इस बात पर बहुत अधिक ध्यान दिया जाता है कि कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂) और मीथेन (CH4) किस प्रकार ग्रीनहाउस गैसों में योगदान करते हैं, लेकिन जलवायु परिवर्तन पर उनके प्रभाव के संदर्भ में नाइट्रोजन ऑक्साइड को CO₂ की तुलना में लगभग 300 गुना अधिक शक्तिशाली माना जाता है।

नाइट्रोजन ऑक्साइड संदूषण के स्रोत

नाइट्रोजन ऑक्साइड (NOx = NO + NO2) वायु प्रदूषण का एक प्राथमिक घटक है - जो मनुष्यों में समय से पहले मृत्यु और दुनिया भर में जैव विविधता में गिरावट का एक प्रमुख कारण है। ये गैसें वायु प्रदूषण के सबसे महत्वपूर्ण घटकों में से हैं और विश्व स्वास्थ्य संगठन (WHO) के अनुसार, नाइट्रोजन ऑक्साइड दुनिया भर में आठ में से एक समय से पहले मृत्यु के लिए जिम्मेदार हैं। नाइट्रोजन डाइऑक्साइड (NO₂) को एक अत्यंत खतरनाक पदार्थ के रूप में वर्गीकृत किया गया है, जो इसे महत्वपूर्ण मात्रा में उत्पादित, संग्रहीत या उपयोग करने वाली सुविधाओं द्वारा सख्त रिपोर्टिंग आवश्यकताओं के अधीन है। NO₂ संदूषण के सबसे प्रमुख स्रोत निम्नलिखित हैं:

•  आंतरिक दहन इंजन

• सिगरेट का धुआँ, ब्यूटेन और केरोसिन हीटर

• अत्यधिक उर्वरित कृषि मिट्टी

• कृषि श्रमिक साइलो में सड़ते अनाज से निकलने वाले NO₂ के संपर्क में आते हैं

NO2 में दिन-प्रतिदिन होने वाले छोटे-छोटे बदलाव फेफड़ों के कार्य में बदलाव ला सकते हैं। NO2 के लगातार संपर्क में रहने से स्वस्थ लोगों में वायुमार्ग की सूजन और अस्थमा से पीड़ित लोगों में श्वसन संबंधी लक्षण बढ़ने सहित श्वसन संबंधी प्रभाव हो सकते हैं। NO2 के व्यावसायिक संपर्क में विषाक्तता का सबसे अधिक जोखिम होता है और यह अक्सर अधिक होता है;

