30पृथ्वी से मिलने वाले संसाधन

एक स्मार्टफ़ोन जेब में समा जाता है, फिर भी उसमें दर्जनों रासायनिक तत्व होते हैं: उसके तारों के लिए ताँबा, उसके स्पीकर के चुंबकों के लिए नियोडिमियम, उसकी स्क्रीन की रोशनी के लिए गैलियम, उसकी स्क्रीन की उस पतली परत के लिए इंडियम जो बिजली ले जाती है, और बहुत से दूसरे। इनमें से हर एक पृथ्वी पर कहीं न कहीं ज़मीन से खोदकर निकाला गया था। एक घर में इससे कहीं ज़्यादा होता है: एक औसत पारिवारिक घर को लगभग सौ टन रेत, बजरी और कुचले पत्थर की ज़रूरत होती है, और उसके आसपास की गलियों और स्कूलों में उसके हिस्से को इसका लगभग तीन गुना। पृथ्वी में ये पदार्थ कहाँ मिलते हैं, और वहीं क्यों?

पहले से ज्ञात

रसायन विज्ञान में तुम सीखते हो कि प्रकृति से हम जो पदार्थ लेते हैं वे संसाधन हैं; अयस्क एक ऐसी चट्टान है जिससे कोई धातु निकाली जा सकती है; नवीकरणीय संसाधन को प्रकृति उतनी ही तेज़ी से फिर से बना देती है जितनी तेज़ी से हम उसका उपयोग करते हैं; कोयला, तेल और प्राकृतिक गैस जीवाश्म ईंधन हैं; और ऑक्सीजन, सिलिकॉन, एल्युमिनियम और लोहा भूपर्पटी के सबसे प्रचुर तत्व हैं। भूजल किसी जलभृत के छिद्रों को भरता है, और बारिश उसे फिर से भरती है (अध्याय 17)। अवसाद परतों में जमा होते हैं और अवसादी चट्टानें बन जाते हैं (अध्याय 21), लाखों वर्षों में गिने जाने वाले समयों में (अध्याय 22)।

30.1 किसी धातु को सांद्रित क्यों होना पड़ता है

ताँबा हर जगह है: एक साधारण चट्टान में उसका थोड़ा-सा हिस्सा होता है, हर सौ किलोग्राम में कुछ ग्राम। पर ऐसी चट्टान से एक किलोग्राम ताँबा निकालने के लिए तुम्हें उसका कई टन खोदना, कुचलना और उपचारित करना पड़ेगा। खनन का ख़र्च केवल वहीं वसूल होता है जहाँ प्रकृति ने धातु को कहीं ज़्यादा समृद्ध चट्टान में इकट्ठा कर दिया हो।

परिभाषा 30.1 (अयस्क निक्षेप और सांद्रण गुणक)

अयस्क निक्षेप चट्टान का एक ऐसा पिंड है जिसमें प्राकृतिक प्रक्रियाओं ने किसी धातु या खनिज को इतना सांद्रित कर दिया है कि उसे मुनाफ़े के साथ निकाला जा सके। किसी धातु का सांद्रण गुणक यह संख्या है कि अयस्क में उसकी मात्रा भूपर्पटी में उसकी औसत मात्रा से कितने गुना ज़्यादा है:

$$\text{सांद्रण गुणक} = \frac{\text{अयस्क में मात्रा}}{\text{भूपर्पटी में औसत मात्रा}} .$$

भूपर्पटी की आम धातुओं, एल्युमिनियम और लोहे, को केवल लगभग चार गुना सांद्रित होना पड़ता है। ताँबे को लगभग 80 गुना, जस्ते को लगभग 600 गुना, और चार्ट की सबसे दुर्लभ धातुओं, सोना, टिन और क्रोमियम, को हज़ारों गुना। कोई धातु भूपर्पटी में जितनी दुर्लभ, उसका अयस्क बनाने के लिए प्रकृति को उतनी ज़्यादा मेहनत करनी पड़ती है, और ऐसी जगहें उतनी ही कम होती हैं जहाँ उसने ऐसा किया है।

उदाहरण 30.2 (ताँबा)

