ऑक्सिजन.. प्राणवायू

ऑक्सिजन.. प्राणवायू.. O2

मेरी सासोंमे बसा तेरा ही इक नाम.. माझ्याच काय सर्व प्राण्यांच्या श्वासात ऑक्सिजनच वसला आहे. हेनेगया सालमिनिकोला (Henneguya salminicola) हा जेलिफिशचा चुलतभाऊ सोडला तर प्रत्येक प्राण्याला जगण्यासाठी ऑक्सिजन आवश्यक असतोच. अद्याप तरी आपल्या महाराष्ट्रात ऑक्सिजनसाठी पैसे मोजावे लागत नाहीत. मात्र वायुप्रदूषणासाठी कुप्रसिद्ध असलेल्या दिल्लीमध्ये आज असे बार, पार्लर सुरू झाले आहेत, जिथे जाऊन तुम्ही ३०० रुपये देऊन १५ मिनिटे शुद्ध ऑक्सिजन घेऊ शकता. म्हणजे लवकरच ज्याला परवडेल, केवळ त्यांच्याच सेवेसाठी हा वायू तैनात असणार आहे. 😔 ओझोनचा थर फाटल्याचे देखील आपण ऐकत असतो.. असेच सुरू राहिले तर ऑक्सिजनवर अवलंबून असलेल्या जीवसृष्टीचे भवितव्य काय असेल?? आज डॉ. रिच्याच्या ओटी म्हणजे ऑपरेशन थिएटरमध्ये या ओटूला घेऊ.

आपल्या पृथ्वीवरील वातावरणात नायट्रोजननंतर सर्वात जास्त, २१ टक्के ऑक्सिजन असल्याचे आपल्या सर्वांना माहीत असतेच.. मात्र या विश्वात देखील हेलियम हायड्रोजन नंतर ऑक्सिजन हाच तिसऱ्या क्रमांकावरील घटक आहे.😇 मात्र आपल्या सुर्यकुलात सजीवसृष्टीला पुरेल इतका प्राणवायू केवळ पृथ्वीवर आहे. पृथ्वी जन्माला आली तेव्हा अर्थातच हा वायू पृथ्वीवर नव्हता. ऑक्सिजनचे इथले अस्तित्व सुमारे अडीच अब्ज वर्ष जुने सांगण्यात येते. सायनोबॅक्टेरिया हे सजीव त्यांच्या श्वसनातून कार्बन डायऑक्साईड घेत ऑक्सिजन सोडू लागले आणि हळूहळू ऑक्सिजनचे प्रमाण वाढत राहिले आणि त्यावर अवलंबून असलेली जैवविविधता निर्माण झाली.❤️ अनेक सिनेमात नाळ कापण्याचे दृश्य दाखवले जाते. कापल्यामुळे त्या बाळाला दुखले, म्हणून ते रडते. मग कशाला बिचाऱ्याची नाळ कापायची असे लहानपणी वाटायचे.🤣 बाळ आईच्या पोटात असल्यापासून ऑक्सिजन घेत असते. बाळासाठी आई श्वास घेते आणि नाळेमार्फत ऑक्सिजन बाळापर्यंत पोचतो. नाळ कापल्यावर बाळ रडते आणि त्याची फुफ्फुसे कार्यरत होतात हे जरा उशिरा समजले.😭 जंगले ही शहरांची फुफ्फुसे आहेत असे म्हणले जाते, कारण जंगले कार्बन डायऑक्साइडचे रूपांतर ऑक्सिजनमध्ये करत असतात, मात्र पृथ्वीवर तयार होणारा ७० टक्के ऑक्सिजन हा सागरी वनस्पती आपल्या प्रकाश संश्लेषणातून (photosynthesis) तयार करतात. जंगलांचे योगदान २८ टक्के असते. वातावरणात जेवढा ऑक्सिजन तयार होतो, तेवढाच वापर प्राण्याकडून झाला तर हा समतोल कायम राहील. मात्र वाढती जंगलतोड, सागरी जलप्रदूषण, तसेच वायूप्रदूषण समस्या हा समतोल ढासळवत आहे. आपण पर्यावरणासोबतची नाळ टिकवली नाही, तर सजीवसृष्टी अखेरचा श्वास घेईल.😔 केवळ वातावरणात नाही तर पाण्यात आणि खडकांमध्ये देखील ऑक्सिजन असतो. गोड्या पाण्यात एका लिटर मध्ये साधारण सहा मिलीलिटर तर सागरी जलात साधारण पाच मिलीलिटर ऑक्सिजन विरघळलेला असतो. जलचर प्राणी हाच ऑक्सिजन आपल्या कल्ल्यांद्वारे किंवा इतर खास अवयवंद्वारे घेत असतात. खडकांमध्ये सुमारे ४६ टक्के ऑक्सिजन असतो जो सिलिकॉन डायऑक्साइड म्हणजेच वाळूच्या रूपामध्ये असतो. 