• किसान, खास तौर पर खाद्यान्न से जुड़े लोग

• अग्निशमनकर्मी और सैन्यकर्मी, खास तौर पर विस्फोटकों से जुड़े अधिकारी।

• आर्क वेल्डर के लिए उच्च

• यातायात अधिकारी

• एयरोस्पेस कर्मचारी

• खनिक और

• नाइट्रिक एसिड से जुड़े व्यवसायों वाले व्यक्ति।

I. पशुपालन

जुगाली करने वाले जानवर खराब N कन्वर्टर्स होते हैं, क्योंकि निगले गए N का केवल लगभग 5 – 30% ही पशु द्वारा लिया जाता है और शेष 70 – 95% मल और मूत्र के माध्यम से उत्सर्जित होता है। नतीजतन, पशु मलमूत्र में N का भार अक्सर पौधों की मांग से अधिक होता है और गैसीय उत्सर्जन और निक्षालन के माध्यम से नुकसान के प्रति संवेदनशील होता है। कृषि के इस क्षेत्र में वायु प्रदूषण, खाद से अमोनिया (NH3) और नाइट्रस ऑक्साइड (N2O) में N के वाष्पीकरण से होता है। पूर्व-औद्योगिक युग (~ 120 Tg N yr-1) के बाद से खाद उत्पादन में बड़ी वृद्धि को देखते हुए, खाद के माध्यम से नाइट्रोजन के पुनर्चक्रण ने पर्यावरण पर पर्याप्त प्रभाव डाला है। कृषि प्रतिक्रियाशील नाइट्रोजन उत्सर्जन, मुख्य रूप से अमोनिया (NH3), वायुमंडल में उत्सर्जित प्रतिक्रियाशील नाइट्रोजन उत्सर्जन का सबसे बड़ा हिस्सा बनाते हैं। खाद और सिंथेटिक उर्वरक से निकलने वाले प्रतिक्रियाशील नाइट्रोजन उत्सर्जन वायु गुणवत्ता में गिरावट में महत्वपूर्ण योगदान देते हैं: NOx के उत्सर्जन के परिणामस्वरूप ओजोन का पर्याप्त उत्पादन होता है और अमोनिया के उत्सर्जन से वायुमंडलीय PM10 और PM2.5 प्रभावित होते हैं। अमोनिया के कृषि उत्सर्जन दुनिया के बड़े हिस्से में PM2.5 के लिए सबसे बड़ी स्रोत श्रेणी है। खाद और सिंथेटिक उर्वरक अनुप्रयोगों से उत्पन्न नाइट्रोजन जमाव पौधों की वृद्धि पर इसके प्रभाव के माध्यम से वायुमंडलीय कार्बन चक्र पर एक बड़ा लीवर लगाता है।

अध्ययनों से पता चला है कि, दूध देने वाली गायों द्वारा नाइट्रोजन के उपयोग की दक्षता कोलंबिया में 8.96 और 27.82% के बीच भिन्न होती है, जो प्रति इकाई क्षेत्र में पशुओं की संख्या के अनुसार, प्रति वर्ष 374 किलोग्राम नाइट्रोजन प्रति हेक्टेयर खाद से उत्सर्जित हो सकती है।

II. कृषि मिट्टी और अनाज भंडारण

जबकि कृषि NOx का एक महत्वपूर्ण स्रोत है, गैर-बिंदु उत्सर्जन को कम करने की रणनीतियों में जीवाश्म ईंधन स्रोतों से मौलिक रूप से अलग मिट्टी प्रबंधन उपायों को शामिल करने की आवश्यकता होगी। उदाहरण के लिए, कैलिफोर्निया राज्य में, यह पाया गया है कि उर्वरित फसल भूमि राज्य के सभी क्षेत्रों से कुल NOx-N उत्सर्जन का 20 से 32% हिस्सा है, जबकि प्राकृतिक मिट्टी 5 से 9% के लिए जिम्मेदार है। उच्च मिट्टी NOx उत्सर्जन के लिए स्थानिक हॉट स्पॉट राज्य के दक्षिणी पहुंच के लिए पहचाने जाते हैं, जहां उत्सर्जन के लिए एक हॉट स्पॉट उन क्षेत्रों में पहचाना जाता है जहां जलवायु अपेक्षाकृत गर्म और शुष्क होती है। दुनिया भर में बढ़ते तापमान की बढ़ती प्रवृत्ति के साथ, NOx उत्सर्जन में यह जलवायु-प्रभावित वृद्धि नॉर्डिक देशों जैसे उत्तर के क्षेत्रों को प्रभावित करने की उम्मीद है, जहां गर्मियों में तापमान अभूतपूर्व उच्च स्तर तक पहुंच रहा है। यह अनुमान लगाया गया है कि उर्वरक आधारित कृषि मिट्टी वैश्विक NOx स्रोतों के लगभग 30% के लिए जिम्मेदार है निषेचित कृषि मिट्टी से उच्च उत्सर्जन (~ 19.8 किलोग्राम एन हेक्टेयर -1 वर्ष -1) के विपरीत, प्राकृतिक पारिस्थितिक तंत्रों से NOx उत्सर्जन बहुत कम है (~ 1.0 किलोग्राम एन हेक्टेयर -1 वर्ष -1)। जहां खनिज उर्वरकों को विशेष रूप से लागू किया जाता है, उदाहरण के लिए, उर्वरक के विभिन्न रूपों को लागू करना (उदाहरण के लिए, धीमी गति से निकलने वाले उर्वरक) या एन के अनुप्रयोगों को कम करना और विकासात्मक चरणों को लक्षित करने के लिए सटीक कृषि का उपयोग करना, ऐसे दृष्टिकोण फसल भूमि की मिट्टी से एन उर्वरक के नुकसान में गिरावट का संकेत देते हैं। उन परिदृश्यों में जिनमें जैविक संशोधनों को लागू किया गया है, खनिज नाइट्रोजन और जैविक उर्वरक के आवेदन समय को अलग करते हुए, NOx उत्सर्जन में कमी देखी गई है। यह अवलोकन मिट्टी के सूक्ष्मजीवों से NOx के उत्सर्जन दर को बढ़ाने में उर्वरक में नाइट्रोजन इनपुट की महत्वपूर्ण भूमिका की ओर इशारा करता फसल की वृद्धि में तेजी लाने के लिए उपयोग किया जाने वाला वही उर्वरक, बदले में फसल की गिरावट और जैव विविधता में कमी का स्रोत बन जाएगा, क्योंकि बढ़ी हुई नाइट्रोजन ऑक्साइड अम्लीय वर्षा में वृद्धि करेगी, वह भी ऐसे समय में जब जलवायु पैटर्न में परिवर्तन के कारण वर्षा कम हो रही है।

