कर सकता है और वर्ष के पचास दिनों में अपना 24-घंटा मानक तोड़ सकता है, अतः अनुपालन किसी अवधि का कथन है, किसी क्षण का कभी नहीं। तत्पश्चात् वायु-गुणता सूचकांक जनता हेतु अनेक प्रदूषकों को एक आँकड़े में समेट देता है, और वह ऐसा कैसे करता है यही परीक्षणीय भाग है।

⚠️ AQI सबसे बुरा उप-सूचकांक है, उनका औसत नहीं
प्रत्येक प्रदूषक पहले अपने बैंड के विभंग-बिंदुओं के बीच रैखिक अंतर्वेशन द्वारा उप-सूचकांक में बदला जाता है। भारतीय PM₂.₅ विभंग-बिंदु 61–90 μg/m³ को 101–200 बैंड पर रखते हैं, अतः 85 का पाठ्यांक 101 + (200 − 101)/(90 − 61) × (85 − 61) = 182.93 देता है। शेष हेतु वही कीजिए और मान लीजिए PM₁₀ 95, NO₂ 60 व SO₂ 40 लौटाते हैं। तत्पश्चात् AQI उप-सूचकांकों का अधिकतम है — 182.93, PM₂.₅ बैंड के रूप में बताया गया — और उनका माध्य नहीं, जो 94.48 होता और वायु को संतोषजनक बताता जबकि अकेला एक प्रदूषक "खराब" देहली के लगभग पास है। उन दो संख्याओं के बीच का दो गुना अंतर सूचकांक का सम्पूर्ण अभिकल्प-अभिप्राय है: व्यक्ति हर प्रदूषक एक साथ श्वास में लेता है, अतः चार में तीन पर सुरक्षित होना सुरक्षित होना नहीं है। दो परिणाम निकलते हैं। AQI अपने मान के साथ अपना उत्तरदायी प्रदूषक नामित करता है, क्योंकि उसके बिना संख्या यह नहीं बताती कि करना क्या है। और अधिकतम पर बना सूचकांक क्षेत्रीय या वार्षिक आँकड़ा पाने हेतु स्थान या काल पर औसत नहीं किया जा सकता — "औसत AQI" निरर्थक राशि है, और उसे बताना मापनी का सर्वाधिक सामान्य दुरुपयोग है। तत्पश्चात् वायु प्रदूषण नियंत्रण उसी प्रदूषक पर कार्य करता है जिसे सूचकांक ने नामित किया, यही कारण है कि इस अध्याय की पूर्ववर्ती नियंत्रण-युक्ति तालिका उद्योग के बजाय कण-आकार से व्यवस्थित है।

ध्वनि के प्रभाव उसी क्रम में चलते हैं जिस क्रम में उसका नियंत्रण-अनुक्रम, प्रतिवर्ती से स्थायी तक। उच्च स्तरों का अल्प संपर्क अस्थायी देहली-विस्थापन कराता है — किसी ज़ोरदार संगीत-सभा के बाद की मंद श्रवण-शक्ति, जो घंटों में लौट आती है। बारंबार संपर्क उसे स्थायी देहली-विस्थापन बना देता है, जो नहीं लौटता, क्योंकि हानि उन रोम-कोशिकाओं की है जो पुनः नहीं बनतीं। श्रवण को क्षति पहुँचाने वाले स्तरों से नीचे भी ऐसे प्रभाव हैं जो कठिन-मापनीय होने से कम वास्तविक नहीं: निद्रा-बाधा, बढ़ा रक्तचाप, क्षीण एकाग्रता व कार्य-निष्पादन, तथा साधारण झुँझलाहट, जो वही प्रभाव है जो वस्तुतः शिकायतें उत्पन्न करता है और अतः जिसे विनियमन अधिकांशतः संबोधित करता है।

