📚 கற்றல் முதன்மை க.பொ.த. (சா/த) க.பொ.த. (உ/த) பிற 🌐 English உள்நுழைய
பாடங்கள் · அலகு 14 · சுற்றுச்சூழல் மாசாக்கம்

தாவர மூலப் பொருட்களும் சுற்றுச்சூழல் மாசாக்கமும்

முழுமையான பார்வை — கைத்தொழில் இரசாயனமும் சூழலும்

நவீன கைத்தொழில் இரசாயனத் தொழிற்துறை மனிதனுக்குப் பயனுள்ள ஆயிரக்கணக்கான பொருட்களை உற்பத்தி செய்கின்றது. இவற்றுள் சில பொருட்கள் தாவர மூலப் பொருட்களிலிருந்து (plant-based raw materials) தயாரிக்கப்படுகின்றன; இவை மீளப்பெறக்கூடிய வளங்களாக (renewable resources) அமைவதால் சூழலுக்கு ஏற்றவையாகக் கருதப்படுகின்றன. இருப்பினும், கைத்தொழில் உற்பத்தியின்போது வளிமண்டலத்துக்கும் நீர்நிலைகளுக்கும் வெளியேற்றப்படும் கழிவுகள் சுற்றுச்சூழல் மாசாக்கத்தை (environmental pollution) ஏற்படுத்துகின்றன.

இப்பாடத்தில் இரு பெரும் பகுதிகள் ஆராயப்படுகின்றன. முதலாவதாக, வினிகர் (vinegar), எத்தனோல் (ethanol), சாற்றுத்தைலங்கள் (essential oils), உயிர்-டீசல் (bio-diesel) போன்ற தாவர மூலப் பொருட்கள் எவ்வாறு உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன என்பது விளக்கப்படுகின்றது. இரண்டாவதாக, கைத்தொழில் வெளியேற்றங்களால் ஏற்படும் வளி மாசாக்கமும் (air pollution) நீர் மாசாக்கமும் (water pollution) அவற்றின் இரசாயன அடிப்படையில் ஆராயப்படுகின்றன.

1. தாவர மூலப் பொருட்களின் உற்பத்தி (NIE 1.12)

Acid rain
Wikipedia → · CC

தாவரப் பதார்த்தங்களிலிருந்து பல பயனுள்ள இரசாயனப் பொருட்கள் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன. இவற்றுள் முக்கியமான நான்கு பொருட்கள் — வினிகர், எத்தனோல், சாற்றுத்தைலங்கள், உயிர்-டீசல் ஆகியனவாகும். இவை பெரும்பாலும் நொதித்தல் (fermentation), பிரித்தெடுத்தல் (extraction), எத்தர்மாற்றம் (transesterification) ஆகிய செயன்முறைகளால் தயாரிக்கப்படுகின்றன.

1.1 எத்தனோல் — சர்க்கரைகளின் நொதித்தல்

எத்தனோல் (ethanol, C₂H₅OH) என்பது சர்க்கரைகளின் நொதித்தல் மூலம் உற்பத்தி செய்யப்படும் ஒரு தாவர மூலப் பொருளாகும். கரும்பு, மரவள்ளி, தானியங்கள் போன்ற தாவரப் பொருட்களில் காணப்படும் குளுக்கோசு (glucose) போன்ற சர்க்கரைகள், காற்றற்ற நிபந்தனைகளின் கீழ் யீஸ்ட் (yeast) எனப்படும் நுண்ணங்கியில் உள்ள நொதியங்களால் (enzymes) பிரிக்கப்படுகின்றன. இச்செயன்முறையில் குளுக்கோசு எத்தனோலாகவும் காபனீரொட்சைட்டாகவும் (CO₂) மாற்றமடைகின்றது.

பகுப்பு 1 — குளுக்கோசின் நொதித்தல்.

C₆H₁₂O₆(aq)  யீஸ்ட்/நொதியம்→  2C₂H₅OH(aq) + 2CO₂(g)

இதன் கருத்து: ஒரு மூல் குளுக்கோசு காற்றற்ற நிபந்தனைகளின் கீழ் நொதிக்கப்பட்டபோது இரண்டு மூல் எத்தனோலும் இரண்டு மூல் காபனீரொட்சைட்டும் உருவாக்கப்பட்டன.

