गर्मियों के अंत में उत्तरी अलास्का की ब्रूक्स रेंज पर उड़ान के दौरान, नदी का विस्तार जो कांच जैसा दिखना चाहिए, अचानक आयरन ऑक्साइड के रंग में रंगा हुआ दिखाई देता है। ऊपर से, वे टूटे हुए इंजन ब्लॉक के माध्यम से फैलने वाले जंग से मिलते जुलते हैं। ज़मीन पर, परिवर्तन और भी अधिक परेशान करने वाला है: स्पष्ट सहायक नदियाँ कुछ मोड़ों के भीतर अपारदर्शी नारंगी रंग में बदल जाती हैं, महीन तलछट और अम्लता बदलाव के कारण मछली का निवास स्थान गायब हो जाता है।अलास्का की नदियाँ जंग-नारंगी रंग में क्यों बदल रही हैं, इसके पीछे यही वास्तविकता है, यह परिवर्तन किसी रिसाव या खनन दुर्घटना से नहीं, बल्कि हजारों वर्षों से जमे हुए पर्माफ्रॉस्ट के पिघलने से जुड़ा है। कम्युनिकेशंस अर्थ एंड एनवायरनमेंट में प्रकाशित एक अध्ययन, जिसका शीर्षक है ‘पर्माफ्रॉस्ट पिघलना आर्द्रभूमियों और सल्फाइड युक्त चट्टानों से आर्कटिक नदियों और झरनों तक लौह प्रवाह को नियंत्रित करता है‘, इस घटना को आर्कटिक के तापमान में वृद्धि के साथ होने वाली लौह रिहाई, सल्फर रसायन और माइक्रोबियल गतिविधि से जोड़ता है। जो कभी एक स्थिर भूवैज्ञानिक “फ़्रीज़र” के रूप में कार्य करता था, अब सक्रिय रूप से विशाल, सुदूर जलक्षेत्रों में नदी रसायन विज्ञान को फिर से लिख रहा है।
अलास्का की नदी का रंग सतह से काफी नीचे क्यों ख़राब होने लगता है?
पर्माफ्रॉस्ट को अक्सर जमी हुई मिट्टी के रूप में वर्णित किया जाता है, लेकिन इससे इसकी भूमिका कम हो जाती है। यह खनिजों, कार्बनिक पदार्थों और सल्फाइड युक्त चट्टानों के लिए दीर्घकालिक भंडारण तिजोरी की तरह है। जब यह जमे हुए रहता है, तो ये घटक रासायनिक रूप से शांत रहते हैं।जैसा कि एनआरडीसी द्वारा रिपोर्ट किया गया है, अलास्का के लौह-समृद्ध क्षेत्रों में, पिघलने से पाइराइट (आयरन सल्फाइड जिसे आमतौर पर मूर्खों का सोना कहा जाता है) जैसे खनिज ऑक्सीजन और पानी के संपर्क में आ जाते हैं। एक बार ऐसा होने पर, एक श्रृंखलाबद्ध प्रतिक्रिया शुरू हो जाती है। पाइराइट ऑक्सीकरण करता है, जिससे आयरन, सल्फेट और सल्फ्यूरिक एसिड बनता है। रसायन विज्ञान सरल लेकिन शक्तिशाली है: चट्टान जो निष्क्रिय थी वह प्रतिक्रियाशील हो जाती है, और पानी विघटित धातुओं के लिए एक परिवहन प्रणाली बन जाता है।यहां गलत धारणा यह है कि रंग बदलना हमेशा उद्योग से संदूषण का संकेत देता है। वास्तव में, इनमें से कई जलक्षेत्र किसी भी औद्योगिक निर्वहन से सैकड़ों मील दूर हैं। भूविज्ञान के साथ जलवायु के गर्म होने का कारण यह है कि इसे आधुनिक सतही परिस्थितियों में कभी भी उजागर नहीं किया जाना चाहिए।
जंग लगने के पीछे का रसायन विज्ञान आर्कटिक नदियाँ