भारतीय अनुमेय ध्वनि-प्रदूषण सीमाएँ, dB(A) — क्षेत्रानुसार CPCB परिवेशी मानक
क्षेत्र-श्रेणीदिन (प्रातः 6 – रात्रि 10)रात्रि (10 – प्रातः 6)रात्रि कितनी कम
औद्योगिक75705 dB
वाणिज्यिक655510 dB
आवासीय554510 dB
शांति-क्षेत्र504010 dB
🎯 ध्वनि का मापन भारित है, और यही कारण है कि सीमाएँ dB(A) में हैं
तालिका की हर सीमा dB(A) में है, dB में नहीं, और वह अक्षर वास्तविक कार्य कर रहा है। कान वाक्-परिसर की तुलना में निम्न आवृत्तियों पर कहीं कम संवेदी है, अतः ध्वनि-स्तर मापी A-भारण निस्यंदक लगाता है — मंद्र को भारी मात्रा में काटते हुए, 1–4 kHz को लगभग अछूता छोड़ते हुए — ताकि पाठ्यांक उससे मेल खाए जो व्यक्ति वस्तुतः सुनता है। 40 Hz पर गड़गड़ाती मशीन अभारित dB में ज़ोरदार और dB(A) में साधारण हो सकती है, और यही ईमानदार कारण है कि दोनों की तुलना कभी नहीं होनी चाहिए। तत्पश्चात् स्वयं मापी किसी उतार-चढ़ाव वाले स्रोत हेतु द्रुत या मंद चरघातांकी औसत मापता है, और जो कुछ किसी अवधि पर बदले उसके लिए बताई गई राशि L_eq है, जो इसी अध्याय में पहले हल किए ऊर्जा-औसत से निकलती है। तालिका की दो विशेषताएँ परीक्षणीय हैं। रात्रि की सीमाएँ कम हैं — औद्योगिक क्षेत्र में 5 dB और शेष सर्वत्र 10 — जो विनियमन का यह स्वीकार है कि पृष्ठभूमि शांत होने पर व लोग सोते होने पर वही स्तर अधिक बाधक होता है। और शांति-क्षेत्र, जो किसी चिकित्सालय, शिक्षण संस्थान या न्यायालय के 100 m के भीतर परिभाषित है, सबसे कड़ी सीमा ले जाता है, ऐसे स्तर पर जिसे व्यस्त संवाद भी तोड़ दे। इस अध्याय के पूर्ववर्ती अंकगणित के सामने पढ़ने पर दिन व रात्रि के बीच का 10 dB अंतर ध्वनि-ऊर्जा में दस गुना कमी की माँग है, कोई छोटी कसावट नहीं — यही कारण है कि रात्रिकालीन निर्माण को केवल अधिक सावधानी नहीं, वस्तुतः भिन्न विधि चाहिए।

मुख्य बिंदु

  • द्वितीयक प्रदूषक वायुमंडल में बनते हैं और चिमनी पर नियंत्रित नहीं हो सकते — केवल उनके पूर्ववर्ती हो सकते हैं।
  • पर्यावरणीय ह्रास दर की तुलना शुष्क रुद्धोष्म 9.8 °C/km से कीजिए: तेज़ अस्थायी, धीमी स्थायी, बढ़ती हुई व्युत्क्रमण।
  • गुरुत्व निक्षेपण कक्ष निक्षेपण टंकी जैसा ही v ≥ Q/(LW) प्रयोग करता है; यहाँ वह लगभग 64 μm कट-आकार देता है।
  • 300 से 600 kg/m³ का संपीडन अपशिष्ट नहीं घटाता — वह भराव-स्थल की भूमि आधी करता है।
  • दो समान 60 dB स्रोत 63.01 dB देते हैं; 10 dB शांत स्रोत केवल 0.41 dB जोड़ता है।
  • L_eq ऊर्जा का औसत लेता है, अतः वह सर्वाधिक ज़ोरदार अवधि की ओर खिंचता है: 80/70/60 dB के 8-8 घंटे 75.68 देते हैं, माध्य 70 नहीं।

अभ्यास प्रश्न (8)

उत्तर खोलने से पहले प्रत्येक प्रश्न हल करें। हर व्याख्या सही विकल्प के साथ लुभावना गलत विकल्प भी बताती है, क्योंकि अंक वहीं जाते हैं।

  1. दो मशीनें किसी बिंदु पर प्रत्येक 60 dB ध्वनि दाब स्तर उत्पन्न करती हैं। एक साथ चलने पर उस बिंदु पर स्तर dB में ______ है (दो दशमलव तक)