நொதித்தல் சுமார் 25–35 °C வெப்பநிலையில் சிறந்த முறையில் நிகழ்கின்றது. கரைசலில் எத்தனோலின் செறிவு சுமார் 15 % ஐ அடைந்தபோது யீஸ்ட் நுண்ணங்கிகள் செயலிழக்கின்றன. இதனால் கிடைக்கும் நீர்த்த எத்தனோல், சாதாரண பிரிகுழாய்க்காய்ச்சல் (fractional distillation) மூலம் செறிவூட்டப்படுகின்றது.

1.2 வினிகர் — அசற்றிக் அமிலத்தின் நொதித்தல்

வினிகர் (vinegar) என்பது சுமார் 4–8 % அசற்றிக் அமிலத்தை (acetic acid, CH₃COOH) கொண்ட ஒரு நீர்க்கரைசலாகும். இது இரண்டு படிமுறை நொதித்தல் மூலம் தயாரிக்கப்படுகின்றது. முதலாவது படிமுறையில் சர்க்கரைகள் யீஸ்டினால் எத்தனோலாக நொதிக்கப்படுகின்றன. இரண்டாவது படிமுறையில், இவ்வெத்தனோல் அசிட்டோபாக்டர் (Acetobacter) எனப்படும் பற்றீரியாவின் துணையுடன், வளிமண்டல ஒட்சிசனால் ஒட்சியேற்றமடைந்து அசற்றிக் அமிலமாக மாற்றமடைகின்றது.

பகுப்பு 2 — எத்தனோலின் ஒட்சியேற்றம்.

C₂H₅OH(aq) + O₂(g)  அசிட்டோபாக்டர்→  CH₃COOH(aq) + H₂O(l)

இதன் கருத்து: எத்தனோல் வளிமண்டல ஒட்சிசனால் ஒட்சியேற்றமடைந்து அசற்றிக் அமிலமாகவும் நீராகவும் மாற்றமடைந்தது.
Fermentation Pathway — Sugar to Ethanol and Vinegar Glucose C₆H₁₂O₆ from plant material yeast anaerobic Ethanol C₂H₅OH + CO₂ released Acetobacter + O₂ aerobic Acetic acid CH₃COOH = vinegar 4–8% Step 1: anaerobic fermentation · Step 2: aerobic oxidation sugars → ethanol → acetic acid (vinegar)

சர்க்கரை முதலில் காற்றற்ற நொதித்தலால் எத்தனோலாகவும், பின்னர் வளியேற்ற ஒட்சியேற்றத்தால் அசற்றிக் அமிலமாகவும் மாற்றமடைகின்றது.

1.3 சாற்றுத்தைலங்கள் — நீராவிக் காய்ச்சல் பிரித்தெடுத்தல்

சாற்றுத்தைலங்கள் (essential oils) என்பன தாவரப் பதார்த்தங்களிலிருந்து பிரித்தெடுக்கப்படும், நீரில் கரையாத, ஆவிப்பறப்புள்ள (volatile) நறுமணத் திரவங்களாகும். கறுவா, கராம்பு, எண்ணெய்ப்புல், ஏலக்காய் போன்ற தாவரப் பகுதிகளிலிருந்து இவை பெறப்படுகின்றன. இவ்வெண்ணெய்கள் வாசனைத் திரவியங்கள், சுவையூட்டிகள், மருந்துப் பொருட்கள் ஆகியவற்றில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

சாற்றுத்தைலங்கள் பெரும்பாலும் நீராவிக் காய்ச்சல் (steam distillation) எனப்படும் முறையால் பிரித்தெடுக்கப்படுகின்றன. தாவரப் பொருளின் ஊடாக நீராவி செலுத்தப்பட்டபோது, ஆவிப்பறப்புள்ள எண்ணெய் மூலக்கூறுகள் நீராவியுடன் சேர்ந்து வெளியேறுகின்றன. இவ்வுடன்நிலை ஆவி குளிர்வூட்டப்பட்டபோது நீரும் எண்ணெயும் ஒன்றுசேர்ந்து குழம்புகின்றன. எண்ணெய் நீரில் கரையாததால், இரண்டும் இரண்டு தனித்தனி அடுக்குகளாகப் பிரிகின்றன; எண்ணெய் அடுக்கு பிரித்தெடுக்கப்படுகின்றது.

Steam Distillation of Essential Oils plant material steam passes through steam in oil vapour + steam condenser cools the vapour oil layer (top) water layer separating funnel immiscible — two layers

நீராவி எண்ணெய்ச் சாற்றை வெளியேற்றுகின்றது; குளிர்வூட்டலின்பின் கரையாத எண்ணெய் தனி அடுக்காகப் பிரிக்கப்படுகின்றது.

