पीएम या कण प्रदूषण सूक्ष्म एरोसोल, धूल के कण और हवा या वातावरण में निलंबित पानी की बूंदें हैं। वे विभिन्न प्रकार के कार्डियोरेस्पिरेटरी विकारों और अस्थमा, ब्रोंकाइटिस, निमोनिया, आदि जैसे सांस की बीमारियों के बढ़ने के कारण होने वाली विभिन्न हानियों के कारण जाने जाते हैं। PM2.5-दूषित हवा में सांस लेने से आंखों, नाक, गले और श्वसन तंत्र में जलन हो सकती है। . इसलिए हमें विशेष रूप से धूल उत्सर्जन के लिए उच्च संवेदनशीलता वाले क्षेत्रों में PM2.5 को मापने के लिए विभिन्न तकनीकों को जानने की आवश्यकता है।
“PM2.5 को IARC और WHO द्वारा समूह -1 कार्सिनोजेन के रूप में नामित किया गया है। इसलिए, वायु प्रदूषण का सबसे खतरनाक रूप माना जाता है।”
– IARC और WHO
परिचय
पार्टिकुलेट मैटर हवा में निलंबित सूक्ष्म सूक्ष्म या नैनो-कण होते हैं। वे अस्थिर, अर्ध-वाष्पशील, गैर-वाष्पशील, तरल या ठोस हो सकते हैं। ये कण श्वसन के माध्यम से हमारे फेफड़ों में गहराई तक प्रवेश करने की क्षमता रखते हैं, और फिर रक्तप्रवाह में प्रवेश कर जाते हैं। विश्व स्वास्थ्य संगठन ने PM2.5 सांद्रता के लिए कुछ सीमाएँ निर्धारित की हैं। इसलिए, उस सीमा से अधिक हवा की गुणवत्ता को सांस लेने के लिए अस्वास्थ्यकर माना जाता है। इसी तरह, भारत में विभिन्न प्राधिकरणों ने विशेष रूप से बिजली संयंत्रों, निर्माण इकाइयों, निर्माण और विध्वंस गतिविधियों, और ऐसी कई अन्य गतिविधियों में अतिरिक्त PM2.5 एकाग्रता को मापने और नियंत्रित करने के लिए कुछ मानक स्थापित किए हैं। इसलिए, मानकों का अनुपालन करने के लिए PM2.5 को मापना आवश्यक हो जाता है। PM2.5 की निगरानी और मापन कर्मचारियों और कर्मियों के स्वास्थ्य को बनाए रखने के लिए भी महत्वपूर्ण है।
EPA महीन कण पदार्थ को 2.5μm व्यास से कम या उसके बराबर कणों के रूप में परिभाषित करता है जिसे केवल इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप से देखा जा सकता है।
- निर्माण स्थल, आग, कारखाने, बिजली संयंत्र, धूएँ के ढेर, कच्ची सड़कें और कारें सभी PM2.5 उत्सर्जित करते हैं।
- सूक्ष्म कणों की घुसपैठ की क्षमता के कारण, कण आकार घटने के साथ स्वास्थ्य संबंधी खतरे बढ़ते हैं।
- PM2.5 की निगरानी और नियंत्रण के लिए दुनिया भर में वायु गुणवत्ता दिशानिर्देशों और मानकों का कार्यान्वयन।
- इस विश्लेषण का नेतृत्व OSHA, EPA, ASTM और NIOSH द्वारा किया जा रहा है।
वायु नमूनाकरण क्या है?
वायु नमूनाकरण हवा की प्रतिनिधि मात्रा लेने और उसके रासायनिक, कण, या रेडियोधर्मी संदूषण का विश्लेषण करने के लिए कोई भी तरीका है। हवा की यह प्रतिनिधि मात्रा -> प्रति आयतन इकाई सांद्रता में संदूषण की गणना करने के लिए। इस मान की तुलना विभिन्न दिशानिर्देशों और मानकों से करें। हम वायु के नमूने और निगरानी के माध्यम से वायु प्रदूषण की मात्रा निर्धारित करते हैं।
हवा के नमूने लेने, निगरानी करने और PM2.5 और अन्य वायु प्रदूषकों को मापने की क्या आवश्यकता है?