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

    उत्तर देखें

    उत्तर: 63.01

    63.01 dB। डेसीबल लघुगणकीय हैं, अतः उन्हें सीधे जोड़ा नहीं जा सकता — तीव्रताएँ जुड़ती हैं, और स्तर उनके योग से वापस निकलता है: L = 10 log₁₀(10^(60/10) + 10^(60/10)) = 10 log₁₀(2 × 10⁶) = 60 + 10 log₁₀ 2 = 60 + 3.01 = 63.01 dB। सामान्य नियम सीधे निकल आता है: समान स्रोतों की संख्या दोगुनी करने पर 3.01 dB जुड़ता है, स्तर जो भी हो। दस समान 60 dB स्रोत ठीक 70 dB देते हैं, और सौ 80। अब वही सूत्र असमान स्रोतों पर लगाइए, जहाँ वह वह परिणाम देता है जो वस्तुतः ध्वनि-नियंत्रण चलाता है। 60 dB के पास 50 dB का स्रोत देता है 10 log₁₀(10⁶ + 10⁵) = 60.41 dB — केवल दस डेसीबल नीचे की शांत मशीन 0.41 dB देती है, जिसे वास्तविक परिवेश का कोई यंत्र नहीं पकड़ेगा। अतः उसे पूर्णतः शांत करने से मापन योग्य कुछ नहीं मिलता। यही कारण है कि ध्वनि-सर्वेक्षण सब कुछ सूचीबद्ध करने के बजाय प्रभावी स्रोत खोजते हैं: जब तक सर्वाधिक ज़ोरदार स्रोत न निपटे तब तक किसी अन्य पर परिश्रम व्यर्थ है, और उसके निपटने के बाद क्रम बदल चुका होता है और प्रश्न पुनः पूछना होता है। परीक्षार्थी यह अंक दो प्रकार से खोते हैं — 120 उत्तर देकर (स्तर जोड़कर) या 60 (यह मानकर कि दूसरा स्रोत मायने नहीं रख सकता)।

  2. कोई श्रमिक एक दिन में 8 घंटे 80 dB, 8 घंटे 70 dB तथा 8 घंटे 60 dB के संपर्क में रहता है। 24-घंटे का तुल्य सतत ध्वनि स्तर L_eq, dB में ______ है (दो दशमलव तक)

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

    उत्तर देखें

    उत्तर: 75.68

    75.68 dB। L_eq = 10 log₁₀[(1/T) Σ tᵢ · 10^(Lᵢ/10)] = 10 log₁₀[(8 × 10⁸ + 8 × 10⁷ + 8 × 10⁶)/24]। कोष्ठक है (8 × 10⁸ + 0.8 × 10⁸ + 0.08 × 10⁸)/24 = 8.88 × 10⁸/24 = 3.70 × 10⁷, और 10 log₁₀(3.70 × 10⁷) = 75.68 dB। उसे 80, 70 व 60 के अंकगणितीय माध्य 70 dB के सामने रखिए — लगभग छह डेसीबल कम और सीधे गलत राशि। L_eq ऊर्जा का औसत लेता है, स्तर का नहीं, और ऊर्जा स्तर में चरघातांकी है, अतः दस डेसीबल अधिक ज़ोरदार अवधि प्रति इकाई समय दस गुना भार ले जाती है। पदों को देखिए: 80 dB खंड कुल 8.88 × 10⁸ में से 8 × 10⁸ देता है, अर्थात् दिन के एक-तिहाई से दिन की 90 प्रतिशत ऊर्जा, और 60 dB खंड एक प्रतिशत से कम। व्यावहारिक पाठ वही है जो इसे अंकगणित न रहने देकर परीक्षणीय बनाता है। जो उपाय सर्वाधिक शांत आठ घंटे पूर्णतः हटा दे वह L_eq 0.04 dB बदलता है — कुछ नहीं। जो उपाय सर्वाधिक ज़ोरदार आठ घंटों से 3 dB काटे वह पूरे दिन से लगभग 2.5 dB काटता है। संपर्क शिखरों व उनकी अवधि से नियंत्रित है, ठीक इसीलिए व्यावसायिक सीमाएँ एक स्तर और एक अवधि के रूप में लिखी जाती हैं, हर कुछ डेसीबल पर अनुमत समय आधा करते हुए, एक ही संख्या रखने के बजाय।

  3. किसी प्रभात की पर्यावरणीय ह्रास दर +2 °C प्रति km मापी गई (ऊँचाई के साथ तापमान बढ़ता हुआ)। वायुमंडलीय स्थिति व चिमनी-पुंज पर उसका परिणाम है