😇 ३० कोटी वर्षांपूर्वी या धरतीवरील प्राणवायूचे प्रमाण अधिक होते, तेव्हा वेगळ्या प्रकारची जैवविविधता विकसित झाली होती. तेव्हाचे भुंगेदेखील हे पक्ष्यांप्रमाणे मोठे होते. ऑक्सिजनचे प्रमाण जास्त असताना महाकाय प्राणी होते याचा संदर्भ घेत भविष्यात ऑक्सिजनचे प्रमाण कमी झाले तर कदाचित प्राण्यांचा आकार पुन्हा अजून कमी होईल की काय अशी भीती शास्त्रज्ञांना वाटते.😳 माणसाला एका मिनिटात साधारण पावलिटर प्राणवायू लागतो. व्यायाम किंवा इतर शारीरिक श्रम करताना हे प्रमाण वाढते. शरीरातील वेगवेगळे अवयव या ऑक्सिजनचे ग्राहक असतात. यकृत (लिव्हर) २१ टक्के, मेंदू १९ टक्के आणि हृदय १२ टक्के ऑक्सिजन वापरते. ९८ टक्के पेक्षा जास्त ऑक्सिजन रक्ताद्वारे पुरवला जातो. मात्र प्लास्मा, चरबी, कर्बोदके आणि गुणसुत्रांमध्ये देखील ऑक्सिजन असतो. 😇 एक मानव श्वसनातून एका दिवसात ११००० लिटर हवा आत घेतो. आत घेतलेल्या हवेत ऑक्सिजनचे प्रमाण २० टक्के असते, त्यातही घेतलेला ऑक्सिजन पूर्णपणे वापरला जात नाही, कार्बनडाय ऑक्साईड सोबत १५ टक्के बाहेर सोडला जातो. त्यामुळे एका व्यक्तीने एका दिवसात ५५० लिटर ऑक्सिजन वापरलेला असतो.😶‍🌫️ स्कुबा डायव्हिंग किंवा अंतराळ मोहिमेचे नियोजन करताना हे गणित लक्षात घेऊन पुरेशा ऑक्सिजनची तरतूद करावी लागते. साधारण एका व्यक्तीसाठी दोन किलो ऑक्सिजन प्रतिदिवस असा हिशोब ठेवलेला असतो. इथे त्यांची ऑक्सिजन लेव्हल ची तपासणी काटेकोरपणे केली जाते कारण ऑक्सिजनचे प्रमाण चुकून जास्त झाले तर रक्तामध्ये गाठी देखील होऊ शकतात आणि प्रसंगी त्यात मृत्यू देखील येऊ शकतो. 😳 ऑक्सिजन हे ऑक्सिडेशन करत असते, त्यामुळे रक्तातील महत्त्वाच्या घटकाचे, हिमोग्लोबिन मधील लोहाचे आयनीभवन होऊ शकते. आपले शरीर नियमितपणे अँटिऑक्सिडंट तयार करत असते, त्यामुळे रोज शरीराचा हा समतोल भरून निघत असतो. मात्र जास्त ऑक्सिजन दिल्यास हा समतोल बिघडू शकतो आणि प्रसंगी मृत्यू येऊ शकतो. अर्थात स्कुबा डायविंग करणाऱ्या किंवा अंतरिक्षात जाणाऱ्या मूठभर लोकांमध्ये जास्त ऑक्सिजन दिल्यामुळे मृत्यू आला हे प्रमाण खूपच कमी असेल. मात्र ऑक्सिजनच मिळाला नाही म्हणून कोविडमध्ये हजारो लोक मेल्याचे आपण पाहिले आहे. 😔 प्रसारमाध्यमांनी कितीही बातमी दाबून ठेवली तरी सुद्धा उत्तर प्रदेश सारख्या राज्यामध्ये ऑक्सिजन अभावी हजार लोक मृत्यू केल्याची बातमी लपून राहिली नाही. कोविड काळात ऑक्सिजनचा पुरवठा करताना केंद्र शासनाने राज्यांमध्ये केलेला भेदभाव देखील प्रकर्षाने पुढे आला. ऑक्सिजनचा व्यापारी वापर पूर्णपणे थांबविण्यात आला आणि उपलब्ध सर्व वायू वैद्यकीय सुविधांमध्ये वापरण्याचे आदेश देण्यात आले होते.