यदि फसलों के लिए कम पानी उपलब्ध हो रहा है, तो कम से कम यह न तो दूषित होना चाहिए और न ही मनुष्यों और पारिस्थितिकी तंत्रों के लिए हानिकारक होना चाहिए। विशेष रूप से, जब मिट्टी में पानी की मात्रा खेत की क्षमता से कम होती है, तो NOx उत्सर्जन अधिक प्रबल होता है और N2O उन परिदृश्यों में होता है जहाँ मिट्टी में पानी की मात्रा खेत की क्षमता से अधिक होती है, जैसे अचानक भारी वर्षा के कारण बाढ़ के दौरान। बारिश की कमी से लेकर अचानक अधिकता तक, सभी पहलू लगातार बढ़ती अनियमित जलवायु में NOx उत्सर्जन को बढ़ाते हैं और इसका मनुष्यों और पारिस्थितिकी तंत्र दोनों पर परिणाम होता है।

स्वास्थ्य, पारिस्थितिकी और आर्थिक परिणाम

वातावरण में पानी, ऑक्सीजन और अन्य रसायनों के साथ NO2 और अन्य नाइट्रोजन ऑक्साइड (NOx) की परस्पर क्रिया से अम्लीय वर्षा हो सकती है जो झीलों और जंगलों जैसे संवेदनशील पारिस्थितिकी तंत्रों को नुकसान पहुंचाती है। NO2 का बढ़ा हुआ स्तर वनस्पति को भी नुकसान पहुंचा सकता है, विकास को कम कर सकता है और फसल की पैदावार को कम कर सकता है। मिट्टी से हानिकारक (NOx और N2O) और निष्क्रिय नाइट्रोजन (N2) गैसों के उत्सर्जन की दर नाइट्रोजन की उपलब्धता, मिट्टी की नमी और तापमान पर बहुत अधिक निर्भर करती है। नाइट्रोजन उर्वरक का नुकसान किसानों के लिए महंगा है और संयुक्त राज्य अमेरिका जैसे देशों में स्वास्थ्य और पर्यावरण को होने वाले नुकसान के रूप में प्रति वर्ष 210 बिलियन डॉलर के क्रम की आर्थिक लागत का अनुमान है। इसलिए NOx उत्सर्जन को कम करना किसानों, पर्यावरणीय स्वास्थ्य और अर्थव्यवस्था के लिए जीत की स्थिति प्रदान करता है। NOx गैसों को ऊपरी श्वसन रोग, अस्थमा, कैंसर, जन्म दोष, हृदय रोग और अचानक शिशु मृत्यु सिंड्रोम से जोड़ा गया है। NO2 पानी में बहुत कम घुलनशील है और साँस लेने पर यह फेफड़ों में फैल जाता है और धीरे-धीरे नाइट्रस और नाइट्रिक एसिड में हाइड्रोलाइज़ हो जाता है, जो फिर फेफड़ों की बीमारी, फेफड़ों को नुकसान पहुंचाता है और लंबे समय तक संपर्क में रहने पर यह घातक साबित हो सकता है। NO2 प्रजनन क्षमता पर भी नकारात्मक प्रभाव डालता है और गंभीर मामलों में कैंसर का कारण बनता है।