- वायु प्रदूषण के स्रोतों की पहचान और विश्लेषण के लिए।
- बिजली संयंत्र और विनिर्माण उत्सर्जन के पर्यावरणीय प्रभाव का आकलन करने के लिए।
- काम पर खतरनाक कणों और वायुजनित संदूषकों को खोजने के लिए।
- वाहनों और उत्पादों से उत्सर्जन की जांच करने के लिए।
- उपरोक्त सभी सरकारी मानकों और नियमों का पालन करने के लिए।
US EPA मापने PM2.5 और PM10 (धूल) परीक्षण मानदंड
वायु निगरानी वर्कफ़्लो
नमूने एक फिल्टर या राल पर वैक्यूम-एकत्रित होते हैं, आगे फिल्टर क्लीयरिंग, एक्सट्रैक्शन या ऐशिंग द्वारा संसाधित किया जाता है, और फिर ग्रेविमेट्रिक विधियों, माइक्रोस्कोपी या उपकरण का उपयोग करके मूल्यांकन किया जाता है।
हवा के नमूनों का उपयोग करने वाली विभिन्न विश्लेषणात्मक तकनीकों के लिए विशिष्ट दृष्टिकोण यहां दिखाया गया है।
- नमूना संग्रह/तैयारी- नमूने राल या वैक्यूम द्वारा फ़िल्टर पर एकत्र किए जाते हैं
- ग्रेविमेट्रिक विश्लेषण-पूर्व-भारित या मिलान किए गए वज़न फ़िल्टर का उपयोग करता है।
- मोल्ड- मीडिया के माध्यम से खाली। दूसरे शब्दों में, स्वैब, वाइप, टेप, अगर प्लेट की वैकल्पिक तकनीक का उपयोग करें।
- नमूना तैयार करना
- ग्रेविमीट्रिक- यह पीएम सांद्रता को मापने और इसलिए उसका विश्लेषण करने के लिए सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली तकनीक है। इसके अलावा, यह सुखाने (एमसीई), पीवीसी, जीएफ, क्वार्ट्ज इत्यादि का उपयोग करता है।
- सूक्ष्म-सूक्ष्म कण, जैसे कि एक माइक्रोन के अंश और सैकड़ों माइक्रोन के बीच के आकार वाले, एरोसोल उत्पादन और अशुद्धता नियंत्रण के औद्योगिक प्रबंधन सहित कई प्रक्रियाओं के लिए महत्वपूर्ण हैं। 10 µg/m3 (जिसे PM10 कणों के रूप में भी जाना जाता है) से छोटे औसत व्यास वाले ठोस कण मानव स्वास्थ्य पर गंभीर नकारात्मक प्रभाव डाल सकते हैं, जिससे अतिरिक्त स्वास्थ्य समस्याएं और अस्थमा जैसी बीमारियां पैदा हो सकती हैं।
- विश्लेषण
- विभिन्न मैनुअल तकनीकों द्वारा मापे गए डेटा का विश्लेषण। आगे की तुलना के लिए विश्लेषण।
- सैंपलिंग से पहले और बाद में फिल्टर का प्री और पोस्ट वेटिंग।
- कण आकार और गिनती
PM2.5 को मापने की तकनीक
WHO के अनुसार वायु प्रदूषण हर साल 70 लाख लोगों की जान लेता है। सौभाग्य से, वायु की गुणवत्ता में सुधार करके अधिकांश श्वसन विकारों से बचा जा सकता है। हालांकि, यह सुनिश्चित करने के लिए कि सीमाएं और स्वच्छ हवा की आवश्यकताओं को पूरा किया जाता है, हवा की गुणवत्ता का परीक्षण और निगरानी करना आवश्यक है। नीचे दी गई सभी धूल माप विधियों का पारंपरिक रूप से CAAQMS उपयोग किया जाता है, जो अभी भी विभिन्न उद्योगों और सरकारी साइटों द्वारा उपयोग की जा रही हैं।
1. ग्रेविमेट्रिक विधि-