    1. व्युत्क्रमण — प्रबल स्थायी, पुंज फँसता है व भू-तल सांद्रताएँ उच्च होती हैं
    2. अति-रुद्धोष्म — प्रबल अस्थायी, पुंज कुंडली बनाकर तेज़ी से परिक्षेपित होता है
    3. उदासीन — पुंज सीधे शंकु में उठता है और अभिकल्प की अभिधारणा जैसा व्यवहार करता है
    4. चिमनी के नीचे अस्थायी व ऊपर स्थायी, जो उन्नयन-पुंज देता है
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — व्युत्क्रमण — प्रबल स्थायी, पुंज फँसता है व भू-तल सांद्रताएँ उच्च होती हैं

    व्युत्क्रमण, और भू-तल सांद्रता हेतु सबसे बुरी स्थिति। पर्यावरणीय ह्रास दर की तुलना −9.8 °C/km की शुष्क रुद्धोष्म दर से कीजिए। यहाँ पर्यावरण +2 °C/km पर है: रुद्धोष्म से केवल धीमा नहीं, विपरीत चिह्न — वायु ऊपर अधिक गर्म है। चिमनी से उठता पुंज-पिंड 9.8 °C/km पर रुद्धोष्म रूप से ठंडा होता है जबकि उसका परिवेश गर्म होता जाता है, अतः अत्यंत अल्प उठान में ही वह आसपास की वायु से कहीं ठंडा व सघन हो जाता है और सीधे वापस बैठ जाता है। ऊर्ध्वाधर गति पूर्णतः दब जाती है; वायुमंडल पर ढक्कन है। पुंज केवल अपनी निर्मुक्ति-ऊँचाई पर क्षैतिज फैल सकता है, और यदि व्युत्क्रमण चिमनी के ऊपर बैठा हो तो प्रदूषक उसके नीचे संचित होते हैं — प्रसिद्ध धूमन स्थिति, जहाँ तत्पश्चात् प्रातःकालीन सूर्य भूमि को गर्म करता है, नीचे से व्युत्क्रमण तोड़ता है, और रात भर का संचित पुंज एक साथ भू-तल पर पहुँचा देता है। यही कारण है कि गंभीर वायु-प्रदूषण घटनाएँ शांत, स्वच्छ शीत-प्रभातों में होती हैं, शिखर उत्सर्जन के समय नहीं: उत्सर्जन बदले नहीं, उन्हें स्वीकारने की वायुमंडल की क्षमता ढह गई। यही ऊँची-चिमनी नीति की ईमानदार सीमा भी है — चिमनी उतना ही परिक्षेपित करती है जितना वायुमंडल दे, और उसे ढकने वाले व्युत्क्रमण के नीचे वह कुछ भी नहीं देती। विकल्प (ब) का चिह्न उलटा है। विकल्प (स) रुद्धोष्म के बराबर ह्रास दर का वर्णन करता है। विकल्प (द) उन्नयन का वर्णन करता है, जिसे व्युत्क्रमण चिमनी के नीचे चाहिए, ऊपर नहीं, और वह इसके विपरीत एकमात्र अनुकूल स्थिति है।

  4. कोई गुरुत्व निक्षेपण कक्ष 6 m लंबा व 2 m चौड़ा है तथा 3 m³/s गैस का उपचार करता है। कण घनत्व 2000 kg/m³ व गैस श्यानता 1.8 × 10⁻⁵ Pa·s है। g = 9.81 m/s² लेते हुए पूर्णतः हटने वाला सबसे छोटा कण-व्यास माइक्रोमीटर में ______ है (एक दशमलव तक)