भूपर्पटी में औसतन $0.006\,\%$ ताँबा होता है; ताँबे के अयस्क का खनन लगभग $0.5\,\%$ से किया जा सकता है। सांद्रण गुणक $0.5 \div 0.006 \approx 83$ है, लगभग 80, या $10^2$ के क़रीब। एक दूसरी पाठ्यपुस्तक साधारण चट्टान के लिए $40\,\mathrm{ppm}$ ($0.004\,\%$) और अयस्क के लिए $1\,\%$ लेती है: $1 \div 0.004 = 250$। दोनों संख्याएँ अलग हैं, पर दोनों एक ही बात कहती हैं: ताँबे का अयस्क साधारण चट्टान से लगभग सौ गुना ज़्यादा समृद्ध होता है।

विधि 30.3 (सांद्रण गुणक निकालना)

1. अयस्क में और औसत भूपर्पटी में धातु की मात्रा एक ही इकाई में लिखो (प्रतिशत, या ग्राम प्रति टन)।
2. अयस्क में मात्रा को भूपर्पटी में मात्रा से भाग दो।
3. नतीजे को पूर्णांकित करो: जो मायने रखता है वह उसका आकार है, लगभग 10, 100 या 1000, जिसे तुम दस की घात के रूप में लिख सकते हो।

30.2 अयस्क निक्षेप कैसे बनते हैं

प्रकृति धातुओं को कई तरीक़ों से सांद्रित करती है। उनमें से तीन नीचे दिखाए गए हैं।

मैग्मा में। जब कोई मैग्मा पिंड ठंडा होता है, तो सबसे पहले क्रिस्टलित होने वाले खनिज हमेशा सबसे हल्के नहीं होते। मेंटल से आए मैग्मा में निकल और ताँबे से समृद्ध भारी खनिज तल में डूब जाते हैं और एक समृद्ध परत में इकट्ठा हो जाते हैं। दुनिया में खोदे जाने वाले निकल का ज़्यादातर हिस्सा इसी तरह के निक्षेपों से आता है।

दरारों में, गरम पानी से। सतह से कुछ किलोमीटर नीचे किसी मैग्मा पिंड के पास बहने वाला भूजल गरम हो जाता है और चट्टान की दरारों से ऊपर उठता है। गरम पानी उन चट्टानों से धातुएँ घोल लेता है जिन्हें वह पार करता है। जब वह सतह के पास की ज़्यादा ठंडी चट्टान तक पहुँचता है, तो धातुएँ खनिजों के रूप में पानी से बाहर आ जाती हैं और दरारों को भर देती हैं: ये शिराएँ हैं। सोने के कई निक्षेप इसी तरह की शिराएँ हैं। कुछ मैग्मा पिंडों के चारों ओर गरम पानी ने टूटी चट्टान के पूरे पुंज को पार किया है और उसमें ताँबा छोड़ दिया है, बिखरा हुआ पर एक विशाल आयतन में: ये दुनिया के सबसे बड़े ताँबा निक्षेप हैं।

नदी की बजरी में। सोने में जंग नहीं लगता और उसका अपक्षय मुश्किल से होता है। जब अपरदन सोने की किसी शिरा को घिस देता है, तो सोना धूल, पपड़ियों, कणों और कभी-कभी डलों के रूप में मुक्त होता है, और नदियाँ उसे नीचे की ओर बहा ले जाती हैं। सोना बहुत सघन है: शुद्ध रूप में लगभग $19\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$, जबकि साधारण चट्टान का लगभग $2.5\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$। बाढ़ों में, जब रेत और बजरी का पूरा तल खिसकता है, तो सोने के भारी कण धीरे-धीरे नीचे पहुँचते हैं और आधार-शैल पर इकट्ठा हो जाते हैं। भूवैज्ञानिक ऐसे निक्षेपों को प्लेसर कहते हैं।

30.3 कोयला, तेल और गैस

कोयला, तेल और प्राकृतिक गैस जीवों के अवशेष हैं, जो सड़ने से पहले दब गए। किसी मृत पौधे या जंतु का लगभग सारा कार्बनिक पदार्थ हफ़्तों से दशकों के भीतर वापस कार्बन डाइऑक्साइड में बदल जाता है। केवल वह हिस्सा, जो हवा की ऑक्सीजन से कटा रहता है, किसी ठहरे दलदल या गहरे समुद्र के तल पर, दबकर लाखों वर्षों तक बचा रह सकता है।