जलयोजन द्वारा PM2.5 (पार्टिकुलेट मैटर) का संग्रह और मापन, इसके बाद गुरुत्वाकर्षण विश्लेषण और परिमाणीकरण, वायु प्रदूषण को मापने के लिए सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली प्रक्रियाओं में से एक है। इस तरह के परीक्षण स्टेशनों को अन्य चीजों के अलावा दहन, इंजन ऑटोमोबाइल, विमान, जहाजों और ट्रकों के प्रदाताओं में पाया जा सकता है। पर्यावरण परीक्षण स्टेशन भी हैं जो प्रदूषण के स्तर को निर्धारित करने के लिए हवा को फ़िल्टर करते हैं। इन फ़िल्टरों की जांच करना आवश्यक है, चाहे फ़िल्टरिंग कहीं भी की गई हो। इसका मतलब है कि फिल्टर पर मौजूद पार्टिकुलेट मैटर को सही तरीके से तौला जाना चाहिए। ऐसा करने के लिए, सबसे सटीक संतुलन की आवश्यकता होती है। नमूने मैन्युअल रूप से एकत्र किए जाते हैं और फिर आगे के विश्लेषण के लिए प्रयोगशालाओं में पहुंचाए जाते हैं।
- गुरुत्वाकर्षण विधि का उपयोग करते समय चुनौतियाँ:
(i) बड़ी संख्या में फिल्टर का सटीक संचालन और वजन।
(ii) भ्रम और त्रुटियों को रोकने के लिए सही लेबलिंग और नमूना प्रबंधन।
(iii) संदूषण से बचने के लिए स्वच्छ कमरे का वातावरण आवश्यक है।
(iv) फिल्टर को ठीक से कंडीशन करना महत्वपूर्ण है।
(v) बड़ी मात्रा में डेटा को संसाधित करना और ठीक से विश्लेषण करना महत्वपूर्ण है।
(vi) कड़े नियमों से छोटे नमूने के आकार उभर कर सामने आते हैं, जिनके लिए अधिक सटीक संतुलन की आवश्यकता होती है।
2. बीटा किरण क्षीणन-
BAM एक निरंतर परिवेशी वायु गुणवत्ता निगरानी उपकरण है जो बीटा किरण क्षीणन तकनीक का उपयोग करता है जो वास्तविक समय में काम करता है। इस उपकरण का उपयोग- उपयोगकर्ताओं, अधिकारियों और वायु गुणवत्ता डेटा में रुचि रखने वाले प्रत्येक व्यक्ति के लिए PM2.5 और PM10 को मापने के लिए। अनिवार्य रूप से, उपयोगकर्ता द्वारा हर 2-3 महीनों में BAM के अंदर इस फ़िल्टर टेप को बदलना।
- यह कैसे काम करता है?
कण-आकार का चयनात्मक इनलेट उपकरण के शीर्ष पर स्थित होता है, जो आमतौर पर निगरानी बाड़े की छत के माध्यम से फैलता है। क्योंकि हमें सूक्ष्म कण पदार्थ की मात्रा निर्धारित करने की आवश्यकता है, यह विशाल मोटे कणों (पीएम10 से छोटे) को अलग करता है। फिर, BAM-> से जुड़े एक पंप को सक्रिय करने के बाद इनलेट हेड के माध्यम से हवा की एक बड़ी मात्रा को धकेलना। Gravimetrically खींचे गए छोटे कण (10μm से कम) -> फ़िल्टर टेप असेंबली पर।
BAM एक बार में 1 घंटे के लिए डेटा एकत्र करता है। हम प्रत्येक घंटे के अंत में बीटा क्षीणन माप लेते हैं। घंटे के दौरान जितने अधिक कण पदार्थ टेप पर बैठते हैं, सिग्नल क्षीणन उतना ही कम होता है। सेंसर एक घंटे के दौरान PM10 या PM2.5 के द्रव्यमान की गणना कर सकता है।
3. TEOM
TEOM का मतलब टेपर्ड एलिमेंट ऑसिलेटिंग माइक्रोबैलेंस है। उपयोग- यह हवा में कण प्रदूषण को लगातार मापने की एक विधि है। इसमें कॉइल ड्राइवर के साथ एक फिटेड इंस्ट्रूमेंट और सेलेक्टिव इनलेट का आकार है। इसलिए कुल निलंबित कण का नमूना लेना। एक शंक्वाकार ऑसिलेटिंग ग्लास ट्यूब के अंत में एक फिल्टर के माध्यम से हवा खींची जाती है। इसलिए, आवृत्ति में परिवर्तन सीधे संचित पीएम के द्रव्यमान से संबंधित होता है।
- यह कैसे काम करता है?