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

    उत्तर देखें

    उत्तर: 64.3

    64.3 μm। पहली चाल वही है जो इस प्रश्न को सरल बनाती है, और वह यह पहचानना है कि आप उसे पहले ही कर चुके हैं — निक्षेपण कक्ष जल के स्थान पर गैस वाली निक्षेपण टंकी है, और वही बीजगणित लागू है। कण को उतने समय में पूरी कक्ष-ऊँचाई गिरनी है जितने में गैस लंबाई पार करे, और उसे लिखने पर ऊँचाई कट जाती है: अपेक्षित निक्षेपण वेग है v = Q/(LW) = 3/(6 × 2) = 0.25 m/s, पुनः वही पृष्ठ अतिप्रवाह दर, जिसमें गहराई नहीं। तत्पश्चात् व्यास हेतु स्टोक्स उलटिए: v = gρ_p d²/18μ, अतः d = √(18μv/(gρ_p)) = √(18 × 1.8×10⁻⁵ × 0.25/(9.81 × 2000)) = √(4.128 × 10⁻⁹) = 6.425 × 10⁻⁵ m = 64.3 μm। वही संख्या सम्पूर्ण कारण है कि युक्ति उसी स्थान पर क्यों है। 50 μm का कण केवल 0.151 m/s पर बैठता है, अपेक्षित 0.25 से काफी नीचे, अतः वह पूर्णतः संग्रहीत नहीं होता; श्वसनीय परिसर का कुछ भी अछूता है, क्योंकि v_s ∝ d² का अर्थ है कि 10 μm का कण 64 μm वाले से 41 गुना धीमे बैठता है। अतः निक्षेपण कक्ष सदा पूर्व-मार्जक है — वह नीचे के चक्रवात, बैगहाउस या अवक्षेपक से मोटा भार हटाता है और उन्हें अपघर्षण से बचाता है — कभी अंतिम युक्ति नहीं। अभिकल्प-लीवर वही है जो जल-उपचार में था: चूँकि ऊँचाई आती ही नहीं, कक्ष सुधारने का उपाय ऐसी क्षैतिज तश्तरियाँ लगाना है जो उसी डिब्बे में संग्राहक क्षेत्रफल गुणा कर दें।

  5. 100,000 लोगों का कोई नगर 0.5 kg प्रति व्यक्ति प्रति दिन की दर से नगरीय ठोस अपशिष्ट बनाता है। 600 kg/m³ घनत्व तक संपीडित कर, 10 m कार्यकारी गहराई पर 20 वर्ष के निपटान हेतु अपेक्षित क्षेत्रफल हेक्टेयर में ______ है (दो दशमलव तक, आवरण-सामग्री छोड़कर)

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

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    उत्तर: 6.08

    6.08 हेक्टेयर। श्रृंखला में चलाइए। उत्पादन = 100,000 × 0.5 = 50,000 kg/दिन = 50 टन/दिन। संपीडित आयतन = 50,000/600 = 83.33 m³/दिन। बीस वर्षों में 83.33 × 365 × 20 = 608,333 m³। 10 m गहराई पर तल-क्षेत्रफल 60,833 m², और 60,833/10,000 = 6.08 हेक्टेयर। उस श्रृंखला की तीन बातें स्वयं अंक ले जाती हैं। घनत्व भार से अधिक काम कर रहा है: ढीले 300 kg/m³ पर वही अपशिष्ट 12.17 हेक्टेयर माँगता, अतः संपीडन ने अपशिष्ट घटाया ही नहीं — उसने भूमि आधी की। गहराई सस्ता लीवर है, क्योंकि क्षेत्रफल उसके व्युत्क्रम से चलता है: 10 के बजाय 20 m आवश्यकता आधी कर 3.04 ha कर देता है, यही कारण है कि भराव उठाए ही नहीं, खोदे भी जाते हैं, और यही कि बाध्यकारी बाधा प्रायः भूमि-मूल्य नहीं, जल-स्तर होती है। और प्रश्न ने आवरण छोड़ने को कहा, जो वास्तविक अभिकल्प नहीं छोड़ सकता: दैनिक व मध्यवर्ती आवरण प्रायः 20 से 25 प्रतिशत वायु-स्थान खा जाते हैं, अतः इस नगर हेतु वास्तविक 20-वर्षीय कोष्ठ 7.6 हेक्टेयर के निकट माँगता है, पहुँच-मार्गों, मध्यवर्ती पट्टी व निःस्राव-कुंड से पूर्व। भराव एक अभियांत्रिक संरचना है जिसके नीचे अस्तर व भीतर गैस-कूप हैं, और वह अपशिष्ट पर नहीं, वायु-स्थान पर नापी जाती है — यही कारण है कि नगरपालिका के लिए महत्त्व की संख्या रिक्ति के घन मीटर हैं, अपशिष्ट के टन नहीं।

  6. ध्वनि के विषय में निम्नलिखित में से कौन-से कथन सही हैं?