कोयला। कोयला नदियों और डेल्टाओं के बगल के दलदलों में, गरम और नम जलवायु में, शुरू होता है, जहाँ पौधे तेज़ी से उगते हैं। मरे हुए तने और पत्तियाँ ऐसे शांत पानी में गिरते हैं जिसमें ऑक्सीजन कम होती है, और सड़ते नहीं। मोटी परत बनाने के लिए दलदल को सदियों से सहस्राब्दियों तक बने रहना पड़ता है। एक दिन कोई नदी रास्ता बदलती है या उफनती है, और दलदल को रेत और कीचड़ से ढक देती है। जैसे-जैसे और अवसाद जमा होते हैं, पौधों की परत दबती और गरम होती है, और कोयले में बदल जाती है: पहले लगभग एक तिहाई कार्बन वाला एक मुलायम, भूरा कोयला, कुछ सौ मीटर नीचे; 86 % तक कार्बन वाला एक कठोर काला कोयला, कुछ किलोमीटर नीचे। उदाहरण के लिए, संयुक्त राज्य अमेरिका में आज खोदा जाने वाला कोयला ज़्यादातर 100 से 300 मिलियन वर्ष पुराना है।

तेल और गैस। तेल और ज़्यादातर प्राकृतिक गैस समुद्र में रहने वाले नन्हे पौधों और जंतुओं से आते हैं, जैसे डायटम। उनके अवशेष कीचड़ के साथ समुद्री तल पर डूब जाते हैं, और कुछ सड़ने से पहले दब जाते हैं। लाखों वर्षों और किलोमीटरों अवसाद के बाद, ऊष्मा और दाब उन्हें बदल देते हैं: लगभग $2\,\mathrm{km}$ से नीचे, लगभग 60 और $120{}^{\circ}\mathrm{C}$ के बीच, तेल में; और गरम होने पर, गैस में। तेल और गैस पानी से हल्के होते हैं। वे पारगम्य चट्टानों के छिद्रों से धीरे-धीरे ऊपर रिसते हैं, और बहुत-से सतह तक पहुँचकर खो जाते हैं। जो हमें मिलते हैं, वे रास्ते में अपारगम्य चट्टान की किसी परत से रुक गए थे, अक्सर ऊपर की ओर मुड़ी परतों के किसी उभार के शिखर पर, जहाँ वे इकट्ठा होते हैं: सबसे ऊपर गैस, उसके नीचे तेल, और उसके नीचे पानी।

30.4 ज़मीन से पानी

भूजल भी पृथ्वी से मिलने वाला एक संसाधन है, वह जिसका हम हर दिन उपयोग करते हैं। किसी धातु या कोयले के विपरीत, वह फिर से बनता है: बारिश जलभृतों को फिर से भरती है। पर वह धीरे-धीरे फिर से बनता है, और केवल उतनी ही तेज़ी से जितनी तेज़ी से बारिश रिसकर अंदर जाती है। जिस जलभृत से उसके भरने से ज़्यादा तेज़ी से पानी खींचा जाए, उसका भौम जलस्तर गिरता है, और कुएँ सूख जाते हैं (अध्याय 17)। भूजल तभी तक नवीकरणीय संसाधन है जब तक उसे उसके फिर से बनने से ज़्यादा तेज़ी से न खींचा जाए।

30.5 रेत और बजरी

लोग ज़मीन से जो ठोस पदार्थ सबसे बड़ी मात्रा में खोदकर निकालते हैं, वह न कोयला है न कोई धातु अयस्क: वह रेत और बजरी है।

परिभाषा 30.4 (समुच्चय)

समुच्चय निर्माण में इस्तेमाल होने वाली रेत, बजरी और कुचला पत्थर हैं: कंक्रीट में, सड़कों और रेल पटरियों के नीचे, और ज़मीन भरने के लिए।

ज़्यादातर रेत कंक्रीट में जाती है, जो रेत, बजरी, पानी और सीमेंट का मिश्रण है। 2019 में दुनिया को हर वर्ष लगभग 50 अरब टन रेत और बजरी की ज़रूरत थी, यानी $5 \times 10^{10}$ टन, या पृथ्वी पर हर व्यक्ति के लिए, हर दिन, लगभग $18\,\mathrm{kg}$। रेत और बजरी ज़मीन पर के गड्ढों से, नदी तलों से और, बढ़ती मात्रा में, समुद्री तल से खोदी जाती है। नदी से ली जाने पर तट तक पहुँचने के लिए कम रेत बचती है, और नीचे की ओर के समुद्र तट घिसकर छोटे होते हैं।

30.6 नवीकरणीय या सीमित?

