पर्यावरणीय प्रदूषण और नियंत्रण IV: मृदा प्रदूषण — मृदा गुण और गुणवत्ता विश्लेषण, औद्योगिक बहिःस्राव और मृदा, मृदा सूक्ष्मजीव और कीटनाशकों तथा उर्वरकों का निम्नीकरण, और नियंत्रण — और तापीय प्रदूषण तथा ऊष्मा द्वीप, समुद्री प्रदूषण, उसका उपशमन और तटीय प्रबंधन, और रेडियोधर्मी प्रदूषण, विकिरण मानक और सुरक्षा

मृदा प्रदूषकों को कैसे धारण और मुक्त करती है, इसे नियंत्रित करने वाले गुण गठन (मृत्तिका मृदाएँ बलुई से कहीं अधिक बाँधती हैं), संरचना और सरंध्रता (जो अंतःस्यंदन और निक्षालन नियंत्रित करती हैं), pH (अधिकांश धातुएँ अम्लीय मृदाओं में अधिक गतिशील), धनायन विनिमय क्षमता, कार्बनिक पदार्थ (जो धातुओं और कार्बनिक रसायनों को बाँधता है) और रेडॉक्स स्थिति हैं। जैविक गुण, सूक्ष्मजीवी जैवभार, मृदा श्वसन और डीहाइड्रोजिनेज़ जैसी एंज़ाइम सक्रियताएँ, प्रदूषण के संवेदी आरंभिक सूचक हैं क्योंकि सूक्ष्मजीव फ़सलों से पहले अनुक्रिया करते हैं। मृदा गुणवत्ता का विश्लेषण मिश्रित नमूनों से होता है, एक खेत से अनेक उप-नमूने मिलाकर, कृषि मृदाओं हेतु सामान्यतः 0 से 15 cm से।

भारत की मृदा स्वास्थ्य कार्ड योजना, 2015 में आरंभ, कृषि मृदाओं का बारह प्राचलों हेतु परीक्षण करती है, जिनमें मुख्य और सूक्ष्म पोषक, pH, EC और कार्बनिक कार्बन शामिल हैं, और फ़सलवार उर्वरक अनुशंसाएँ देती है, उपज बढ़ाने और उर्वरकों के अति-उपयोग को रोकने दोनों हेतु।

जब औद्योगिक बहिःस्राव सिंचाई हेतु प्रयुक्त या भूमि पर निस्सरित होते हैं, उनके घटक मृत्तिकाओं, ह्यूमस और ऑक्साइडों पर अधिशोषण, अवक्षेपण, संकुलन और रेडॉक्स अभिक्रियाओं द्वारा मृदा घटकों से अंतःक्रिया करते हैं। क्रोमियम और लवणों से समृद्ध चर्मशोधनशाला बहिःस्रावों ने तमिलनाडु के वेल्लोर और उत्तर प्रदेश के कानपुर के आसपास जैसे चमड़ा समूहों में क्रोमियम-संदूषित मृदाएँ और भूजल छोड़ा है। आसवनी स्पेंट वॉश BOD, पोटैशियम और गहरे रंग में बहुत अधिक है; वस्त्र बहिःस्राव रंजक और लवण ले जाते हैं; और सोडियम में अधिक बहिःस्राव मृत्तिकाओं को परिक्षेपित करके मृदा संरचना और पारगम्यता नष्ट करते हैं। सोडियमता का आकलन सोडियम अधिशोषण अनुपात से होता है, SAR = Na⁺ ÷ √[(Ca²⁺ + Mg²⁺) ÷ 2], सांद्रताएँ मिलीतुल्यांक प्रति लीटर में: 20 meq/L सोडियम, 3 कैल्शियम और 5 मैग्नीशियम वाले जल का SAR = 20 ÷ √4 = 10 है। लगभग 15 से अधिक विनिमेय सोडियम प्रतिशत वाली मृदाएँ सोडियमी हैं। मृदा प्रदूषण के अन्य स्रोत खनन और प्रगलन, अत्यधिक कृषि-रसायन (कीटनाशक अवशेष और फ़ॉस्फ़ेट उर्वरकों से कैडमियम), नगरपालिका ठोस अपशिष्ट और मल-जल आपंक, ई-अपशिष्ट पुनर्चक्रण, तेल रिसाव और प्लास्टिक हैं।