जहाँ तक जलीय जीवन की बात है, प्रतिक्रियाशील नाइट्रोजन घुलनशील है और यह आसानी से अपवाह के माध्यम से जलमार्गों में अपना रास्ता बना सकता है जहाँ यह पौधों की वृद्धि को प्रोत्साहित करता है, जिसके परिणामस्वरूप कभी-कभी 'शैवाल खिलता है' जो पानी में प्रकाश और ऑक्सीजन के स्तर को कम करता है। यह पौधों के समुदायों को बदल देता है और मछलियों को मारता है, जिससे समुद्री "मृत क्षेत्र" बनते हैं। इसका जैव विविधता और स्थानीय आजीविका के लिए विनाशकारी परिणाम हैं।

स्पष्ट रूप से, वायु प्रदूषण, स्वास्थ्य और जलवायु को संयुक्त रूप से इस बात के आकलन में विचार किया जाना चाहिए कि खेती और दहन ईंधन प्रथाएँ प्रतिक्रियाशील नाइट्रोजन ऑक्साइड उत्सर्जन को कैसे प्रभावित करती हैं।

अध्ययनों ने अनुमान लगाया है कि समय से पहले होने वाली मौतों को कम करके अमोनिया उत्सर्जन में कमी का लाभ संभावित रूप से €14,837 मिलियन है। इसके विपरीत, समकालीन अमोनिया उत्सर्जन में कमी के विकल्पों (कम नाइट्रोजन वाला चारा, ढका हुआ खाद भंडारण, यूरिया उर्वरक का उपयोग और कम उत्सर्जन वाले पशु आवास) की वार्षिक लागत लगभग € 4.307 बिलियन आंकी गई थी। स्मार्ट और स्थायी रूप से लागत प्रभावी रणनीतियों के माध्यम से, नाइट्रोजन गैसों के उत्सर्जन को नियंत्रित किया जा सकता है जबकि स्वच्छ जल, प्रदूषण रहित वायु वातावरण और स्वस्थ कृषि उपज प्राप्त की जा सकती है। जीवाश्म ईंधन क्षेत्र के लिए, ऐसे स्रोतों से नाइट्रोजन ऑक्साइड का अधिक कुशल कब्जा समान रूप से आवश्यक है। इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए कि बेहतर वायु और जल गुणवत्ता के आर्थिक लाभ उत्सर्जन में कमी के उपायों की लागत से कहीं अधिक हैं, कृषि, यातायात, घरेलू और औद्योगिक स्रोतों से नाइट्रोजन उत्सर्जन को रोकने को प्राथमिकता देने के लिए पर्याप्त आधार हैं।

ECO RN

रंग : सफ़ेद नैनोपाउडर

सतह क्षेत्र (बीईटी) : 35930 m²/kg

औसत NOx अवशोषण : लगभग. नैनो-बायोमैटेरियल के प्रति ग्राम 9473 मिलीग्राम NOx

कोटिंग में औसत खुराक* (जैसे कि फ़्लू सिस्टम में, इमारतों की दीवारों पर, बीज साइलो, फ़्रीस्टॉल बार्न और खाद भंडारण दीवारों पर) : ~ 0.2 ग्राम प्रति लीटर