कोई संसाधन जिसे प्रकृति एक मानव जीवनकाल के भीतर फिर से बना देती है, जैसे किसी ऐसे जलभृत का पानी जिससे ज़्यादा पानी न खींचा जाए, हमेशा इस्तेमाल किया जा सकता है। किसी अयस्क निक्षेप, कोयले की सीम या तेल क्षेत्र को बनने में लाखों वर्ष लगे। हम उसे कुछ दशकों में इस्तेमाल कर लेते हैं: हमारे समय-पैमाने पर वह बिलकुल फिर से नहीं बनता।

कोई संसाधन कितने समय तक चलेगा? भूवैज्ञानिक केवल उसे गिनते हैं जो ज्ञात है और निकाला जा सकता है।

परिभाषा 30.5 (भंडार)

किसी खनिज संसाधन का भंडार ज्ञात निक्षेपों का वह हिस्सा है जिसे उस समय की तकनीकों और क़ीमतों पर मुनाफ़े के साथ निकाला जा सकता है।

भंडार वह सब नहीं है जो ज़मीन में है। वह तब बढ़ता है जब नए निक्षेप मिलते हैं, जब तकनीकें सुधरती हैं या जब क़ीमतें बढ़ती हैं, और निक्षेपों के खनन के साथ घटता है। 1970 में दुनिया के ताँबा भंडारों का अनुमान 280 मिलियन टन लगाया गया था। तब से लगभग 700 मिलियन टन ताँबा खोदा जा चुका है, उस भंडार का ढाई गुना, और फिर भी 2024 के भंडारों का अनुमान 980 मिलियन टन लगाया गया।

आँकड़े: वर्ष 2025

2024 में दुनिया की खानों ने लगभग 23 मिलियन टन ताँबा पैदा किया। उस दर पर 980 मिलियन टन के भंडार $980 \div 23 \approx 43$ वर्ष चलेंगे। ऐसी संख्या कोई तारीख़ नहीं है जब ताँबा ख़त्म हो जाएगा: वह उस ताँबे का एक माप है जो आज ज्ञात है और निकालने लायक़ है।

कोई धातु, कोयले या तेल के विपरीत, इस्तेमाल होने पर नष्ट नहीं होती: पदार्थों का पुनर्चक्रण, जिससे तुम रसायन विज्ञान की किताबों में मिलते हो, उसे वापस दे देता है। किसी पुराने तार का, कबाड़ हुए इंजन का या किसी कारख़ाने की कतरनों का ताँबा फिर से पिघलाया और शुद्ध किया जा सकता है। 2024 में संयुक्त राज्य अमेरिका में कबाड़ से वापस पाया गया ताँबा इस्तेमाल हुए सारे ताँबे का लगभग $35\,\%$ था।

उदाहरण 30.6 (वह चट्टान जो पुनर्चक्रण बचाता है)

$0.5\,\%$ ताँबे वाले अयस्क में हर टन चट्टान में $5\,\mathrm{kg}$ ताँबा होता है। एक टन ताँबा बनाने के लिए लगभग $1000 \div 5 = 200$ टन अयस्क खोदना, कुचलना और उपचारित करना पड़ता है, और उसका लगभग सारा हिस्सा बेकार चट्टान बनकर रह जाता है। कबाड़ से बना हर टन ताँबा वे 200 टन चट्टान ज़मीन में छोड़ देता है — और निक्षेप ज़्यादा समय तक चलता है।

30.7 अभ्यास

अभ्यास 30.1 ★

सही शब्द से पूरा करो (अयस्क निक्षेप, सांद्रण गुणक, समुच्चय, भंडार)। (क) कंक्रीट में इस्तेमाल होने वाली रेत एक … है। (ख) ज्ञात ताँबे का वह हिस्सा जिसे आज मुनाफ़े के साथ निकाला जा सकता है, ताँबे का … है। (ग) ऐसी चट्टान जिसमें कोई धातु खनन लायक़ समृद्ध हो, एक … है। (घ) कोई धातु जितनी बार सांद्रित हुई है, वह संख्या उसका … है।

हल

हल — अभ्यास 30.1.