हा वायू तयार कसा करतात, सिलेंडर मध्ये कसा भरतात?? जसे पाणी शून्य अंशाला गोठते आणि १०० अंश सेल्सिअसला उकळते, द्रवाचे वायुत रूपांतर होते, मात्र तीच वाफ थंड झाल्यावर पाऊस पडतो, जास्त थंड झाल्यावर गारा देखील पडतात. इथे हवा थंड केली आणि उणे १८३° तापमान झाले की ऑक्सिजन वायूचे द्रवात रूपांतर होते. हवेत नायट्रोजन मोठ्या प्रमाणात असला तरी त्याचा क्वथनांक (वायूचे द्रवात रूपांतर होण्यास आवश्यक उष्णता) हा उणे १९६° आहे. त्यामुळे हवा उणे १८३° पर्यंत थंड केली की आपल्याला अशी अवस्था मिळते, ज्यात ऑक्सिजन द्रव आहे आणि नायट्रोजन वायुरूपात.🥶 हा गोळा केलेला ऑक्सिजन दाब देऊन सिलेंडरमध्ये साठवतात. हा द्रव उणे २१९° पर्यंत थंड केला तर त्याला घनरूप अवस्था येते. प्रत्येक सजीवाला जगायला प्राणवायू लागतो हे मानवाला हजारो वर्षापासून माहित आहे. इसवीसनाच्या दोन शतकेआधी फिलो या ग्रीक संशोधकाने एक प्रयोग केला होता. त्याने एक चंचुपात्र पाण्याने भरलेल्या भांड्यात उपडे ठेवले. भांड्यात आधीच एक मेणबत्ती पेटवून ठेवली होती. चंचुपात्रात जेवढा ऑक्सिजन होता तोवर मेणबत्ती जळाली आणि नंतर ती भिजली मात्र जस जसा आतली हवा कमी होत गेली, तसतसं पाणी वाढत गेलं. त्याने प्रयोग बरोबर केला मात्र निष्कर्ष चुकीचा काढला. त्याला वाटले की ही काच सछिद्र असेल आणि त्यातून हवा बाहेर गेली असेल. 😭 मात्र अनेक शतकांनंतर लिओनार्डो द विंचीने हा प्रयोग यशस्वी केला. त्यानंतर रॉबर्ट बॉयल याने सतराव्या शतकात ज्वलनासाठी हवा लागते असा निष्कर्ष देखील काढला. जॉन मेयो याने त्यापुढे जाऊन हे सांगितले की हवा नाही, तर हवेतील काही घटकच ज्वलनाला आवश्यक असतात. हवेत काही सक्रिय आणि काही निष्क्रिय घटक असल्याचे त्याने सांगितले. मेयोने आणखी एक प्रयोग केला. एका काचेच्या भांड्यात पेटती मेणबत्ती आणि एक पक्षी ठेवला. भांड्याचे झाकण लावण्यात आले. त्यानंतर सर्वात आधी मेणबत्ती विझली आणि त्यानंतर पक्षी मेला. नंतर त्याने त्याच जातीचा दुसरा पक्षी त्या भांड्यात एकटा ठेवला. झाकण लावल्यानंतर काही वेळाने हा पक्षी देखील मेला मात्र पहिल्या पक्ष्यापेक्षा हा जास्त वेळ जगला होता.😇 मेयोने यातून सिद्ध केले की ज्वलनाला आणि श्वसनाला एकच वायू आवश्यक असतो. हवेतील हा वायू आपली फुफ्फुसे वेगळा करतात आणि शरीरातील सर्व अवयवांना पोचवतात, ज्यामुळे स्नायू हालचाल करतात. व्यक्ती जिवंत आहे तोवर शरीरात हे ज्वलन सुरू राहते, त्यामुळे जिवंत व्यक्तीच्या शरीराचे तापमान हे मृत व्यक्तीपेक्षा अधिक असते. केवळ तर्क आणि सोप्या प्रयोगातून