1.4 உயிர்-டீசல் — தாவர எண்ணெய்களின் எத்தர்மாற்றம்

உயிர்-டீசல் (bio-diesel) என்பது தாவர எண்ணெய்கள் அல்லது விலங்குக் கொழுப்புகளிலிருந்து தயாரிக்கப்படும் மீளப்பெறக்கூடிய எரிபொருளாகும். தாவர எண்ணெய்கள் முப்பகுதிக் கிளிசரைட்டுகள் (triglycerides) என்னும் பெரிய எஸ்தர் மூலக்கூறுகளாக உள்ளன. இவை நேரடியாக டீசல் இயந்திரத்தில் பயன்படுத்த முடியாத அளவுக்கு பிசுபிசுப்புத் தன்மை (viscosity) கூடியவை.

எனவே, தாவர எண்ணெய் ஒரு சிறிய ஆல்ககலுடன் (பொதுவாக மெத்தனோல்) ஒரு கார வினையூக்கியின் (NaOH அல்லது KOH) முன்னிலையில் தாக்கமடையச் செய்யப்படுகின்றது. இச்செயன்முறை எத்தர்மாற்றம் (transesterification) எனப்படும். இதன் விளைவாக சிறிய மூலக்கூறுகளைக் கொண்ட மெத்தில் எஸ்தர்களும் (இவையே உயிர்-டீசல்) ஒரு துணைவிளைவாக கிளிசரோலும் (glycerol) உருவாகின்றன.

பகுப்பு 3 — எத்தர்மாற்றத் தாக்கம்.

முப்பகுதிக் கிளிசரைட்டு + 3CH₃OH  NaOH→  3(மெத்தில் எஸ்தர்) + கிளிசரோல்

இதன் கருத்து: ஒரு மூல் தாவர எண்ணெய் மூன்று மூல் மெத்தனோலுடன் தாக்கமடைந்து உயிர்-டீசலையும் கிளிசரோலையும் உருவாக்கியது.

2. வளி மாசாக்கத்தின் இரசாயனம் (NIE 1.13)

கைத்தொழில் வெளியேற்றங்கள், வாகனப் புகை, எரிபொருள் தகனம் ஆகியவற்றால் பல மாசுபடுத்திகள் (pollutants) வளிமண்டலத்தில் கலக்கின்றன. ஒரு மாசுபடுத்தி என்பது வளிமண்டலத்தில் இயல்பான அளவைவிடக் கூடிய செறிவில் காணப்பட்டு, உயிரினங்களுக்கோ பொருட்களுக்கோ தீங்கு விளைவிக்கும் பதார்த்தமாகும்.

2.1 முக்கிய வளி மாசுபடுத்திகள்

கைத்தொழில் வெளியேற்றங்களில் காணப்படும் முக்கிய வளி மாசுபடுத்திகள் கீழே தரப்பட்டுள்ள அட்டவணையில் தொகுக்கப்பட்டுள்ளன. ஒவ்வொன்றும் வேறுபட்ட மூலத்திலிருந்து தோன்றி வேறுபட்ட தீங்கு விளைவுகளை ஏற்படுத்துகின்றது.

மாசுபடுத்திமுக்கிய மூலம்தீங்கு விளைவு
காபன் மொனொட்சைட்டு (CO)எரிபொருளின் முழுமையற்ற தகனம்இரத்தத்தில் ஐமோகுளோபினுடன் இணைந்து O₂ ஏற்றலைத் தடுக்கின்றது
சல்பர் டையொட்சைட்டு (SO₂)சல்பர் கொண்ட நிலக்கரி, எண்ணெய் தகனம்அமில மழைக்குக் (acid rain) காரணமாகும்; சுவாசத் தொகுதியைப் பாதிக்கும்
நைதரசன் ஒட்சைட்டுகள் (NOₓ)உயர் வெப்பநிலைத் தகனம், வாகன இயந்திரங்கள்அமில மழை, ஒளியிரசாயனப் புகைமூட்டம் (smog)
துகள்மப் பொருட்கள் (particulates)புகை, சாம்பல், தூசுநுரையீரல் நோய்கள்; சூரிய ஒளியைத் தடுக்கின்றது
ஐதரோகாபன்கள் (hydrocarbons)எரியாத எரிபொருள், ஆவியாதல்ஒளியிரசாயனப் புகைமூட்டம் உருவாக்கம்