(क) समुच्चय। (ख) भंडार। (ग) अयस्क निक्षेप। (घ) सांद्रण गुणक।

अभ्यास 30.2 ★

हर वाक्य किसी धातु को सांद्रित करने के किस तरीक़े का वर्णन करता है: मैग्मा में, दरारों में गरम पानी से, या नदी की बजरी में? (क) किसी धारा की बजरी के नीचे आधार-शैल पर सोने के डले पड़े हैं। (ख) गरम पानी एक दरार को क्वार्ट्ज़ और सोने से भर देता है। (ग) एक पुराने मैग्मा पिंड के तल में भारी निकल खनिजों की एक परत है। (घ) अपरदन से सोना एक शिरा से मुक्त होता है।

हल

हल — अभ्यास 30.2.

(क) नदी की बजरी में। (ख) दरारों में, गरम पानी से। (ग) मैग्मा में। (घ) यह नदी की बजरी वाले निक्षेप का पहला चरण है: मुक्त हुआ सोना फिर नदी द्वारा बहाया जाता है।

अभ्यास 30.3 ★

इन चरणों को क्रम में रखो: (क) पौधों की परत नदी की रेत के नीचे दब जाती है; (ख) एक दलदल में पेड़ उगते हैं; (ग) किलोमीटरों नीचे एक कठोर काला कोयला बनता है; (घ) मरे पौधे शांत पानी के नीचे जमा होते हैं; (ङ) एक मुलायम भूरा कोयला बनता है।

हल

हल — अभ्यास 30.3.

(ख), (घ), (क), (ङ), (ग)।

अभ्यास 30.4 ★

एक मानव जीवन के पैमाने पर हर संसाधन नवीकरणीय है या नहीं? एक वाक्य में समझाओ। (क) कोयला। (ख) ऐसे जलभृत का पानी जिससे बारिश के भरने से कम पानी खींचा जाता है। (ग) ताँबे का अयस्क। (घ) वही जलभृत, जिससे उसके भरने से दोगुनी तेज़ी से पानी खींचा जाता है।

हल

हल — अभ्यास 30.4.

(क) नवीकरणीय नहीं: उसे बनने में लाखों वर्ष लगते हैं। (ख) नवीकरणीय: जो लिया जाता है उसे बारिश फिर से भर देती है। (ग) नवीकरणीय नहीं: अयस्क निक्षेप बहुत लंबे समयों में बनता है। (घ) उस दर पर नवीकरणीय नहीं: भौम जलस्तर गिरता है और कुएँ आख़िर में सूख जाते हैं।

अभ्यास 30.5 ★★

सांद्रण गुणक निकालो, फिर उसे पूर्णांकित करके दस की घात के रूप में लिखो: (क) जस्ता, भूपर्पटी में $0.007\,\%$, अयस्क $4\,\%$ से; (ख) टिन, भूपर्पटी में $0.0002\,\%$, अयस्क $0.5\,\%$ से; (ग) लोहा, भूपर्पटी में $5.6\,\%$, अयस्क $20\,\%$ से। (घ) लोहे को इतने कम सांद्रण की ज़रूरत क्यों होती है?

हल

हल — अभ्यास 30.5.