मेयोने काढलेले हे निष्कर्ष पुढील पिढीतील वैज्ञानिकांना उपयोगी पडले. ❤️ शास्त्रीयदृष्ट्या ऑक्सिजनचा शोध लावण्याचे श्रेय कार्ल शील आणि प्रिस्टले या दोघांना दिले पाहिजे. या दोघांनी ऑक्सिजनवर स्वतंत्र संशोधन केलं आणि एकाच सुमारास त्यांना यश आले, मात्र प्रिस्टलेचे नाव शालेय पाठ्यपुस्तकातून आपल्यापर्यंत पोहोचलेलं असतं, शीलच नाही. शीलने १७७१ मध्येच ऑक्सिजन शोधून काढला होता, मात्र त्याने संशोधन प्रसिद्ध केलं नव्हत. १७७४ मध्ये जेव्हा जोसेफ प्रिस्टले यांनी ऑक्सिजन बाबत संशोधन प्रसिद्ध केलं, तेव्हा त्याला समजले की आपल्या हातातून बाजी निसटली आहे. 😔 त्याने १७७१ पोटॅशियम नायट्रेट आणि मक्र्युरी ऑक्साइड यांचे मिश्रण तापवून ऑक्सिजन वायू तयार केला होता. हा वायू ज्वलनास मदत करत होता म्हणून त्याने या वायूचे नाव ‘फायर एयर’ अस ठेवल होत. आपल्या ४४ वर्षांच्या छोट्या आयुष्यात त्याने अनेक मुलद्रव्ये शोधून काढली आहेत. प्रसिद्ध विज्ञानकथालेखक आयझॅक आसिमॉव्ह हा त्याला "दुर्दैवी शील" असे नाव देतो. 😭 जोसेफ प्रिस्टले हा रसायनशास्त्राची आवड असलेला धर्मोपदेशक होता. त्याने १७७४ मध्ये प्रयोग करताना मर्क्युरी ऑक्साइडच्या द्रावणाला भिंगाच्या साहाय्याने सूर्यकिरणे एकवटून उष्णता दिली. या उष्णतेमुळे विघटन होऊन पारा वेगळा झाला आणि एक वायू बाहेर पडला. प्रिस्टलेने वायूचे गुणधर्म तपासताना मेणबत्तीची ज्योत वायूजवळ आणली. ही ज्योत जास्त प्रखरतेने जळायला लागली. 🔥 म्हणजेच हा वायू ज्वलनास मदत करत होता. यापुढे जात प्रिस्टलेने हे देखील शोधून काढले की वनस्पतींपासून बाहेर पडणारा वायू आणि मर्क्युरी ऑक्साइडच्या विघटनातून बाहेर पडलेला वायू हा एकच आहे. त्याने हा वायू स्वतः हुंगुन पाहिला. या रंगहीन, गंधहीन वायूचे ऑक्सिजन असे बारसे फ्रेंच शास्त्रज्ञ लॅव्होझिए याने १७७७ मध्ये केले. ऑक्सि + जीनस म्हणजे आम्ले तयार करणारा वायू हे नाव प्रसिद्ध झाले. 👍 आपण शाळेत शिकत असताना मॅग्नेशियमची तार जाळण्याचा प्रयोग केला असेल, हल्ली त्यावर जोक आला आहे. ऑक्सिजन (O) आणि मॅग्नेशियम (Mg) हे दोघे डेटवर फिरायला गेले आणि त्यांच्या घरच्यांना समजले तर ते काय म्हणतील.. अर्थातच.. Omg 🤣 हा वायू खूपच सक्रिय असतो, सध्या फडणवीस घेत आहेत तसे ऑक्सिजन पण सर्वांशी जुळवून घेतो. अनेक मुलद्रव्यांच्या ऑक्साईडची रूपे आपण ऐकली असतील. वेल्डिंग किंवा पोलाद बनविण्याच्या उद्योगात ऑक्सिजन महत्त्वाची भूमिका बजावतो. हा वायू स्वतः जळत नसला तरी ज्वलनाला मदत करतो. म्हणजे आपले पुढारी जसे स्वतः घरात सेफ राहून कार्यकर्त्यांना पेटवतात. तोडफोड, जाळपोळ करायला लावतात. पुढे कार्यकर्त्यांच्या अंगावर केस पडतात, नेते मात्र नामानिराळे! 😭