2.2 புவி வெப்பமடைதலும் பைங்குடில் விளைவும் (NIE 1.13.2)

சூரியனிலிருந்து வரும் கதிர்வீசலின் பெரும்பகுதி குறுகிய அலைநீளமுள்ள (short-wavelength) ஒளிக் கதிர்வீசலாகும். இக்கதிர்வீசல் வளிமண்டலத்தின் ஊடாகச் சென்று புவியின் மேற்பரப்பைச் சூடாக்குகின்றது. சூடான புவி இக்கதிர்வீசலை நீண்ட அலைநீளமுள்ள (long-wavelength) அகச்சிவப்புக் கதிர்வீசலாக (infrared radiation) மீண்டும் வெளிவிடுகின்றது.

வளிமண்டலத்தில் உள்ள பைங்குடில் வாயுக்கள் (greenhouse gases) — முக்கியமாக காபனீரொட்சைட்டு (CO₂), மெதேன் (CH₄), நீராவி — இவ்வகச்சிவப்புக் கதிர்வீசலை உறிஞ்சி, அதனை மீண்டும் புவியை நோக்கி வெளிவிடுகின்றன. இதனால் வளிமண்டலத்தில் வெப்பம் சிக்கிக்கொள்கின்றது; இது பைங்குடில் விளைவு (greenhouse effect) எனப்படும். ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு இயற்கையான பைங்குடில் விளைவு புவியில் உயிர்வாழ்வதற்கு அவசியமானது.

எனினும், கைத்தொழில் வளர்ச்சி, புதைபடிவ எரிபொருள் தகனம், காடழிப்பு ஆகியவற்றால் வளிமண்டலத்தில் CO₂ இன் செறிவு வெகுவாக அதிகரித்துள்ளது. இதனால் இயற்கையான பைங்குடில் விளைவு மேம்படுத்தப்பட்டுள்ளது; இது மேம்படுத்தப்பட்ட பைங்குடில் விளைவு (enhanced greenhouse effect) எனப்படும். இதன் விளைவாக புவியின் சராசரி வெப்பநிலை படிப்படியாக உயர்ந்துசெல்கின்றது; இதுவே புவி வெப்பமடைதல் (global warming) ஆகும்.

The Greenhouse Effect Sun Earth's surface greenhouse gas layer (CO₂, CH₄, H₂O) incoming short-wave radiation outgoing infrared re-radiated back (trapped) some escapes to space Sun warms Earth's surface

பைங்குடில் வாயுக்கள் புவியிலிருந்து வெளிவரும் அகச்சிவப்புக் கதிர்வீசலை உறிஞ்சி மீளவெளியிடுவதால் வெப்பம் வளிமண்டலத்தில் சிக்கிக்கொள்கின்றது.

2.3 ஓசோன் படையின் தேய்வு (NIE 1.13.3)

வளிமண்டலத்தின் மேற்படையான அடுக்குமண்டலத்தில் (stratosphere) ஒரு ஓசோன் படை (ozone layer) காணப்படுகின்றது. இவ்வோசோன் (O₃) சூரியனிலிருந்து வரும் தீங்கான புறவூதாக் கதிர்வீசலை (ultraviolet radiation, UV) உறிஞ்சி, புவியில் உள்ள உயிரினங்களைப் பாதுகாக்கின்றது.

முன்பு குளிர்சாதனப் பெட்டிகள், திணிக்கப்பட்ட தெளிப்பான்கள் ஆகியவற்றில் பயன்படுத்தப்பட்ட குளோரோஃபுளோரோ காபன்கள் (chlorofluorocarbons, CFCs) நிலையான மூலக்கூறுகளாகும். இவை வளிமண்டலத்தில் கலந்து அடுக்குமண்டலத்தை அடைகின்றன. அங்கு புறவூதாக் கதிர்வீசல் CFC மூலக்கூறுகளைப் பிளந்து, தாக்கத்திறன் கூடிய குளோரின் சுயாதீன மூலிகங்களை (chlorine free radicals, Cl·) உருவாக்குகின்றது.

