Field magnetometry from geostatistical perspective

• Autorzy: Zawadzki J. , Fabijańczyk P.

Warianty tytułu

PL

Magnetometria terenowa z geostatystycznej perspektywy

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Field magnetometry is a method used for investigations of soil pollution, especially for screening and determination of locations with the highest concentration of pollutants („hot spots”). The advantages and limitations of this method are intensively discussed in the literature. Field magnetometry is still developed and improved, among others in the frame of the still cooperating researchers of the finished project called MAGPROX. Field magnetometry is an example of measuring method that can be effectively supported by geostatistical methods. Often, during field measurements, even several types of magnetometric measurements are carried out, frequently combined with chemical ones. In a result, obtained data sets differ in a precision and give different information about potential soil contamination with heavy metals. Similarly to other methods, also in field magnetometry the most convenient, rapid and cost-effective measurements performed on soil surface are simultaneously less precise and often perturbed by many environmental and anthropogenic factors. Such data are often characterized by complex spatial distributions and neighboring measurements are not spatially independent. Consequently, classical statistical methods have limited applications. In the studies of soil quality, it is crucial to investigate spatial correlations of studied phenomena. Accordingly, improper location of the measurement points at the study area maybe a source of uncertainty and errors that will be much higher than errors connected with measurement devices. Also, the cost of the field surveys can be increased. Geostatistics can be very effective tool that made it possible to plan optimal measuring nets, integrate different types of measurements, minimize the cost of field surveys, and perform complex analyses with the assumed precision. Additionally, applications of geostatistics in field magnetometry may enable to eliminate errors connected with often controversial expert evaluations. This work presents the most important possible applications of geostatistical methods in filed magnetometry, and practical recommendations in this area.

PL

Magnetometria terenowa jest metodą stosowaną do badań zanieczyszczenia gleby, w szczególności wykorzystywaną do wstępnego monitoringu jakości gleby na danym obszarze, wyznaczenia miejsc w których występują największe stężenia zanieczyszczeń (hot spots). Zalety tej metody i jej ograniczenia są intensywnie dyskutowane w literaturze. Metoda ta jest rozwijana od wielu lat, np. w ramach już zakończonego międzynarodowego programu MAGPROX. Magnetometria terenowa jest wręcz klasycznym przykładem metody pomiarowej, w której można efektywnie wykorzystać metody geostatystyczne. W ramach badań magnetometrycznych zanieczyszczenia gleb wykonywanych jest często jednocześnie nawet kilka różnych typów pomiarów, którym towarzyszą nierzadko pomiary chemiczne. W rezultacie otrzymywane są zbiory danych charakteryzujące się różną precyzją oraz różnym rodzajem informacji na temat potencjalnego zanieczyszczenia gleb metalami ciężkimi. Podobnie jak w innych dziedzinach, również w magnetometrii terenowej najbardziej wygodne, szybkie i tanie pomiary powierzchniowe gleby są jednocześnie najmniej dokładne oraz zaburzone poprzez różnorodne czynniki środowiskowe lub antropogenne. Dane te najczęściej mają skomplikowane rozkłady, a sąsiednie pomiary nie są niezależne pomiędzy sobą. Tradycyjne obliczenia statystyczne mają więc bardzo ograniczoną przydatność. Niezwykle ważną rolę w badaniach zanieczyszczenia gleb odgrywa znajomość korelacji przestrzennych badanych zjawisk. W związku z tym niewłaściwe rozplanowanie sieci pomiarowej na badanym obszarze może być przyczyną błędów oceny ilości i rozkładu zanieczyszczenia gleby znacznie większych niż błędy pomiarowe związane z dokładnością aparatury pomiarowej. Może też radykalnie zwiększać koszty pomiarowe. Geostatystyka może być również bardzo efektywnym narzędziem pozwalającym na właściwe rozplanowanie sieci pomiarowej, integrację różnorodnych pomiarów, minimalizację kosztów kampanii pomiarowych, wykonanie złożonych analiz i osiągnięcie założonej dokładności badań. Wykorzystanie geostatystyki w badaniach magnetometrycznych gleby może pozwolić w znacznym stopniu na eliminację dyskusyjnych ocen eksperckich. Jednym słowem, stosowanie geostatystyki może znacznie zwiększyć skuteczność stosowania metody magnetometrycznej. Niniejsza praca prezentuje najważniejsze możliwości wykorzystania metod geostatystycznych w badaniach magnetometrycznych gleb, a także prezentuje praktyczne zalecenia w tym zakresie.

Słowa kluczowe

EN

field magnetometry; magnetic susceptibility; geostatistics; heavy metals; soils; data integration; ecological risk

PL

magnetometria terenowa; podatność magnetyczna; geostatystyka; metale ciężkie; gleba; integracja danych; ryzyko ekologiczne

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 2, No. 2
• Strony: 403--407
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz.

Twórcy

autor

Zawadzki J.

• Institute of Systems of Environmental Engineering, Warsaw University of Technology, ul. Nowowiejska 20, 00-661 Warszawa

autor

Fabijańczyk P.

• Institute of Systems of Environmental Engineering, Warsaw University of Technology, ul. Nowowiejska 20, 00-661 Warszawa

Bibliografia

• [1] McBratney A.B. and Webster R.: Choosing function for semivariograms of soil properties and fitting them to sampling estimates. J. Soil Sci., 1986, 37, 617-639.
• [2] Gringarten E. and Clayton V.: Deutsch Teacher’s Aide Variogram Interpretation and Modeling. Math. Geol., 2001, 33(4), 507-534.
• [3] Journel A.G. and Huijbregts C.J.: Mining Geostatistics. Academic Press, London 1978.
• [4] Isaaks E.H.R. and Srivastava M.: Applied Geostatistics. Oxford University, New York 1989.
• [5] Goovaerts P.: Geostatistics for Natural Resources Evaluation, Oxford University Press, New York 1997.
• [6] Rouhani S., Srivastava R., Desbarats A., Cromer M. and Johnson A.: Geostatistics for Environmental and Geotechnical Applications, STP 1283 1996.
• [7] Zawadzki J.: Geostatistical methods for continuity correlation evaluation: Studies of Fe, Pb and Zn concentrations in soil. InŜ. Ochr. Środow., 2002, (3-4), 369-391.
• [8] Strzyszcz Z.: Magnetic susceptibility of soils in the area influenced by industrial emissions. Soil Monit., 1993, 255-269.
• [9] Magiera T., Lis J., Nawrocki J. and Strzyszcz Z.: Podatność magnetyczna gleb Polski. PIG, Warszawa 1995.
• [10] Georgeaud V.M., Rochette P., Ambrosi J.P., Vandamme D. and Williamson D.: Relationship between heavy metals and magnetic properties in a large polluted catchments: the etang de Berre (south of France). Phys. Chem. Earth., 1997, 22, 211-214.
• [11] Hanesch M. and Scholger R.: Mapping of heavy metal loadings in soils by means of magnetic susceptibility measurements. Environ. Geol., 2002, 42(8), 857-870.
• [12] Magiera T.: Wykorzystanie magnetometrii do oceny zanieczyszczenia gleb i osadów jeziornych. IPIŚ PAN, Zabrze 2004.
• [13] Zawadzki J., Magiera T. and Strzyszcz Z.: Analiza korelacji i regresji pomiędzy zawartością metali ciężkich w glebach Górnośląskiego Okręgu Przemysłowego, a ich podatnością magnetyczną. Arch. Environ. Protect., 2004, 30(2), 71-82.