एक दोलन गति आरंभ करने के लिए एक तार चालक पतला तत्व पर एक चुंबक के विरुद्ध स्पंदित होता है। एक विरोधी चुंबकीय क्षेत्र प्राकृतिक दोलन बनाए रखता है। इसलिए, सिस्टम के माध्यम से एक हवा का नमूना प्रवाहित होने लगता है। कण चैती के शीर्ष पर एक फिल्टर सेट पर इकट्ठा होते हैं। समय के साथ, कण द्रव्यमान बढ़ता है और दोलन आवृत्ति को कम करने वाली चैती के खिलाफ वजन कम होता है। हॉल प्रभाव संवेदक आवृत्ति में परिवर्तन को मापता है।
| ग्रेविमेट्रिक विधि | बीटा रे क्षीणन | TEOM |
| यह धूल को मापने का एक ऑफ लाइन तरीका है | वास्तविक समय माप सिद्धांत पर काम करता है | यह विधि लगातार हवा में पीएम को मापती है |
| पीएम प्रदूषण की गणना सैंपलिंग और वजन तकनीक का उपयोग करके की जाती है | धूल प्रदूषण का निर्धारण इस बात पर आधारित है कि सिग्नल कितना कम क्षीण होता है। | दोलन आवृत्ति में परिवर्तन के आधार पर नमूनाकरण किया जाता है |
| फिल्टर को रोज बदलने की जरूरत है | टेप को हर 2-3 महीने में बदलने की जरूरत होती है | फ़िल्टर को कम से कम हर 30 दिनों में बदलना होगा। |
| 24 घंटे एकाग्रता औसत- आधी रात से आधी रात तक | हर घंटे डेटा एकत्र करता है। | TEOM धूल प्रदूषण की सामूहिक सांद्रता के 1-घंटे, 8-घंटे, 12-घंटे 24-घंटे के औसत की गणना करता है। |
पीएम (पार्टिकुलेट मैटर) को मापना और उसकी निगरानी करना
पीएम की गणना के लिए पारंपरिक रूप से उपयोग की जाने वाली विधियों की कमियों को दूर करने के लिए नई तकनीकों का परिचय।
लेजर पार्टिकुलेट सेंसर ऑप्टिकल 90° लाइट स्कैटरिंग कॉन्सेप्ट पर काम करते हैं। सेंसर की ओर प्रकाश का परावर्तन जो दर्पण के अपर्चर को 90° पर हिट करता है। जब तक प्रकाश का परावर्तन होता है, तब तक फोटोडायोड एक स्पंद को पंजीकृत करता है। इस प्रकार प्राप्त विद्युत संकेत का एक कण पदार्थ एकाग्रता में परिवर्तन।
जैसे-जैसे अधिक से अधिक लोग वायु गुणवत्ता के प्रति जागरूक हो रहे हैं। आज, वायु गुणवत्ता निगरानी के अनुप्रयोग केवल औद्योगिक और कारखाने के उपयोग तक ही सीमित नहीं हैं। इसलिए, वे अपने घरों और कार्यक्षेत्र के आसपास की हवा की गुणवत्ता जानने के लिए अधिक उत्सुक और रुचि रखते हैं।
विभिन्न वायु गुणवत्ता मानकों को मापने और निगरानी करने के लिए कई अलग-अलग तकनीकों का परिचय। उदाहरण के लिए, 90° लाइट स्कैटरिंग, इलेक्ट्रोकेमिकल सेंसिंग, NDIR सेंसर, मेटल ऑक्साइड सेंसर (MOS), आदि।
इससे किफायती और सटीक वायु गुणवत्ता मॉनिटर की मांग बढ़ी है। इसलिए, प्राण एयर सहित कई कंपनियों ने किफायती वायु गुणवत्ता मॉनिटर और सेंसर प्रदान करने और ग्राहकों की आगामी मांगों को पूरा करने की चुनौती स्वीकार की है।