(क) $4 \div 0.007 \approx 571$, लगभग $10^3$ ($10^2$ और $10^3$ के बीच, $10^3$ के ज़्यादा क़रीब)। (ख) $0.5 \div 0.0002 = 2500$, लगभग $10^3$। (ग) $20 \div 5.6 \approx 3.6$, लगभग 4: $10^0$ और $10^1$ के बीच। (घ) लोहा भूपर्पटी में पहले से ही बहुत प्रचुर है: साधारण चट्टान से केवल कुछ गुना ज़्यादा समृद्ध अयस्क काफ़ी है।

अभ्यास 30.6 ★★

शुद्ध सोने का घनत्व लगभग $19.3\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$ है; साधारण चट्टान का लगभग $2.5\,\mathrm{g}/\mathrm{cm}^{3}$। (क) सोना कितने गुना ज़्यादा सघन है? (ख) $0.01\,\mathrm{cm}^{3}$ के सोने के कण का द्रव्यमान क्या है, और उसी आकार के चट्टान के कण का? (ग) समझाओ कि बाढ़ में सोना बजरी के तल में, आधार-शैल पर, क्यों पहुँच जाता है।

हल

हल — अभ्यास 30.6.

(क) $19.3 \div 2.5 \approx 7.7$ गुना। (ख) सोना: $19.3 \times 0.01 = 0.193\,\mathrm{g}$; चट्टान: $2.5 \times 0.01 = 0.025\,\mathrm{g}$। (ग) जब पूरा तल खिसकता है, तो सोने के भारी कण हल्की रेत और कंकड़ों के बीच से नीचे डूबते हैं, ठोस आधार-शैल तक, जहाँ वे रुक जाते हैं।

अभ्यास 30.7 ★★

सांद्रण गुणकों वाले चार्ट का उपयोग करो। (क) किन धातुओं को $10^3$ से ज़्यादा गुणक की ज़रूरत है? (ख) ताँबा दस की किन घातों के बीच है? (ग) क्रोमियम को एल्युमिनियम से कितने गुना ज़्यादा सांद्रित होना पड़ता है? (घ) सात धातुओं में से किसके सबसे कम जगहों पर खोदे जाने की तुम उम्मीद करोगे? समझाओ।

हल

हल — अभ्यास 30.7.

(क) सोना, टिन और क्रोमियम। (ख) $10^1$ और $10^2$ के बीच, $10^2$ के क़रीब। (ग) $3000 \div 3.7 \approx 800$ गुना। (घ) क्रोमियम (या टिन, या सोना): सांद्रण गुणक जितना ऊँचा, उतनी ही दुर्लभ वे जगहें जहाँ प्रकृति ने धातु को काफ़ी सांद्रित किया है।

अभ्यास 30.8 ★★

दुनिया को प्रति व्यक्ति प्रति दिन लगभग $18\,\mathrm{kg}$ रेत और बजरी चाहिए। (क) एक वर्ष में प्रति व्यक्ति यह टन में कितना है? (ख) 50 अरब टन को वैज्ञानिक संकेतन में लिखो। (ग) एक ट्रक $25\,\mathrm{t}$ ढोता है। एक व्यक्ति के हिस्से से उसे भरने में कितने दिन लगते हैं? (घ) नदी से रेत लेने से नीचे की ओर का कोई समुद्र तट क्यों सिकुड़ सकता है?

हल

हल — अभ्यास 30.8.

(क) $18 \times 365 = 6570\,\mathrm{kg}$, लगभग $6.6\,\mathrm{t}$। (ख) $5 \times 10^{10}$ टन। (ग) $25000 \div 18 \approx 1389$ दिन, लगभग चार वर्ष। (घ) नदी से खोदी गई रेत अब नीचे की ओर तट तक नहीं जाती; लहरें समुद्र तट से रेत बहाती रहती हैं, पर उसकी जगह लेने के लिए कम रेत पहुँचती है।

अभ्यास 30.9 ★★

(क) ज़्यादातर तेल और गैस किन जीवों से आते हैं? (ख) लगभग $2\,\mathrm{km}$ से नीचे, तेल किन तापमानों पर बनता है? (ग) तेल और गैस चट्टानों में से ऊपर की ओर क्यों खिसकते हैं? (घ) किस तरह की चट्टान उन्हें रोकती है, और वे कहाँ इकट्ठा होते हैं?

हल

हल — अभ्यास 30.9.