मृदा सूक्ष्मजीव, जीवाणु, ऐक्टिनोमाइसीट्स (जो अनेक प्रतिजैविक और जियोस्मिन की मिट्टी जैसी गंध उत्पन्न करते हैं), कवक, शैवाल और प्रोटोज़ोआ, कार्बनिक पदार्थ अपघटित करते, पोषक चक्रित करते, मृदा पुंज बनाते और प्रदूषकों को निम्नीकृत करते हैं। कीटनाशक तब निम्नीकृत होते हैं जब सूक्ष्मजीव उन्हें कार्बन या ऊर्जा के स्रोत के रूप में प्रयोग करते हैं, या सह-उपापचय से, जिसमें किसी अन्य आधार-द्रव्य हेतु बना एंज़ाइम संयोगवश कीटनाशक को रूपांतरित करता है: स्यूडोमोनास और अन्य जीवाणु 2,4-D को निम्नीकृत करते हैं, फ़्लेवोबैक्टीरियम पैराथियॉन का जल-अपघटन करता है, और स्यूडोमोनास sp. ADP ऐट्राज़ीन का खनिजीकरण करता है। स्थायित्व रासायनिक संरचना पर निर्भर है, हैलोजनीकृत और अत्यधिक शाखित अणु प्रतिरोधी होते हैं, इसीलिए DDT वर्षों तक बना रह सकता है जबकि ऑर्गेनोफ़ॉस्फ़ेट सप्ताहों में टूट जाते हैं; यह विचार कि हर प्राकृतिक यौगिक हेतु कोई न कोई सूक्ष्मजीव उसे निम्नीकृत कर सकता है, अलेक्ज़ेंडर का सूक्ष्मजीवी अचूकता सिद्धांत, अनेक संश्लिष्ट, दुर्दम्य रसायनों हेतु विफल होता है। संश्लिष्ट उर्वरक भी सूक्ष्मजीवी रूप से रूपांतरित होते हैं: यूरिया यूरिएज़ द्वारा अमोनिया में जल-अपघटित होता है, जो वाष्पित हो सकती है; अमोनियम गतिशील नाइट्रेट में नाइट्रीकृत होता है, जो निक्षालित होता है; और नाइट्रेट नाइट्रोजन तथा नाइट्रस ऑक्साइड में विनाइट्रीकृत होता है।

मृदा प्रदूषण का नियंत्रण पहले स्रोत पर होता है, भूमि पर प्रयोग से पहले बहिःस्रावों के उपचार, एकीकृत पीड़क और पोषक प्रबंधन, और अपशिष्ट के सुरक्षित निपटान से। संदूषित भूमि का उपचार खुदाई और सुरक्षित निपटान, मृदा धुलाई, स्थिरीकरण और ठोसीकरण (संदूषकों को सीमेंट या चूने से बाँधना), तापीय विशोषण, और जैविक विधियों, जैव-उपचार और पादप-उपचार, से होता है। सुधारक संदूषकों की उपलब्धता घटाते हैं: अम्लीय मृदाओं में चूना मिलाना pH बढ़ाकर अधिकांश धातुओं को स्थिर करता है, कार्बनिक पदार्थ धातुओं और कीटनाशकों को बाँधता है, और जिप्सम विनिमेय सोडियम को कैल्शियम से प्रतिस्थापित करके सोडियमी मृदाओं का सुधार करता है, जिसके बाद सोडियम निक्षालित हो जाता है।

तापीय प्रदूषण जल के तापमान में परिवर्तन द्वारा उसकी गुणवत्ता का अवक्रमण है, सर्वोपरि एकल-पारगमन शीतलन का प्रयोग करने वाले तापीय और नाभिकीय विद्युत केंद्रों, तथा इस्पात मिलों, शोधनशालाओं और अन्य उद्योगों से गर्म शीतलन जल का निस्सरण। गर्म जल कम घुली ऑक्सीजन रखता है, जबकि वह मछलियों और अकशेरुकियों की उपापचय दर और ऑक्सीजन माँग बढ़ाता है, अतः वह उन्हें दोनों ओर से दबाता है; यह तापीय आघात और मछलियों की सामूहिक मृत्यु कर सकता है, तापमान से नियत अंडजनन और प्रवास को बाधित कर सकता है, ताप-सहिष्णु और आक्रामक प्रजातियों तथा शैवाल प्रस्फुटन को अनुकूल बना सकता है, और अनेक प्रदूषकों की विषाक्तता बढ़ा सकता है। संयंत्र बंद होने पर अचानक ठंडक भी उतनी ही हानिकारक हो सकती है। इसका नियंत्रण प्राकृतिक- या यांत्रिक-प्रवात शीतलन मीनारों, शीतलन तालाबों और फुहार तालाबों सहित बंद-चक्र शीतलन से, और अपशिष्ट ऊष्मा की पुनर्प्राप्ति से होता है। भारतीय नियमों के अंतर्गत एकल-पारगमन तंत्रों से निस्सरित शीतलन जल का तापमान प्राप्तकर्ता जल से 5 °C से अधिक नहीं होना चाहिए, और नए तापीय विद्युत संयंत्रों से बंद-चक्र शीतलन अपनाना अपेक्षित किया गया है।

