Biogeochemical cycles

कहानी से शुरुआत

1909 में, जर्मन रसायनशास्त्री Fritz Haber ने अपनी Karlsruhe प्रयोगशाला में 75-cm ऊँचे एक इस्पात रिएक्टर के साथ काम किया। उसके भीतर, उन्होंने osmium उत्प्रेरक (catalyst) की उपस्थिति में नाइट्रोजन और हाइड्रोजन गैसों को 200 atmospheres दाब और 500 °C पर दबाया। जो बाहर निकला वह अमोनिया था — मानव इतिहास में पहली बार, स्वयं वायुमंडल से संश्लेषित। उस क्षण तक, पृथ्वी पर समस्त अभिक्रियाशील (reactive) नाइट्रोजन या तो बिजली (lightning) से, या नाइट्रोजन-स्थिरीकरणकारी जीवाणुओं से, या चिली के साल्टपीटर (saltpetre) के खनन से बनती थी। एक दशक के भीतर, Haber-Bosch प्रक्रिया औद्योगिक स्तर पर विस्तृत हो गई। आज, आपके शरीर के लगभग 50 % नाइट्रोजन परमाणु जीव-विज्ञान से नहीं, बल्कि एक Haber-Bosch रिएक्टर से आए हैं।

यह एक विजय भी थी और एक विपत्ति भी। संश्लेषित उर्वरक (fertiliser) क्रांति ने अरबों लोगों का पेट भरा और इसे वर्तमान विश्व जनसंख्या के ~50 % को टिकाए रखने का श्रेय दिया जाता है। परंतु अब मनुष्य समूची प्रकृति के संयुक्त योग से भी अधिक नाइट्रोजन स्थिर करते हैं। अतिरिक्त नाइट्रोजन बहकर नदियों और महासागरों में चला जाता है, जिससे विश्व भर में 400+ dead zones (मृत क्षेत्र) बनते हैं — जिनमें Bay of Bengal का विस्तृत होता हाइपॉक्सिक (hypoxic) क्षेत्र भी शामिल है। हमने नाइट्रोजन चक्र को तोड़ दिया है।

यह फ़ाइल इन महान ग्रहीय चक्रों के बारे में है — कार्बन, नाइट्रोजन, फॉस्फोरस, जल — और कैसे मनुष्यों ने इनमें से प्रत्येक को फिर से जोड़ (rewire) दिया है। इन चक्रों को समझना जलवायु परिवर्तन, प्रदूषण, मृदा अवक्रमण (soil degradation) और महासागर अम्लीकरण (ocean acidification) को समझने की नींव है।

UPSC के लिए यह क्यों महत्वपूर्ण है

जैव-भू-रासायनिक चक्र (biogeochemical cycles) हर UPSC वर्ष में Prelims स्तर पर पूछे जाते हैं — तथ्यात्मक प्रश्न कि कौन-सा जीव नाइट्रोजन स्थिरीकरण करता है, नाइट्रोजन/कार्बन चक्र के चरण, सुपोषण (eutrophication), Haber-Bosch प्रक्रिया। Mains चक्रों को प्रदूषण नीति, उर्वरक सब्सिडी और जलवायु शमन (mitigation) से जोड़ता है। Interview जाँच चक्रों को मृदा स्वास्थ्य और खाद्य सुरक्षा से जोड़ती है। प्रति वर्ष 1-2 Prelims प्रश्न; मध्यम Mains भार।