    1. बिंदु स्रोत से दूरी दोगुनी करने पर स्तर लगभग 6 dB घटता है, पर रैखिक स्रोत से केवल लगभग 3 dB
    2. अवरोध विवर्तन को बाध्य करके क्षीण करता है, अतः जो दृष्टि-रेखा न तोड़े वह बहुत कम प्राप्त करता है
    3. ग्राही पर नियंत्रण की अपेक्षा स्रोत पर नियंत्रण वरीय है
    4. 60 dB स्रोत के पास 50 dB स्रोत जोड़ने पर संयुक्त स्तर 110 dB हो जाता है
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — बिंदु स्रोत से दूरी दोगुनी करने पर स्तर लगभग 6 dB घटता है, पर रैखिक स्रोत से केवल लगभग 3 dB; B — अवरोध विवर्तन को बाध्य करके क्षीण करता है, अतः जो दृष्टि-रेखा न तोड़े वह बहुत कम प्राप्त करता है; C — ग्राही पर नियंत्रण की अपेक्षा स्रोत पर नियंत्रण वरीय है

    (अ), (ब) व (स)। (अ) सही है और दोनों ज्यामितियों का अंतर वही कारण है कि यातायात-ध्वनि इतनी कठिन समस्या है। बिंदु स्रोत गोले पर विकिरित करता है, अतः तीव्रता 1/r² से गिरती है और स्तर प्रति दोगुनी दूरी 20 log₁₀ 2 = 6.02 dB। सड़क रैखिक स्रोत जैसी है: तरंगाग्र बेलनाकार है, तीव्रता 1/r से गिरती है, और स्तर केवल 10 log₁₀ 2 = 3.01 dB। किसी घर को कारखाने से 25 m से 50 m ले जाना 6 dB देता है; राजमार्ग से उतनी ही दूरी 3 देती है। (ब) सही है और अवरोध-कार्य की सर्वाधिक सामान्य अभिकल्प-त्रुटि है: ध्वनि-अवरोध ध्वनि रोकता नहीं, वह ध्वनि को अपने शीर्ष किनारे पर लंबा पथ लेने को बाध्य करता है, और क्षीणन अवरोध के द्रव्यमान या मोटाई पर नहीं, पथ-लंबाई अंतर पर निर्भर है। जिस अवरोध में अंतराल हो, या जो स्रोत से ग्राही तक की दृष्टि-रेखा तोड़ने को बहुत नीचा हो, वह चाहे कितना ठोस हो, लगभग कुछ नहीं करता। (स) सही है और वही मानक अनुक्रम है — स्रोत, फिर पथ, फिर ग्राही — इस सीधे कारण से कि ग्राही पर रक्षा केवल उसी की रक्षा करती है जो उसे पहने हो, और उसके उतारते ही काम करना बंद कर देती है। (द) गलत है और वही अंकगणित है जिसे रोकने के लिए सम्पूर्ण खंड बना है: स्तर जुड़ते नहीं। 10 log₁₀(10⁶ + 10⁵) = 60.41 dB, अतः 50 dB स्रोत कुल को 0.41 dB बढ़ाता है — किसी भी वास्तविक परिवेश में अनुभवातीत, और 60 dB स्रोत के चलते रहते उसे शांत करना धन का पूर्ण अपव्यय।

  7. भारतीय नगरों में नगरीय ठोस अपशिष्ट का भस्मीकरण बारंबार खराब प्रदर्शन करता रहा है। सर्वाधिक प्रत्यक्ष तकनीकी कारण है कि

    1. अपशिष्ट में कार्बनिक अधिक हैं और अतः आर्द्रता अधिक, जिससे उसका कैलोरी मान दहन बनाए रखने हेतु बहुत कम है
    2. भारतीय नगरीय अपशिष्ट में बहुत अधिक प्लास्टिक है, जो किसी भी तापमान पर जलाया नहीं जा सकता
    3. प्रति नगर उत्पन्न कुल मात्रा भट्ठी को उचित ठहराने हेतु बहुत कम है
    4. भारतीय नियमों के अंतर्गत नगरीय अपशिष्ट हेतु भस्मीकरण प्रतिबंधित है
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — अपशिष्ट में कार्बनिक अधिक हैं और अतः आर्द्रता अधिक, जिससे उसका कैलोरी मान दहन बनाए रखने हेतु बहुत कम है