ஒரு குளோரின் சுயாதீன மூலிகம் ஒரு ஓசோன் மூலக்கூற்றுடன் தாக்கமடைந்து அதைப் பிளக்கின்றது. இத்தாக்கத்தில் ClO· சுயாதீன மூலிகம் உருவாகின்றது. இந்த ClO· மற்றுமொரு ஓசோன் (அல்லது O அணு) உடன் தாக்கமடைந்தபோது குளோரின் சுயாதீன மூலிகம் மீண்டும் உருவாக்கப்படுகின்றது. இவ்வாறு ஒரே ஒரு குளோரின் சுயாதீன மூலிகம் ஒரு வினையூக்கியாக (catalyst) தொழிற்பட்டு, அழியாமல் ஆயிரக்கணக்கான ஓசோன் மூலக்கூறுகளைப் பிளக்கின்றது.

ஓசோன் தேய்வுச் சுழற்சி.

CFC  UV ஒளி→  Cl· (குளோரின் சுயாதீன மூலிகம்)
Cl· + O₃ → ClO· + O₂
ClO· + O → Cl· + O₂   (Cl· மீளப் பெறப்படுகின்றது)

மொத்தத் தாக்கம்: O₃ + O → 2O₂    (Cl· வினையூக்கி)
CFC Ozone-Destruction Cycle CFC + UV light photolysis releases Cl· Cl· free radical Cl· + O₃ → ClO· + O₂ ClO· chlorine monoxide radical ClO· + O → Cl· + O₂ Cl· regenerated One Cl· destroys thousands of O₃ Cl· acts as a catalyst

குளோரின் சுயாதீன மூலிகம் ஒவ்வொரு சுழற்சியின் முடிவிலும் மீண்டும் உருவாகுவதால், அது வினையூக்கியாகச் செயல்பட்டு பல்லாயிரம் ஓசோன் மூலக்கூறுகளை அழிக்கின்றது.

2.4 ஒளியிரசாயனப் புகைமூட்டம் (NIE 1.13.4)

ஒளியிரசாயனப் புகைமூட்டம் (photochemical smog) என்பது வாகனப் புகை அதிகமுள்ள நகரங்களில், சூரிய ஒளியின் முன்னிலையில் ஏற்படும் ஒருவகை வளி மாசாக்கமாகும். இது வாகன இயந்திரங்களிலிருந்து வெளியேறும் நைதரசன் ஒட்சைட்டுகளும் (NOₓ) எரியாத ஐதரோகாபன்களும் சூரிய ஒளியின் ஆற்றலால் தாக்கமடைவதால் உருவாகின்றது.

சூரிய ஒளி NO₂ ஐப் பிளந்து NO ஐயும் ஒற்றை ஒட்சிசன் அணுவையும் (O) உருவாக்குகின்றது. இவ்வொற்றை ஒட்சிசன் அணு O₂ உடன் இணைந்து ஓசோனை (O₃) உருவாக்குகின்றது. தரைமட்டத்தில் உருவாகும் இவ்வோசோன் ஒரு துணைவிளைவான மாசுபடுத்தி (secondary pollutant) ஆகும். ஒளியிரசாயனப் புகைமூட்டத்தில் ஓசோனுடன் சேர்ந்து PAN (peroxyacetyl nitrate) போன்ற பல ஒட்சியேற்றிகளும் (oxidants) உருவாகின்றன. இவை கண்களைச் சினமூட்டுவதோடு, தாவரங்களையும் சுவாசத் தொகுதியையும் பாதிக்கின்றன.

Photochemical Smog Formation NOₓ from vehicle engines hydrocarbons unburnt fuel sunlight NO₂ + UV → NO + O O + O₂ ground-level O₃ + PAN, oxidants secondary pollutants irritates eyes · damages plants and lungs

NOₓ உம் ஐதரோகாபன்களும் சூரிய ஒளியில் தாக்கமடைந்து தரைமட்ட ஓசோனையும் பிற ஒட்சியேற்றிகளையும் உருவாக்குகின்றன.

3. நீர் மாசாக்கத்தின் இரசாயனம் (NIE 1.14)

3.1 நீர்ச் சுழற்சியும் நீர் மாசாக்கமும் (NIE 1.14.1)

நீர்ச் சுழற்சி (water cycle) என்பது நீர் கடல், நிலம், வளிமண்டலம் ஆகியவற்றுக்கு இடையே தொடர்ந்து சுழன்றுவரும் இயற்கைச் செயன்முறையாகும். சூரிய வெப்பத்தால் நீர்நிலைகளிலிருந்து நீர் ஆவியாகி, மேலெழும்பிக் குளிர்ந்து மேகங்களாக ஒடுங்கி, மழையாகப் பெய்து மீண்டும் நீர்நிலைகளை அடைகின்றது.