खाद की प्रति m3 औसत खुराक: 2 ग्राम

खाद का 1 घन मीटर (m3) = 400 किलोग्राम

मिट्टी की सिंचाई के पानी में औसत खुराक (~ 19.8 किलोग्राम N ha−1 वर्ष−1 के लिए) *: 0.0004 wt % (यानी 0.1 ग्राम प्रति 25L) - प्रति वर्ष या 1.09 किलोग्राम प्रति हेक्टेयर, प्रति वर्ष। (नीचे अनुप्रयोग अनुभाग में अधिक जानकारी)

1 हेक्टेयर को लगभग 250,000 लीटर पानी से सिंचित किया जाता है

अनुप्रयोग : 

• ग्राम-नेगेटिव (ई. कोली) और ग्राम-पॉजिटिव (एस. ऑरियस) बैक्टीरिया, कवक एस्परगिलस नाइजर और पेनिसिलियम ऑक्सालिकम के विरुद्ध रोगाणुरोधी एजेंट (~ 150 - 250 μg/mL या 0.15 से 0.25 ग्राम प्रति लीटर)

• यह SOx और NOx प्रदूषकों के कारण होने वाली अम्लीय वर्षा से सतहों को बचाने में मदद करता है

• SO2 (गीले धुएं), प्रोपिओनाल्डिहाइड, बेंजाल्डिहाइड, अमोनिया, डाइमेथिलैमाइन, N-नाइट्रोसोडायथाइलैमाइन और मेथनॉल के लिए प्रभावी नैनो-सोर्बेंट। धुआं दमन और ज्वाला मंदक।

• फॉस्फेट, NO2 और NH3 को पकड़ने के लिए प्रभावी नैनो-सोर्बेंट।

NO2 के साथ प्रतिक्रिया करने पर, नाइट्रेट (NO3), NO और नाइट्रोजन (N) का मिश्रण नैनो-बायोमैटेरियल सतह पर बनता है। NO3 एक तापीय रूप से स्थिर प्रजाति है जो आमतौर पर 177 और 327 °C के बीच के तापमान पर विघटित हो जाती है।

जब ये अधिशोषक नैनो-बायोमैटेरियल सतह से बंधे होते हैं, तो NO2 प्रजातियाँ नैनो-बायोमैटेरियल सतह पर लगभग 327 °C तक बनी रहती हैं, और NO3 527 °C तक के तापमान पर स्थिर रहती है। इसका मतलब है कि नैनो-बायोमैटेरियल NOx को बनाए रख सकता है और खाद से उत्सर्जन को कम करने में मदद कर सकता है मिट्टी में नाइट्रेट (NO3) नाइट्रोजन का एक प्राथमिक स्रोत है जो पौधों की वृद्धि के लिए आवश्यक है। अनिवार्य रूप से, पौधों की जड़ें स्वस्थ विकास के लिए नाइट्रेट को अवशोषित करती हैं और उन्हें अमीनो एसिड के उत्पादन के लिए नाइट्रेट की आवश्यकता होती है जिसका उपयोग प्रोटीन बनाने के लिए किया जाता है। यह समग्र नाइट्रोजन चयापचय को नियंत्रित करता है और क्लोरोफिल जैवसंश्लेषण के लिए निर्बाध नाइट्रोजन प्रदान करता है। यह अवशोषित NOx की तापीय स्थिरता को महत्वपूर्ण बनाता है क्योंकि:

• गर्म जलवायु और सूखे की स्थिति में NOx के उत्सर्जन दर पर अंकुश लगाया जा सकता है और

• NO3 उर्वरक प्रजाति की अत्यधिक घुलनशीलता और जैवनिम्नीकरणीय प्रकृति के कारण यह नैनो-बायोमैटेरियल सतह से बंधी रहती है, जहाँ कण नाइट्रेट भंडारण प्रणाली के रूप में कार्य करते हैं। इसलिए NO3 उर्वरक को विलंबित रिलीज तंत्र में नैनो-बायोमैटेरियल सतह के माध्यम से पूरे वर्ष लंबे समय तक मिट्टी में बनाए रखा जाता है।