    अधिक कार्बनिक अर्थात् अधिक आर्द्रता अर्थात् न्यून कैलोरी मान। पाठ्यक्रम जिन तीन अभिलक्षणों को नाम देता है — संघटन, आर्द्रता व कैलोरी मान — वे अपशिष्ट के स्वतंत्र मापन नहीं; वे एक श्रृंखला हैं, और यही श्रृंखला क्रिया में है। भारतीय नगरीय अपशिष्ट प्रायः द्रव्यमान से 40 से 60 प्रतिशत भोजन व उद्यान अपशिष्ट है, और वह अंश अधिकांशतः जल है। भरण में जल केवल जलने में विफल नहीं होता; वाष्पित होते हुए वह ऊष्मा खाता भी है, अतः वह निर्मुक्त ऊर्जा से दो बार घटाता है। शुद्ध कैलोरी मान उस देहली से नीचे गिर जाता है जिस पर दहन स्वतः-पोषित होता है, और जो भट्ठी स्वतः-पोषित न हो उसे सहायक ईंधन देना होगा — और उस बिंदु पर संयंत्र अपशिष्ट नष्ट करने के लिए डीज़ल खरीद रहा है, और जिस अर्थशास्त्र ने उसे उचित ठहराया था वह उलट चुका है। अनेक भारतीय अपशिष्ट-से-ऊर्जा संयंत्र ठीक इसी कारण बने व बंद हुए हैं। यह इसका तर्क नहीं कि तापीय उपचार असंभव है, बल्कि यह कि उसे पृथक्करण के बाद आना होगा: आर्द्र कार्बनिक अंश अलग कीजिए और वह कंपोस्टिंग या जैव-मीथेनन हेतु उत्कृष्ट भरण बन जाता है, जहाँ उसकी आर्द्रता बाधा नहीं सहायता है, जबकि पीछे बचे शुष्क परित्यक्त का कैलोरी मान वस्तुतः जलेगा। विकल्प (ब) रसायन पर गलत है — प्लास्टिक बहुत अच्छी तरह जलता है और सर्वाधिक कैलोरी वाले घटकों में है; उसकी वास्तविक समस्या दहन नहीं, उत्सर्जन-नियंत्रण है। विकल्प (स) गलत है: किसी भी आकार के नगर में मात्रा बाधा नहीं। विकल्प (द) सीधे असत्य है; नियम भस्मीकरण को प्रतिबंधित नहीं, विनियमित करते हैं।

  8. दस समरूप मशीनें किसी ग्राही पर प्रत्येक 60 dB उत्पन्न करती हैं। दसों को एक साथ चलाने पर ग्राही पर ध्वनि स्तर dB में ______ है

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

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    उत्तर: 70

    ठीक 70 dB। L = 10 log₁₀(10 × 10^(60/10)) = 60 + 10 log₁₀ 10 = 60 + 10 = 70 dB। परिणाम गणना नहीं, नियम के रूप में रखने योग्य है: समान स्रोतों की संख्या दस गुना करने पर ठीक 10 dB जुड़ता है, ठीक वैसे ही जैसे दोगुनी करने पर 3.01 dB। दस मशीनें दस गुना ध्वनिक शक्ति हैं और केवल दस डेसीबल ज़ोरदार, और यही लघुगणक देता है — और वह दोनों ओर काटता है, और यही भाग नियंत्रण हेतु महत्त्वपूर्ण है। इस कार्यशाला से 10 dB वापस पाने के लिए आपको दस में से नौ मशीनें बंद करनी होंगी; पाँच बंद करने पर 10 log₁₀(5 × 10⁶) = 67 dB बचता है, अर्थात् आधा संयंत्र बंद करने पर मात्र 3 dB की कमी। वही अंकगणित एक असुविधाजनक अभियांत्रिकी तथ्य के पीछे है: जहाँ अनेक समान स्रोत योगदान दें वहाँ आंशिक नियंत्रण बहुत कम प्राप्त करता है, और एकमात्र प्रभावी नीतियाँ हैं हर स्रोत का उपचार (शांत मशीनें, सब पर आवरण) या पथ का उपचार (अवरोध, दूरी) या ग्राही का। यह प्रभावी-स्रोत स्थिति का दर्पण-प्रतिबिंब है, जहाँ शांत मशीनों के बीच एक ज़ोरदार मशीन का अर्थ है कि उसी एक को ठीक करना समस्या हल कर देता है। आप दोनों में से किस स्थिति में हैं — एक प्रभावी स्रोत, या अनेक समान — इसका निदान किसी भी ध्वनि-सर्वेक्षण का पहला चरण है, क्योंकि प्रत्येक में उचित कार्रवाई पूर्णतः भिन्न है।