இந்நீர்ச் சுழற்சியின் பல்வேறு புள்ளிகளில் கைத்தொழில் கழிவுகள், விவசாயப் பசளைகள், கழிவுநீர் ஆகியன கலந்தபோது நீர் மாசாக்கம் (water pollution) ஏற்படுகின்றது. தொழிற்சாலைக் கழிவுகள் ஆறுகளில் வெளியேற்றப்படுதல், விவசாயப் பசளைகள் மழைநீருடன் சேர்ந்து நீர்நிலைகளில் கலத்தல், கழிவுநீர் சுத்திகரிக்கப்படாமல் வெளியேற்றப்படுதல் ஆகியன முக்கிய மாசு நுழைவுப் புள்ளிகளாகும்.

The Water Cycle & Pollution Entry Points Sun sea / lake land / river clouds evaporation precipitation runoff to sea industrial waste fertiliser runoff untreated sewage

தொழிற்சாலைக் கழிவுகள், பசளை ஓட்டம், சுத்திகரிக்கப்படாத கழிவுநீர் ஆகியன நீர்ச் சுழற்சியில் கலந்து நீரை மாசுபடுத்துகின்றன.

3.2 நீரின் தரப்பரமானங்கள் (NIE 1.14.2)

நீரின் தரத்தை மதிப்பிடுவதற்கு பல தரப்பரமானங்கள் (water quality parameters) பயன்படுத்தப்படுகின்றன. முக்கியமான தரப்பரமானங்கள் கீழே தரப்பட்ட அட்டவணையில் தொகுக்கப்பட்டுள்ளன.

தரப்பரமானம்விளக்கம்முக்கியத்துவம்
pH பெறுமானம்நீரின் ஐதரசன் அயன் செறிவைக் (H⁺) குறிக்கும்; அமிலத்தன்மையை அல்லது மூலத்தன்மையை அளவிடும்குடிநீர் pH சுமார் 6.5–8.5 இடைப்பட்டிருக்க வேண்டும்
கரைந்துள்ள ஒட்சிசன் (DO)நீரில் கரைந்துள்ள ஒட்சிசன் வாயுவின் அளவுநீர்வாழ் உயிரினங்களின் சுவாசத்துக்கு அவசியம்; குறைவாயின் உயிரினங்கள் இறக்கும்
கடினத்தன்மை (hardness)நீரில் கரைந்துள்ள Ca²⁺, Mg²⁺ அயன்களின் அளவுஅதிக கடினத்தன்மை சவர்க்காரத்துடன் நுரையை உருவாக்காது; கொதிகலன்களில் படிவு ஏற்படும்
மொத்தக் கரைந்த திண்மங்கள் (TDS)நீரில் கரைந்துள்ள எல்லா திண்மப் பொருட்களின் மொத்த அளவுஅதிக TDS குடிநீரின் சுவையையும் தரத்தையும் பாதிக்கின்றது

3.3 கழிவுநீரின் தரப்பரமானங்கள் — BOD உம் COD உம் (NIE 1.14.3)

கைத்தொழில் கழிவுநீரிலும் வீட்டுக் கழிவுநீரிலும் சேதனப் பொருட்கள் (organic matter) அதிக அளவில் காணப்படுகின்றன. இக்கழிவுநீரின் தரத்தை மதிப்பிடுவதற்கு BOD உம் COD உம் முக்கியமான இரு தரப்பரமானங்களாகும்.

உயிரிரசாயன ஒட்சிசன் தேவை (Biochemical Oxygen Demand, BOD) என்பது, ஒரு குறிப்பிட்ட கொள்கலனளவு கழிவுநீரில் உள்ள சேதனப் பொருட்களை நுண்ணங்கிகள் பிரிப்பதற்காகப் பயன்படுத்தும் கரைந்த ஒட்சிசனின் அளவாகும். இது பொதுவாக 20 °C வெப்பநிலையில் 5 நாட்களுக்கு அளவிடப்படுகின்றது.

இரசாயன ஒட்சிசன் தேவை (Chemical Oxygen Demand, COD) என்பது, கழிவுநீரில் உள்ள சேதனப் பொருட்களை ஒரு வலிமையான ஒட்சியேற்றியால் (உதாரணமாக டைகுரோமேட்டு) முழுமையாக ஒட்சியேற்றுவதற்குத் தேவையான ஒட்சிசனின் சமான அளவாகும். COD இல் இரசாயனரீதியில் ஒட்சியேற்றமடையும் எல்லாப் பொருட்களும் சேர்க்கப்படுவதால், ஒரு குறிப்பிட்ட மாதிரிக்கு COD எப்பொழுதும் BOD ஐ விட அதிகமாக இருக்கும்.