नगरीय ऊष्मा द्वीप वह नगर है जो अपने ग्रामीण परिवेश से स्पष्ट रूप से अधिक गर्म हो, अंतर शांत, स्वच्छ रातों में सबसे अधिक होता है। इसके कारण डामर और छत सामग्री की गहरी, शुष्क सतहें हैं जो सूर्यप्रकाश अवशोषित (कम ऐल्बिडो) और ऊष्मा संचित करती हैं; वनस्पति और मृदा, जो वाष्पोत्सर्जन से ठंडक देती हैं, का अभेद्य सतहों से प्रतिस्थापन; सड़क घाटियाँ जो विकिरण फँसाती और पवन घटाती हैं; वाहनों, वातानुकूलकों और उद्योग से अपशिष्ट ऊष्मा; और प्रदूषित वायु जो बाहर जाते विकिरण को फँसाती है। इसके परिणाम ग्रीष्म लहरों के दौरान ऊष्मा तनाव और मृत्यु, विशेषकर बाहरी श्रमिकों, निर्धनों और वृद्धों में; शीतलन हेतु अधिक विद्युत माँग, जो उत्सर्जन जोड़ती है; ओज़ोन का तेज़ निर्माण; और स्थानीय वर्षा में परिवर्तन हैं। शमन शीतल (परावर्ती) छतों और फ़र्शों, हरित छतों, वृक्षों और उद्यानों, जल-निकायों और बेहतर नगरीय अभिकल्पन का प्रयोग करता है। अहमदाबाद की ऊष्मा कार्य योजना (2013), दक्षिण एशिया में पहली, ने पूर्व चेतावनी को जन-स्वास्थ्य उपायों से जोड़ा और भारतीय नगरों में इसकी व्यापक नकल हुई है।

अधिकांश समुद्री प्रदूषण, सामान्य आकलन के अनुसार लगभग चार-पंचमांश, स्थल से आता है: मल-जल, कृषि अपवाह, औद्योगिक निस्सरण और नदियों द्वारा लाए प्लास्टिक। पोषक अपवाह अल्पऑक्सी जल के तटीय "मृत क्षेत्र" बनाता है, जिनमें सबसे प्रसिद्ध मिसिसिपी के पास मेक्सिको की खाड़ी में है, और हानिकारक शैवाल प्रस्फुटन तथा लाल ज्वारों को ईंधन देता है जो सीपियों को विषैला करते हैं। तेल समुद्र में एक्सॉन वाल्डेज़ (1989) जैसी टैंकर दुर्घटनाओं और डीपवॉटर होराइज़न (2010) जैसे कुएँ के विस्फोटों से, पर उससे अधिक नियमित प्रचालन निस्सरणों, अपवाह और प्राकृतिक रिसावों से प्रवेश करता है; यह समुद्री पक्षियों और स्तनधारियों को ढक देता है, पंखों और फ़र के ऊष्मारोधन को नष्ट करता है, और तटरेखाओं तथा मैंग्रोवों पर परत चढ़ाता है। प्लास्टिक और सूक्ष्म-प्लास्टिक कछुओं, समुद्री पक्षियों और मछलियों को उलझाते और उनके द्वारा निगले जाते हैं; पारा और स्थायी कार्बनिक प्रदूषक टूना जैसे शीर्ष परभक्षियों में उच्च स्तरों तक जैव-आवर्धित होते हैं; जहाज़ों का गिट्टी जल आक्रामक प्रजातियों का परिवहन करता है; और तापन तथा अम्लीकरण प्रवालों का विरंजन करते हैं।

तटीय प्रबंधन का उद्देश्य तट के साथ विकास को पारितंत्रों और समुदायों की रक्षा से संतुलित करना है। एकीकृत तटीय क्षेत्र प्रबंधन तट को स्थल, ज्वारनदमुख और समुद्र का एक तंत्र मानता है और अनेक एजेंसियों तथा उपयोगकर्ताओं को साथ लाता है; भारत में विश्व बैंक समर्थित एक एकीकृत तटीय क्षेत्र प्रबंधन परियोजना लगभग 2010 में गुजरात, ओडिशा और पश्चिम बंगाल में आरंभ हुई, और तटीय विनियमन क्षेत्र अधिसूचनाएँ तट के साथ गतिविधियों को विनियमित करती हैं। व्यावहारिक उपायों में मैंग्रोव, प्रवाल भित्तियों, समुद्री घास और टीलों की रक्षा और पुनर्स्थापन, जो तूफ़ानों और सुनामियों के आघात को कम करते हैं; कठोर समुद्री दीवारों, जो अपरदन को अन्यत्र खिसकाती हैं, के बजाय पुलिन पोषण जैसी "मृदु" अभियांत्रिकी को वरीयता; निर्माण हेतु निवर्तन रेखाएँ; और चक्रवातों, तूफ़ान महोर्मियों तथा समुद्र-तल वृद्धि हेतु आपदा मानचित्रण शामिल हैं।