(क) समुद्र के नन्हे पौधों और जंतुओं से, जैसे डायटम, जो समुद्री तल के कीचड़ में दब गए। (ख) लगभग 60 और $120{}^{\circ}\mathrm{C}$ के बीच। (ग) वे पानी से हल्के होते हैं, जो चट्टानों के छिद्रों को भरता है। (घ) एक अपारगम्य परत, जैसे शेल; वे उसके नीचे इकट्ठा होते हैं, अक्सर किसी उभार के शिखर पर, तेल के ऊपर गैस।

अभ्यास 30.10 ★★

चुकीकामाटा खान ने 100 से ज़्यादा वर्षों में 29 मिलियन टन से ज़्यादा ताँबा पैदा किया है। (क) 29 मिलियन टन को वैज्ञानिक संकेतन में लिखो। (ख) प्रति वर्ष औसत उत्पादन मोटे तौर पर कितना है? (ग) अगर अयस्क में $1\,\%$ ताँबा होता, तो 29 मिलियन टन ताँबा पाने के लिए कितने टन अयस्क खोदा गया? वैज्ञानिक संकेतन का उपयोग करो। (घ) इतने कमज़ोर अयस्क की खान को इतना बड़ा क्यों होना पड़ता है?

हल

हल — अभ्यास 30.10.

(क) $2.9 \times 10^7$ टन। (ख) $2.9 \times 10^7 \div 100 = 2.9 \times 10^5$ टन प्रति वर्ष, मोटे तौर पर। (ग) अयस्क अपने अंदर के ताँबे से 100 गुना भारी है: $2.9 \times 10^7 \times 100 = 2.9 \times 10^9$ टन। (घ) हर टन अयस्क से केवल $10\,\mathrm{kg}$ ताँबा मिलता है, इसलिए अरबों टन चट्टान खोदनी पड़ती है।

अभ्यास 30.11 ★★★

1970 में दुनिया के ताँबा भंडारों का अनुमान 280 मिलियन टन लगाया गया था। 1970 से 2024 तक लगभग 697 मिलियन टन खोदा गया, और 2024 के भंडार 980 मिलियन टन थे, जबकि 2024 में 23 मिलियन टन खोदा गया। (क) अगर 1970 का भंडार ही सारा ताँबा होता, तो वह कब ख़त्म हो जाता? खोदे गए ताँबे से तुलना करो। (ख) 2024 का भंडार 1970 वाले से कितने गुना बड़ा है? (ग) निकालो कि 2024 का भंडार 2024 की दर पर कितने वर्ष चलेगा। (घ) दो कारण बताओ कि खनन होते रहने पर भी कोई भंडार क्यों बढ़ सकता है।

हल

हल — अभ्यास 30.11.

(क) 23 मिलियन टन प्रति वर्ष पर वह लगभग $280 \div 23 \approx 12$ वर्ष चलता, 1980 के दशक की शुरुआत तक; फिर भी 697 मिलियन टन खोदा गया, उस भंडार से कहीं ज़्यादा। (ख) $980 \div 280 = 3.5$ गुना। (ग) $980 \div 23 \approx 43$ वर्ष। (घ) उदाहरण के लिए: नए निक्षेप खोजे जाते हैं; बेहतर तकनीकें या ऊँची क़ीमतें ज़्यादा कमज़ोर निक्षेपों को खनन लायक़ बना देती हैं।

अभ्यास 30.12 ★★★

कोयले की एक सीम $3 \times 10^8$ वर्ष पुरानी है। उसका दलदल $2 \times 10^3$ वर्ष तक बना रहा, और सीम का खनन 50 वर्षों में पूरा हो जाता है। (क) 50 वर्ष को वैज्ञानिक संकेतन में लिखो। (ख) दलदल खनन से कितने गुना ज़्यादा समय तक बना रहा? (ग) सीम खनन के समय से कितने गुना पुरानी है? (घ) इन संख्याओं से समझाओ कि कोयले को अनवीकरणीय संसाधन क्यों कहा जाता है।

हल

हल — अभ्यास 30.12.