BOD அல்லது COD உயர்வாக இருந்தால், அக்கழிவுநீரில் சேதனப் பொருட்கள் அதிகம் என்பது தெளிவாகின்றது. இக்கழிவுநீர் ஒரு நீர்நிலையுடன் கலந்தபோது, அதிலுள்ள சேதனப் பொருட்களைப் பிரிப்பதற்காக நுண்ணங்கிகள் நீரில் கரைந்துள்ள ஒட்சிசனை வேகமாக உட்கொள்கின்றன. இதனால் நீரில் கரைந்துள்ள ஒட்சிசனின் அளவு (DO) வேகமாகக் குறைகின்றது. ஒட்சிசன் குறைவதால் மீன்கள் போன்ற நீர்வாழ் உயிரினங்கள் மூச்சுத் திணறி இறக்கின்றன. ஆகவே, உயர்ந்த BOD/COD கொண்ட கழிவுநீர் நீர்வாழ் உயிர்களுக்குப் பெரும் தீங்கு விளைவிக்கின்றது.

High BOD/COD Depletes Dissolved Oxygen organic-rich wastewater high BOD & COD microbes decompose consume dissolved O₂ aquatic life dies fish suffocate dissolved O₂ distance downstream from waste outlet healthy DO oxygen sag recovery COD > BOD always COD oxidises all organics

அதிக BOD/COD கொண்ட கழிவுநீர் நீர்நிலையில் கலந்தபோது நுண்ணங்கிகள் கரைந்த ஒட்சிசனை விரைவாக உட்கொள்வதால் ஒட்சிசன் மட்டம் வீழ்ச்சியடைகின்றது.

பொதுவான தவறுகள் / Common mistakes
  • எத்தனோல் நொதித்தல் காற்றற்ற (anaerobic) நிபந்தனைகளில் நிகழ்கின்றது; ஆனால் வினிகர் உற்பத்தியின் இரண்டாவது படிமுறை வளியேற்ற (aerobic) ஒட்சியேற்றமாகும். இவ்விரண்டையும் குழப்புவது தவறு.
  • பைங்குடில் விளைவு புவியில் உயிர்வாழ்வுக்கு அவசியமானது; தீங்கு விளைவிப்பது மேம்படுத்தப்பட்ட பைங்குடில் விளைவே. "பைங்குடில் விளைவு முற்றிலும் தீமையானது" என எழுதுவது தவறு.
  • ஓசோன் தேய்வில் குளோரின் சுயாதீன மூலிகம் மீளப் பெறப்படுகின்றது; எனவே அது ஒரு வினையூக்கி. அது தாக்கத்தில் நிரந்தரமாகச் செலவாகின்றது என எழுதுவது தவறு.
  • அடுக்குமண்டல ஓசோன் (பாதுகாப்பானது) உம் தரைமட்ட ஓசோன் (புகைமூட்டத்தில் — மாசுபடுத்தி) உம் வேறுபட்டவை; இரண்டையும் ஒன்றாகக் கருதுவது தவறு.
  • ஒரே மாதிரிக்கு COD எப்பொழுதும் BOD ஐ விட அதிகம்; COD ஐ BOD ஐ விடக் குறைவாகக் காட்டுவது தவறு.
📝 தேர்வாளர் குறிப்பு / Examiner note
  • நொதித்தலின் சமன்பாட்டை C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ எனச் சரியாக சமன் செய்து எழுதுக; யீஸ்ட்/நொதியத்தை அம்பின் மேலே குறிக்க.
  • எத்தர்மாற்றம் = தாவர எண்ணெய் + ஆல்ககல் → உயிர்-டீசல் + கிளிசரோல்; கிளிசரோல் என்னும் துணைவிளைவை மறக்காதீர்.
  • ஓசோன் தேய்வுச் சுழற்சியின் இரு படிமுறைச் சமன்பாடுகளையும் (Cl· + O₃ → ClO· + O₂; ClO· + O → Cl· + O₂) எழுதி, Cl· வினையூக்கியாகச் செயல்படுவதை விளக்குக.
  • புகைமூட்டத்தில் NO₂ ஐப் பிளப்பதற்குச் சூரிய ஒளி அவசியம்; "ஒளியிரசாயன" என்னும் சொல்லே இதைக் குறிக்கின்றது.
  • BOD உம் COD உம் வரைவிலக்கணம் கேட்கப்பட்டால், இரண்டிற்கும் "ஒட்சிசனின் அளவு" என்பதைக் குறிப்பிட்டு, BOD நுண்ணங்கிகளால், COD இரசாயன ஒட்சியேற்றியால் என வேறுபடுத்துக.
🌐 விளக்க படம் / Explanatory Diagram
Environmental pollution and chemistry
சூழல் மாசும் இரசாயனமும்
Environmental pollution and chemistry
Credit: Wikimedia Commons  · CC BY-SA 4.0
📖 மேலதிக தகவல் / More on Wikipedia →

