फॉस्फोरस चक्र: यह चट्टानों के अपक्षय पर क्यों निर्भर करता है

1.1 फॉस्फोरस चक्र क्या है?

फॉस्फोरस चक्र वह मार्ग है जिससे फॉस्फोरस चट्टानों, मिट्टी, पानी और जीवों के बीच घूमता है। फॉस्फोरस जीवन के लिए एक आवश्यक पोषक तत्व है। पौधों को बढ़ने के लिए इसकी ज़रूरत होती है। जानवर पौधों या दूसरे जानवरों को खाकर इसे प्राप्त करते हैं।

1.2 फॉस्फोरस किस रूप में घूमता है?

प्रकृति में फॉस्फोरस फॉस्फेट आयन के रूप में पाया जाता है। फॉस्फेट को फॉस्फोरस का उपयोग में आने वाला रूप समझें। चट्टानें इसे संचित रखती हैं। पानी इसे बहाकर ले जाता है। जड़ें इसे सोखती हैं।

2.1 फॉस्फेट चट्टान से बाहर कैसे निकलता है?

अपक्षय के दौरान फॉस्फेट वाली चट्टानों से फॉस्फेट घुलकर बाहर निकलता है। फिर सतही बहाव इसे नदियों, झीलों और महासागर में पहुँचाता है। भूजल और नदियों का प्रवाह भी इसे समुद्र तक ले जाता है।

2.2 फॉस्फेट वापस चट्टान में कैसे पहुँचता है?

समुद्र में जीव फॉस्फेट ग्रहण करते हैं। उनके शरीर और अपशिष्ट समुद्र तल पर तलछट के रूप में जमा होते हैं। इस तलछट से चक्र की चट्टान बनती है।

बहुत लंबे समय में भू-उत्थान इस तलछट को ऊपर उठाकर भूमि पर ले आता है। फिर अपक्षय दोबारा शुरू होता है। एक फॉस्फेट आयन औसतन 20,000 से 100,000 वर्ष महासागर में रहता है।

2.3 क्या सारा फॉस्फेट चट्टानों से ही मिलता है?

हमेशा नहीं। दूरदराज़ के क्षेत्रों में ज्वालामुखीय राख, हवा में निलंबित सूक्ष्म कण और खनिज धूल भी फॉस्फेट के उल्लेखनीय स्रोत हो सकते हैं।

3.1 कार्बन और नाइट्रोजन जीवों में कहाँ से आते हैं?

कार्बन और नाइट्रोजन, दोनों का बड़ा भंडार वायुमंडल में है। कार्बन डाइऑक्साइड हवा में मौजूद होती है। नाइट्रोजन का स्थिरीकरण करने वाले जीवाणुओं के ज़रिए हवा की नाइट्रोजन जीवों तक पहुँचती है।

स्रोत: OpenStax Biology 2e, जैव-भूरासायनिक चक्र।

3.2 फॉस्फोरस कहाँ से आता है?

फॉस्फोरस चट्टानों, मिट्टी और जल से होकर गुजरता है। OpenStax में इस चक्र के वर्णन में अपक्षय, सतही बहाव, भूजल, नदियाँ, समुद्री खाद्य जाल और तलछट शामिल हैं। इसमें वायु से होकर गुजरने का कोई चरण नहीं बताया गया है।

अपक्षय पर UPSC के प्रश्न का आधार यही है। चट्टानों का अपक्षय फॉस्फेट का मुख्य प्राकृतिक स्रोत है। यह कार्बन या नाइट्रोजन का मुख्य स्रोत नहीं है।

4.1 जीवन के लिए फॉस्फोरस क्यों जरूरी है?

फॉस्फोरस न्यूक्लिक अम्लों और फॉस्फोलिपिडों का एक प्रमुख घटक है। कैल्शियम फॉस्फेट के रूप में यह हड्डियों को सहारा देने वाली संरचना भी बनाता है। इसकी दो और भूमिकाएँ बताती हैं कि यह जीवन के लिए कितना जरूरी है।

4.2 ATP का फॉस्फोरस से क्या संबंध है?

एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (ATP) कोशिका की मुख्य ऊर्जा मुद्रा है। इसके नाम का अर्थ एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट है। इसकी मूल एडेनोसिन संरचना से तीन फॉस्फेट समूह जुड़े होते हैं।

OpenStax के अनुसार, ऊर्जा की जरूरत वाली कोशिका की अधिकांश अभिक्रियाओं को ATP ऊर्जा देता है। फॉस्फेट के बिना कोशिका ATP नहीं बना सकती।

4.3 झिल्लियों और हड्डियों में इसकी क्या भूमिका है?