(क) $5 \times 10^1$ वर्ष। (ख) $2 \times 10^3 \div 50 = 40$ गुना। (ग) $3 \times 10^8 \div (5 \times 10^1) = 6 \times 10^6$ गुना। (घ) कोयले को बनने में उससे लाखों गुना ज़्यादा समय लगा जितना हमें उसे इस्तेमाल करने में लगता है: प्रकृति उसे हमारे समय-पैमाने पर फिर से नहीं बनाती।

30.8 समस्या: एक नए नगर के लिए कंक्रीट

समस्या 30.1

सप्ताहांत समस्या — एक नया नगर एक स्थानीय गड्ढे की रेत से बनाया जाता है; अंतिम उत्तर उन वर्षों की संख्या है जितने गड्ढे का रेत भंडार चलेगा

$2000$ घरों का एक नया नगर दस वर्षों में बनना है, एक पुराने रेत के गड्ढे के पास, जो किसी नदी वेदिका की बजरी में खोदा गया है। गलियों, स्कूलों और दुकानों में अपने हिस्से को गिनकर, हर घर को लगभग $300\,\mathrm{t}$ समुच्चय की ज़रूरत है, जिसका $40\,\%$ रेत है। गड्ढे की रेत की परत $1.2\,\mathrm{km}$ लंबी, $500\,\mathrm{m}$ चौड़ी और $5\,\mathrm{m}$ मोटी है; उसकी एक घन मीटर रेत का द्रव्यमान $1.6\,\mathrm{t}$ है। गड्ढा क्षेत्र के बाक़ी हिस्से को हर वर्ष $136\,000$ टन रेत भी बेचता है।

भाग I — कितनी रेत?

1. अकेले एक पारिवारिक घर को लगभग $100\,\mathrm{t}$ समुच्चय चाहिए। इस द्रव्यमान को किलोग्राम में, वैज्ञानिक संकेतन में, लिखो।
2. पूरे नगर को कितने टन समुच्चय की ज़रूरत होगी?
3. दस वर्षों में यह प्रति वर्ष कितने टन है?
4. नगर को प्रति वर्ष कितने टन रेत की ज़रूरत है?

भाग II — भंडार।

5. रेत की परत का आयतन घन मीटर में, वैज्ञानिक संकेतन में, निकालो।
6. परत का एक तिहाई हिस्सा एक गाँव और एक सड़क के नीचे है और खोदा नहीं जाएगा। कितना आयतन निकाला जा सकता है?
7. इस भंडार का द्रव्यमान टन में क्या है?
8. गड्ढा नगर को और क्षेत्र को मिलाकर हर वर्ष कितने टन रेत बेचेगा?

भाग III — नवीकरणीय या नहीं?

9. हर वर्ष नदी उस इलाक़े में लगभग $2000$ टन नई रेत लाती है। गड्ढा कितने गुना ज़्यादा रेत बेचता है?
10. नगर के जीवन के पैमाने पर, क्या यह रेत एक नवीकरणीय संसाधन है? समझाओ।
11. अगर नगर अपनी रेत के एक चौथाई की जगह कुचला हुआ पुराना कंक्रीट इस्तेमाल करे, तो वह हर वर्ष कितने टन रेत बचाएगा?
12. उस पुनर्चक्रण के बिना गड्ढे का रेत भंडार कितने वर्ष चलेगा?

हल

हल — समस्या 30.1.

1. $100 \times 1000 = 100\,000$ kg $= 1 \times 10^5$ kg।

2. $2000 \times 300 = 600\,000$ t $= 6 \times 10^5$ t।

3. $6 \times 10^5 \div 10 = 6 \times 10^4$ t प्रति वर्ष।

4. $0.40 \times 6 \times 10^4 = 2.4 \times 10^4$ t रेत प्रति वर्ष।

5. $1200 \times 500 \times 5 = 3 \times 10^6$ m$^3$।

6. उसका दो तिहाई: $2 \times 10^6$ m$^3$।

7. $2 \times 10^6 \times 1.6 = 3.2 \times 10^6$ t।

8. $24\,000 + 136\,000 = 160\,000$ t $= 1.6 \times 10^5$ t प्रति वर्ष।

9. $160\,000 \div 2000 = 80$ गुना ज़्यादा।

10. नहीं: गड्ढा उससे 80 गुना तेज़ी से ख़ाली होता है जितनी तेज़ी से नदी रेत को फिर से लाती है। नगर के पैमाने पर यह रेत एक सीमित संसाधन है।

11. $24\,000 \div 4 = 6000$ t रेत प्रति वर्ष।

12. $3.2 \times 10^6 \div (1.6 \times 10^5) = 20$: 20 वर्ष।