लोगों को मिलने वाली अधिकांश विकिरण मात्रा प्राकृतिक है: कॉस्मिक किरणें, चट्टानों, मृदा और भवन सामग्री में यूरेनियम और थोरियम श्रेणियों के तथा पोटैशियम-40 के पार्थिव रेडियोन्यूक्लाइड, भोजन और जल में रेडियोन्यूक्लाइड, और सर्वोपरि श्वसन द्वारा लिया गया रेडॉन और उसके क्षय उत्पाद, जो प्राकृतिक मात्रा का मोटे तौर पर आधा योगदान देते हैं। विश्वव्यापी औसत प्राकृतिक पृष्ठभूमि लगभग 2.4 mSv प्रति वर्ष है, केरल के मोनाज़ाइट-बालू तट जैसे स्थानों पर अधिक। सबसे बड़ा मानव-निर्मित स्रोत चिकित्सीय है: नैदानिक X-किरणें, CT स्कैन और नाभिकीय चिकित्सा। छोटे योगदान पिछले वायुमंडलीय शस्त्र परीक्षणों के अवपात, खनन से अपशिष्ट तक नाभिकीय ईंधन चक्र, औद्योगिक विकिरण-चित्रण और चेर्नोबिल (1986) तथा फ़ुकुशिमा दाइची (2011) जैसी दुर्घटनाओं से आते हैं।

आयनकारी विकिरण सजीव कोशिकाओं को DNA में रासायनिक आबंध सीधे तोड़कर और, अधिक बार, अप्रत्यक्ष रूप से जल अणुओं को तोड़ने पर बने मुक्त मूलकों द्वारा क्षति पहुँचाता है। बर्गोनिए और ट्रिबोंडो के नियम (1906) से, जो कोशिकाएँ तेज़ी से विभाजित होती हैं और कम विभेदित हैं, जैसे अस्थि मज्जा, आँत के अस्तर, जननग्रंथियों और भ्रूण की, वे सबसे अधिक विकिरण-संवेदी हैं। प्रभाव दो प्रकार के हैं। निर्धारणात्मक प्रभाव (ऊतक अभिक्रियाएँ) केवल एक देहली मात्रा के ऊपर होते हैं और मात्रा के साथ अधिक गंभीर होते हैं: त्वचा दाह, मोतियाबिंद, बंध्यता और तीव्र विकिरण सिंड्रोम, जो लगभग 1 Gy से ऊपर पूर्ण-शरीर मात्राओं के बाद प्रकट होता है। प्रसंभाव्य प्रभाव, कैंसर और वंशानुगत प्रभाव, बिना देहली के माने जाते हैं, उनकी गंभीरता नहीं बल्कि प्रायिकता मात्रा के साथ बढ़ती है; यही रैखिक बिना-देहली धारणा विकिरण सुरक्षा का आधार है।

ऐल्फ़ा कणों से 2 mGy की अवशोषित मात्रा 2 × 20 = 40 mSv की तुल्य मात्रा है, वही ऊर्जा गामा किरणों की तुलना में बीस गुना जैविक हानि करती है। अंतरराष्ट्रीय विकिरण संरक्षण आयोग नियोजित स्रोतों से जनसाधारण हेतु, प्राकृतिक पृष्ठभूमि और चिकित्सीय उद्भासन के अतिरिक्त, 1 mSv प्रति वर्ष प्रभावी मात्रा की, और विकिरण श्रमिकों हेतु 20 mSv प्रति वर्ष की मात्रा सीमाएँ अनुशंसित करता है, पाँच वर्षों में औसत, किसी एक वर्ष में 50 mSv से अधिक नहीं। भारत में 1983 में स्थापित परमाणु ऊर्जा नियामक बोर्ड इन सीमाओं को लागू करता है। विकिरण सुरक्षा तीन सिद्धांतों, औचित्य, इष्टतमीकरण (मात्राओं को यथोचित रूप से प्राप्य जितना कम रखना, ALARA) और मात्रा सीमन, और तीन व्यावहारिक नियंत्रणों पर टिकी है: उद्भासन का समय न्यूनतम करना, दूरी अधिकतम करना, क्योंकि बिंदु स्रोत से मात्रा दर दूरी के वर्ग के साथ घटती है (1 m पर 40 µSv/h, 2 m पर 10 µSv/h हो जाता है), और परिरक्षण, गामा किरणों हेतु सीसा या कंक्रीट, बीटा कणों हेतु कुछ मिलीमीटर ऐलुमिनियम या प्लास्टिक, और ऐल्फ़ा कणों हेतु काग़ज़ या त्वचा, जो मुख्यतः श्वसन या निगलने पर ख़तरनाक हैं।