• झिल्लियाँ। फॉस्फोलिपिड की मूल ग्लिसरॉल संरचना के तीसरे कार्बन से एक संशोधित फॉस्फेट समूह जुड़ा होता है।
• हड्डियाँ और दाँतों का इनेमल। दोनों में एक ही खनिज, हाइड्रॉक्सीएपेटाइट (hydroxyapatite), पाया जाता है।

5.1 क्या फॉस्फेट चट्टान हर जगह समान रूप से मिलती है?

एपेटाइट (Apatite) सबसे अधिक पाया जाने वाला फॉस्फेट खनिज है। पृथ्वी की भूपर्पटी का 95% से अधिक फॉस्फोरस इसी में मौजूद है।

लेकिन फॉस्फेट चट्टान हर जगह समान रूप से नहीं मिलती। अमेरिकी भूवैज्ञानिक सर्वेक्षण (USGS) अमेरिकी सरकार की पृथ्वी-विज्ञान एजेंसी है। इसके आँकड़ों में दुनिया के कुल 73,000 मिलियन टन भंडार में से 50,000 मिलियन टन मोरक्को में हैं। यह लगभग 68% है। दूसरे स्थान पर चीन है, जिसके पास 3,400 मिलियन टन भंडार हैं।

5.2 क्या फॉस्फेट चट्टान जल्द खत्म होने वाली है?

नहीं। USGS के अनुसार, दुनिया में फॉस्फेट चट्टान के संसाधन 300 बिलियन टन से अधिक हैं। USGS को निकट भविष्य में फॉस्फेट चट्टान की कमी की आशंका नहीं है।

असली चिंता कुछ और है। USGS के अनुसार, कृषि में फॉस्फोरस का कोई विकल्प नहीं है। जब अधिकांश भंडार एक ही देश में हों, तो कुल मात्रा अधिक होने पर भी आपूर्ति बाधित हो सकती है।

6.1 भारत के पास कितनी फॉस्फेट चट्टान है?

USGS के आँकड़ों में भारत के भंडार 31 मिलियन टन हैं। मोरक्को के 50,000 मिलियन टन की तुलना में यह बहुत कम है। भारत की सबसे प्रसिद्ध खदान राजस्थान में उदयपुर के पास झामरकोटड़ा (Jhamarkotra) में है।

वहाँ खनन 1968 में शुरू हुआ था। Mongabay-India के अनुसार, इस क्षेत्र में देश का सबसे बड़ा फॉस्फेट भंडार है। राजस्थान सरकार के उद्यम RSMML ने 1,370.37 हेक्टेयर क्षेत्र पट्टे पर लिया है।

6.2 भारत अपनी जरूरत कैसे पूरी करता है?

भारत आयात करता है। 2024 में उसने 1.88 मिलियन टन डाइअमोनियम फॉस्फेट (DAP) आयात किया। DAP एक आम फॉस्फेट उर्वरक है। उसने अकेले सऊदी अरब से 250,000 टन नाइट्रोजन-फॉस्फोरस-सल्फर (NPS) उर्वरक भी आयात किया। World Fertilizer ने Argus के आँकड़ों के आधार पर यह जानकारी दी है।

जुलाई 2025 में, IPL, Kribhco और Coromandel ने सऊदी अरब के साथ हर साल 3.1 मिलियन टन उर्वरक की आपूर्ति के लिए पाँच साल का समझौता किया। इसमें मुख्य रूप से DAP शामिल है।

6.3 सरकार कीमतें कम कैसे रखती है?

केंद्रीय मंत्रिमंडल ने रबी 2025-26 के लिए पोषक तत्व आधारित सब्सिडी की दरों को मंजूरी दी। ये दरें फॉस्फेट और पोटाश वाले उर्वरकों पर लागू हैं। इन पर लगभग Rs 37,952.29 करोड़ खर्च होने का अनुमान है। किसानों को DAP सहित 28 ग्रेड के उर्वरक सब्सिडी वाली कीमतों पर मिलते हैं।

7.1 क्या बेकार जाने वाले फॉस्फोरस का दोबारा उपयोग हो सकता है?