पहले के समय में उपयोग की जाने वाली तकनीक सटीक है लेकिन बेहद महंगी है और इसलिए आम जनता द्वारा वहन नहीं की जा सकती है। इसके अलावा, उन्हें तैनाती के लिए एक बड़े क्षेत्र की आवश्यकता होती है और साथ ही रखरखाव की लागत भी होती है। इसके अलावा डेटा 8-24 घंटे के बाद उपलब्ध है। इसके बाद, डेटा सरकारी साइटों पर उपलब्ध है, और आम जनता के देखने के लिए उपलब्ध है।
लेकिन, आधुनिक तकनीक उन सभी कमियों को दूर कर रही है। य़े हैं:
नए युग के तरीकों के पेशेवरों:
- छोटा और हैंडी, इसलिए आसानी से पोर्टेबल
- कम लागत और जेब के अनुकूल
- व्यक्तिगत डैशबोर्ड पर डेटा पहुंच और विश्लेषण।
- बेहद सटीक
- ऐसी कोई रखरखाव लागत नहीं
- ग्राहकों की आवश्यकताओं के आधार पर विभिन्न मॉनिटर और सेंसर।
- वास्तविक समय डेटा निगरानी
- ऐतिहासिक और वास्तविक समय का विश्लेषण आसान है।
- चयनित उपकरणों पर एक से अधिक वायु प्रदूषण पैरामीटर प्रदर्शित होते हैं।
- अंशांकन और निगरानी में कुछ सेकंड लगते हैं।
पार्टिकुलेट टेस्टिंग: पारंपरिक v/s नए तरीके
| पीएम को मापने के पारंपरिक तरीके | पीएम को मापने के नए तरीके | |
| 1. | विभिन्न तकनीकों जैसे BAM, इम्प्रूव्ड वेस्ट और गेके आदि द्वारा सभी प्रदूषकों का पता लगाता है। | एक ही मॉनिटर में पीएम10, पीएम 2.5, सहित अन्य वायु प्रदूषण मापदंडों का पता लगाता है। |
| 2. | आकार में विशाल और भारी। इसलिए प्रतिबंधित पोर्टेबिलिटी। | कॉम्पैक्ट और हल्का, इसलिए आसान पोर्टेबिलिटी। |
| 3. | संपूर्ण कामकाजी शिफ्ट के दौरान धूल के संपर्क में आने वाले कर्मचारियों के स्तर प्रदान करें | वास्तविक समय में पीएम स्तर प्रदान करता है। |
| 4. | यह विधि कार्यशील शिफ्ट में वास्तविक समय में धूल के स्तर में बदलाव दिखाने में सक्षम नहीं है | एक कामकाजी शिफ्ट में धूल के स्तर में बदलाव दिखाने में सक्षम। |
| 5. | यह विधि उस बदलाव के दौरान धूल के स्तर में बदलाव नहीं दिखा सकती है। | यह विधि उस दिशा में धूल के स्तर में बदलाव दिखा सकती है। |
| 6. | व्यापक जनशक्ति की आवश्यकता है। | ऐसी किसी जनशक्ति की आवश्यकता नहीं है। |
| 7. | स्थापना और रखरखाव की लागत बहुत अधिक है। | रखरखाव और स्थापना लागत बहुत कम है। |
| 8. | फ़िल्टर/टेप परिवर्तन आवश्यक है। | कोई फ़िल्टर परिवर्तन की आवश्यकता नहीं है। |
| 9. | केंद्रीकृत सरकारी साइटें। | वेबसाइट, मोबाइल और टीवी ऐप के लिए अनुकूलित पहुंच |
| 10. | थोड़ा जटिल कनेक्टिविटी। | आसान कनेक्टिविटी। |
स्रोत:
- https://en.wikipedia.org/wiki/Particulate_pollution#:~:text=Particulate%20matter%20(PM)%20is%20generally,particles%202.5%20%CE%BCm%20and%20smaller.
- https://www.cdc.gov/niosh/mining/UserFiles/works/pdfs/poalsd.pdf
- Image sources: https://www.mdpi.com/2077-0472/12/7/1038/htm ; http://bit.ly/3Axu0LD ; http://bit.ly/3VctRp4 ; http://bit.ly/3UW0urk