पहली नज़र में, बदरंग मिट्टी या हिमनदी आटे जैसा दिखता है। लेकिन प्रयोगशाला विश्लेषण कुछ और विशिष्ट दिखाते हैं: जब लोहा ऑक्सीजन युक्त सतही पानी से टकराता है तो वह घुलित और कण दोनों रूपों में अवक्षेपित हो जाता है।यही वह चीज़ है जो जंग का स्वर पैदा करती है, जैसे-जैसे यह नीचे की ओर बढ़ता है, लोहा ऑक्सीकरण करता है। जो बात प्रणाली को और अधिक जटिल बनाती है वह यह है कि प्रक्रिया एक समान नहीं है। अधिक ऊंचाई पर चट्टानों का अपक्षय हावी रहता है। तराई क्षेत्रों में, आर्द्रभूमियाँ ऑक्सीजन की उपलब्धता को धीमा कर देती हैं, जिससे रसायन विज्ञान माइक्रोबियल मार्गों की ओर स्थानांतरित हो जाता है। अध्ययन में शामिल एक शोधकर्ता रोमन डायल ने इसकी तुलना विपरीत दिशा में श्वसन से की। चयापचय को संचालित करने वाली ऑक्सीजन के बजाय, संतृप्त मिट्टी में सूक्ष्मजीव इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के रूप में लोहे का उपयोग करना शुरू कर देते हैं। वह माइक्रोबियल आयरन साइकिलिंग घुलनशील आयरन का उत्पादन करती है जो बाद में खुले पानी में पहुंचने पर पुन: ऑक्सीकृत हो जाती है, जिससे नारंगी रंग का धुंधलापन बढ़ जाता है।
अलास्का में नारंगी रंग की नदियाँ अपेक्षा से अधिक तेजी से क्यों बढ़ रही हैं?
ब्रूक्स रेंज क्षेत्र के उपग्रह और फ़ील्ड डेटा ने 200 से अधिक नारंगी रंग के जल निकायों की पहचान की। कुछ क्षेत्रों में, स्पष्ट रूप से बदरंग नदियों की आवृत्ति एक दशक में लगभग दोगुनी हो गई है, जो 2000 के दशक की शुरुआत में लगभग एक तिहाई अवलोकनों से बढ़कर 2010 में लगभग तीन-चौथाई हो गई है। पर्माफ्रॉस्ट को पिघलाने से उसका रासायनिक भार एक बार में नहीं निकलता है। इसके बजाय, यह अंतराल पर काम करता है। एक गर्मी में छोड़ी गई सामग्रियां अगले वर्ष या उसके बाद तक पूरी तरह से धाराओं तक नहीं पहुंच सकती हैं, जो भूजल आंदोलन और मौसमी फ्रीज-पिघलना चक्र पर निर्भर करता है।यही कारण है कि अलास्का की नदियाँ जंग-नारंगी होती जा रही हैं, इसे एक निश्चित स्थिति के बजाय गतिशील मोर्चे के रूप में बेहतर समझा जाता है। यह तापमान के रुझान, मिट्टी की संरचना और जल विज्ञान के आधार पर धीरे-धीरे विस्तारित होता है।
मछली, खाद्य जाल और डाउनस्ट्रीम समुदायों के लिए इसका क्या अर्थ है
पारिस्थितिक प्रभाव दिखावटी नहीं है। लोहे के कण लंबी दूरी तय कर सकते हैं, नदी तलों पर परत चढ़ा सकते हैं और उन बजरी वाले स्थानों को अवरुद्ध कर सकते हैं जिन पर सैल्मन अंडे देने के लिए निर्भर होता है। किशोर मछलियाँ विशेष रूप से संवेदनशील होती हैं, क्योंकि महीन तलछट घोंसले के बिस्तरों के माध्यम से ऑक्सीजन के प्रवाह को कम कर देती है।अधिक परेशान करने वाली बात पानी में रासायनिक बदलाव है। जैसे ही स्थानीय क्षेत्रों में सल्फ्यूरिक एसिड बनता है, पीएच स्तर जलीय कीड़ों पर दबाव डालने और खाद्य श्रृंखला का आधार बनाने वाले माइक्रोबियल समुदायों को बदलने के लिए काफी गिर सकता है।