हाँ। सीवेज में मौजूद फॉस्फोरस को अलग करके दोबारा बेचा जा सकता है। एक विधि से स्ट्रुवाइट बनता है। इस क्रिस्टल में फॉस्फोरस, नाइट्रोजन और मैग्नीशियम होते हैं।

7.2 क्या यह केवल प्रयोगशाला का विचार है?

नहीं। 17 जून को नीदरलैंड के आमर्सफोर्ट (Amersfoort) सीवेज शोधन संयंत्र में हर साल 900 टन स्ट्रुवाइट बनाने वाली इकाई शुरू हुई। यह 300,000 लोगों के बराबर सीवेज भार का शोधन करती है। इसका लक्ष्य संयंत्र में आने वाले फॉस्फोरस का 40% स्ट्रुवाइट के रूप में वापस प्राप्त करना है।

Ostara की Pearl प्रक्रिया में फॉस्फोरस और नाइट्रोजन को मैग्नीशियम के साथ मिलाया जाता है। इससे बने उत्पाद को उर्वरक के रूप में बेचा जाता है।

8.1 पोषक तत्व प्रदूषण क्या है?

अमेरिकी पर्यावरण संरक्षण एजेंसी (EPA) अमेरिका सरकार की पर्यावरण नियामक संस्था है। EPA के अनुसार, हवा और पानी में नाइट्रोजन और फॉस्फोरस की अधिकता को पोषक तत्व प्रदूषण कहते हैं। दोनों पोषक तत्व शैवाल और जलीय पौधों की वृद्धि में मदद करते हैं। इनकी अधिकता से शैवाल इतनी तेजी से बढ़ते हैं कि पारिस्थितिकी तंत्र संतुलन नहीं रख पाता।

8.2 इससे अंत में ऑक्सीजन की कमी क्यों होती है?

शैवाल के मरने के बाद उनके अपघटन में ऑक्सीजन खर्च होती है। मृत क्षेत्र वे इलाके हैं जहाँ पानी में घुली ऑक्सीजन बहुत कम होती है या बिल्कुल नहीं होती। इसलिए वहाँ जलीय जीव जीवित नहीं रह पाते। OpenStax के अनुसार, उर्वरकों का बहकर पानी में पहुँचना और सीवेज इस स्थिति को बढ़ावा देते हैं।

8.3 क्या इसका कोई वास्तविक उदाहरण है?

हाँ। USGS के अनुसार, ईरी झील (Lake Erie) में हानिकारक शैवाल की अत्यधिक वृद्धि का मुख्य कारण बड़ी मात्रा में फॉस्फोरस का पहुँचना है। इसका बड़ा हिस्सा मौमी नदी (Maumee River) के जलग्रहण क्षेत्र से आता है। मार्च-जुलाई में मौमी नदी से पहुँचने वाले घुलित प्रतिक्रियाशील फॉस्फोरस की मात्रा को 186 टन तक सीमित रखने का लक्ष्य है। यह 2008 में पहुँची मात्रा से 40% कम है।

9.1 UPSC ने क्या पूछा था?

अन्य विकल्प नाइट्रोजन, कार्बन और सल्फर चक्र थे। चट्टानों का अपक्षय केवल फॉस्फोरस के लिए मुख्य प्राकृतिक स्रोत है।

9.2 किन बातों में भ्रम हो सकता है?

• हवा या चट्टान। फॉस्फोरस चट्टानों से आता है। कार्बन और नाइट्रोजन हवा से आते हैं।
• कमी या भंडारों का कुछ जगहों पर केंद्रित होना। USGS के अनुसार, निकट भविष्य में कमी का खतरा नहीं है। आपूर्ति मुख्य रूप से मोरक्को में केंद्रित है।
• केवल एक कारण। शैवाल की अत्यधिक वृद्धि में नाइट्रोजन की भी भूमिका होती है।
• चट्टान या उर्वरक। उर्वरक खनन से निकाली गई चट्टान से बनाया जाता है।
• सीवेज: कचरा या संसाधन। स्ट्रुवाइट के रूप में फॉस्फोरस वापस प्राप्त किया जाता है।