NO3 की विस्तारित उपलब्धता से बार-बार उर्वरक के उपयोग की आवश्यकता कम हो जाती है और किसानों को लाखों डॉलर की बचत होती है, मिट्टी के स्वास्थ्य को संरक्षित किया जाता है, हवा को साफ किया जाता है और पारिस्थितिकी तंत्र में संतुलन बहाल किया जाता है।

इस दृष्टिकोण को मिट्टी में N को लंबे समय तक रखने और समय के साथ पौधों को धीरे-धीरे फैलाने वाले तंत्रों के माध्यम से जारी करने के लिए नामित किया गया है क्योंकि N सामग्री आसपास की मिट्टी में कम हो जाती है, बजाय इसके कि यह हानिकारक NOx वायु प्रदूषक के रूप में वायुमंडल में उत्सर्जित हो।

पानी में अघुलनशील खनिज नैनो-बायोमैटेरियल से बंधे होने से जलमार्गों में नाइट्रोजन के अत्यधिक अपवाह को कम करने और जलीय प्रदूषण को कम करने की संभावना है।

• मिट्टी की अम्लता को कम करता है।

• मिट्टी में सुधार, मिट्टी को कंडिशनर

• अधिकांश जैविक प्रणालियों के लिए एक आवश्यक तत्व होता है, जो धातुओं के उपचार के दौरान मिट्टी और भूजल सूक्ष्मजीव आबादी के लिए एक अतिरिक्त लाभ के रूप में उपलब्ध हो जाता है।

ECO-R3

नैनोआर्किटेक्चर: परमाणु-संरचना वाली शीट/फ्लेक्स (< 1 एनएम मोटाई)

सतह क्षेत्र (बीईटी): 49550 वर्ग मीटर/किग्रा

रंग: काला/काला-भूरा नैनोपाउडर

औसत NOx अवशोषण: नैनो-बायोमैटेरियल के प्रति ग्राम लगभग 46.4 मिलीग्राम NOx

कोटिंग में औसत खुराक* (उदाहरण के लिए इमारतों की दीवारों, इनडोर फ़ार्म, बीज साइलो, फ़्रीस्टॉल बार्न और खाद भंडारण दीवारों पर): उत्सर्जन स्तरों पर निर्भर करता है

मिट्टी की सिंचाई के पानी में औसत खुराक (~ 19.8 किलोग्राम N ha−1 वर्ष−1 के लिए)*: 0.00044 wt % (यानी 0.11 ग्राम प्रति 25L) - प्रति वर्ष

अनुप्रयोग:

पौधों की वृद्धि और विकास को बढ़ाने में मदद करता है, पौधों की तनाव सहनशीलता और पोषक तत्वों के प्रावधान को बढ़ाता है

• भारी धातुएँ: एसर्निक को हटाना, कम pH पर कॉपर को हटाना, एक्टिनाइड्स, NO2 के लिए नैनो-सॉर्बेंट

• तेल और हानिकारक रासायनिक यौगिक: जल-तेल इमल्शन में तेल को हटाने में तेज़ी लाता है, एस्फ़ाल्टीन को साफ़ करना, क्लोरीनयुक्त कार्बनिक सॉल्वैंट्स का विषहरण।

• कीटनाशक और औषधीय अवशेष: ऑर्गेनो-क्लोरीन कीटनाशकों और पॉलीक्लोरीनेटेड बाइफिनाइल्स (PCBs) का विषहरण और जलीय माध्यम में पिपेरासिलिन (PIP), टैज़ोबैक्टम (TAZ), सल्फ़ामेथोक्साज़ोल (SUL), टेट्रासाइक्लिन (TET), ट्राइमेथोप्रिम (TRI), एम्पीसिलीन (AMP) और एरिथ्रोमाइसिन (ERY) जैसे एंटीबायोटिक्स को हटाना।