हा रंगहीन वायू द्रव अवस्थेत फिकट निळा दिसत असतो. त्याचा अणूक्रमांक ८ आहे आणि इलेक्ट्रॉन ची रचना २-६ अशी असते. म्हणजे त्याची संपृक्तता (valency) उणे दोन आहे. त्याच्या अणूच्या शेवटच्या कक्षेत इतर मूलद्रव्याच्या अणूचे दोन इलेक्ट्रॉन सामावू शकतात. ऑक्सीजनचा रेणू सहसा O2 या रूपात आढळतो. इथे त्याच्या दोन अणूंच्या इलेक्ट्रॉन मध्ये दुहेरी बंध तयार होऊन संपृक्तता पूर्ण होते.🥰 ओझोन अर्थात O3 हे देखील ऑक्सिजन चे एक रूप आहे, जिथे तीन अणू एकत्र येऊन रेणू बनलेला असतो. आपल्या वातावरणामध्ये वर हा ओझोनचा थर आहे, जो सूर्याच्या अतिनील किरणांना पृथ्वीवर येण्यापासून अडवत असतो. म्हणजेच ही आपली छत्री आहे, ज्यामुळे आपण जिवंत राहू शकतो. भविष्यात ऑक्सिजनचे सिलेंडर पाठीला बांधून मनुष्य मंगळावर राहण्याचा विचार करत असेल तर हा विचार देखील करावा लागेल की ओझोनची छत्री तिथं नसणार आहे!😔

गेल्या शतकामध्ये आपण एअर कंडिशनिंग तसेच इतर साधनांमुळे सीएफसी (क्लोरोफ्लोरोकार्बन) अर्थात ग्रीनहाऊस गॅसेस तयार केले आहेत, ज्यामुळे ओझोनचा हा थर अंटार्टिका खंडावर फाटला आहे. जेव्हा क्लोरीन किंवा ब्रोमिन यांचे अणू जेव्हा ओझोन रेणूंच्या संपर्कात येतात तेव्हा ते ओझोन रेणू विघटित करतात. क्लोरीनचा एक अणू ओझोनच्या एक लाख रेणूंची वाट लावू शकतो. हा ओझोनचा थर तयार व्हायला अब्जावधी वर्ष लागली होती, ज्याची आपण शे दोनशे वर्षांत वाट लावत आहोत. कदाचित भविष्यात आपण ओझोन चा थर अधिक उध्वस्त केला असेल, आणि या पापामध्ये ज्या श्रीमंत वर्गाच्या एअर कंडिशनरचा वाटा असेल, त्या श्रीमंतांकडे अतिनील किरणांपासून वाचण्यासाठी काहीतरी नवी, महागडी सोय आली असेल.🤔 पर्यावरणाची हानी करणारा हाच वर्ग…खोऱ्याने पैसा कमविण्यासाठी जलस्त्रोत दूषित करतील, नंतर बाटलीबंद पाणी पिणे त्यांना परवडेल.. आज जर १५ मिनिटे ऑक्सिजन घेण्यासाठी ३०० रुपये मोजायला लागत आहेत, ज्यांना परवडते ते हा ऑक्सिजन विकत घेत आहेत. भविष्यात श्वास घेणे जर अशक्य झाले त्या कुटुंबांनी काय करायचे ज्यांची दिवसाची कमाई देखील ३०० रुपये नसते?? दूषित पाणी पिऊन, दूषित हवा घेऊन त्यांनी अतिनील किरणांकडून त्वचारोग देखील घ्यायचे.. का तर काही श्रीमंत लोकांना अधिक लक्झरीयस जगता यावे? 😡 मला वाटते आपण सगळ्यांनी हा विचार करूया, आपल्या जवळील सर्व ऊर्जेच्या साधनांच्या वापराचे ऑडिट करूया..अनावश्यक वापर टाळूया! गो ग्रीन ब्रिथ क्लीन✊✊✊