📝 பயிற்சி வினாக்கள்

பகுதி I — பல்தேர்வு வினாக்கள்

  1. அமில மழைக்கு (acid rain) காரணமான வாயுக்கள்:

    1. CO₂, CH₄
    2. SO₂, NOₓ
    3. O₂, N₂
    4. H₂, He
    5. CFCs
    விடை
    (2) — SO₂, NOₓ → H₂SO₄, HNO₃ → அமில மழை.

  2. புவி வெப்பமடைதலின் முக்கிய பைங்குடில் வாயு:

    1. O₂
    2. CO₂
    3. N₂
    4. He
    5. Ar
    விடை
    (2) — CO₂ (மற்றும் CH₄).

  3. ஓசோன் படலத்தைச் சிதைக்கும் பொருட்கள்:

    1. CO₂
    2. CFCs
    3. SO₂
    4. NaCl
    5. O₂
    விடை
    (2) — CFC-கள் ஓசோனைச் சிதைக்கும்.

  4. வாகனப் புகையில் உள்ள நச்சு வாயு:

    1. O₂
    2. CO (கார்பன் மோனாக்சைடு)
    3. N₂
    4. H₂O
    5. CO₂ only
    விடை
    (2) — CO ஹீமோகுளோபினுடன் பிணைந்து O₂ கடத்தலைத் தடுக்கும்.

  5. வினையூக்கி மாற்றி (catalytic converter) வாகனத்தில் செய்வது:

    1. எரிபொருள் சேமிக்கும்
    2. CO, NOₓ-ஐ பாதிப்பற்ற வாயுவாக மாற்றும்
    3. ஒலியைக் குறைக்கும்
    4. வேகம் கூட்டும்
    5. எதுவுமில்லை
    விடை
    (2) — 2CO+O₂→2CO₂; 2NO→N₂+O₂.

  6. நீர் மாசின் ஓர் அளவீடு:

    1. pH மட்டும்
    2. BOD (உயிரிய ஆக்சிஜன் தேவை)
    3. நிறம்
    4. வெப்பநிலை
    5. எதுவுமில்லை
    விடை
    (2) — உயர் BOD → அதிக கரிம மாசு.

பகுதி II — கட்டமைப்பு வினா

• அமில மழை எவ்வாறு உருவாகிறது? இரு விளைவைத் தருக.

மாதிரி விடை
SO₂, NOₓ வளிமண்டல நீருடன் வினைபட்டு H₂SO₄, HNO₃; விளைவு: நீர்நிலை அமிலமாதல், கட்டடம்/தாவர சேதம்.

• வினையூக்கி மாற்றி வாகனப் புகையை எவ்வாறு குறைக்கிறது? சமன்பாடுகளுடன் தருக.

மாதிரி விடை
2CO + O₂ → 2CO₂; 2NO → N₂ + O₂; எரியா ஐதரோகார்பன் → CO₂ + H₂O (Pt/Rh வினையூக்கி).

கட்டுரை வினா

• சூழல் மாசுபாடு — காற்று மாசு (அமில மழை, புவி வெப்பம், ஓசோன் சிதைவு), நீர் மாசு, கட்டுப்பாட்டு நடவடிக்கைகளை விளக்குக.

விடை வரைவு
வரைவு: SO₂/NOₓ→அமில மழை; CO₂/CH₄→புவி வெப்பம்; CFC→ஓசோன் சிதைவு; CO நச்சு; நீர் BOD; கட்டுப்பாடு—வினையூக்கி மாற்றி, புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல், சுத்திகரிப்பு.
← அலகு 14