Magnetyzm środowiskowy : badania podatności magnetycznej w mikroskali z obrazowaniem 3D

• Autorzy: Łukasik Adam , Szuszkiewicz Maria Magdalena , Szuszkiewicz Marcin

Identyfikatory

DOI

10.32045/PG-2020-015

Warianty tytułu

EN

Environmental Magnetism : Magnetic Susceptibility Research in Micro-Scale and 3D Visualization

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Podatność magnetyczna gleb jest parametrem geofizycznym wykorzystywanym, między innymi, w badaniach środowiskowych, w kontekście zanieczyszczeń atmosferycznych deponowanych na powierzchnię gleby. Właściwości magnetyczne cząstek powstających w procesach technologicznych (spalanie paliw kopalnych, hutnictwo, przemysł cementowy) pozwalają na ich łatwą detekcję w terenie. W warunkach lądowych, gleba jest finalnym odbiorcą zanieczyszczeń pochodzenia atmosferycznego. W pracy przedstawiono wyniki pomiarów podatności magnetycznej gleby leśnej przeprowadzone w rdzeniach pobranych w gęstej siatce pomiarowej (1 m × 1 m) pod okapem buka zwyczajnego (Fagus sylvatica L.). Łącznie pobrano 102 rdzenie, na których w rozdzielczości co 1 cm wykonano 3060 pojedynczych pomiarów objętościowej podatności magnetycznej. Przestrzenny rozkład wartości podatności magnetycznej przedstawiono wykorzystując program do wizualizacji przestrzennej TerraSurveyor 3D. Wyniki potwierdzają kluczową rolę poziomów organicznych w procesie zatrzymywania cząstek magnetycznych. Przestrzenne zobrazowanie wyników wskazuje na wertykalną i horyzontalną zmienność koncentracji cząstek magnetycznych pod koroną pojedynczego drzewa.

EN

Magnetic susceptibility is a geophysical parameter effectively applied in environmental research concerning air derived pollutants and its deposition into topsoil. Magnetic properties of particles formed in technological processes (solid fuel combustion, metallurgical processes, cement industry) simplify their detection in field. Soil is a final receiver of the air borne pollutants in terrestrial ecosystems. The paper present results of magnetic susceptibility measurements conducted on soil cores sampled in dense grid (1 m × 1 m) under European beech (Fagus sylvatica L.) crown. On the total amount of 102 soil cores, volume magnetic susceptibility (κ) was measured in 1 cm interval giving 3060 single values. On the basis of such data set, spatial distribution of topsoil magnetic susceptibility was performed with application TerraSurveyor3D software. Results confirmed critical role of topsoil organic horizons in capture and storage of anthropogenic magnetic particles and indicate vertical and horizontal variability under individual tree.

Słowa kluczowe

PL

magnetyzm środowiskowy; gleby leśne; 3D

EN

environmental magnetism; forest soil; 3D

• Wydawca: Polskie Towarzystwa Geofizyczne ; Komitet Geofizyki PAN
• Czasopismo: Przegląd Geofizyczny
• Rocznik: 2020
• Tom: Z. 3-4
• Strony: 167--177
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., mapa, rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Łukasik Adam

• Instytut Podstaw Inżynierii Środowiska, Polska Akademia Nauk, Polska

autor

Szuszkiewicz Maria Magdalena

• Instytut Podstaw Inżynierii Środowiska, Polska Akademia Nauk, Polska

autor

Szuszkiewicz Marcin

• Instytut Podstaw Inżynierii Środowiska, Polska Akademia Nauk, Polska

Bibliografia

• [1] Anderson T., 1991, Influence of stemflow and throughfall from common oak (Quercus robur) on soil chemistry and vegetation patterns, Canadian Journal of Forest Research, 21 (6), 917-924, DOI: 10.1139/x91-127.
• [2] Barniak J., Jureczko A., 2019, Impact of air pollution on forest stands in the vicinity of Wodzisław Śląski and Rybnik, Poland, Geology, Geophysics and Environment, 45 (4), 283-290, DOI: 10.7494/geol.2019.45.4.283.
• [3] Blaha U., Appel E., Stanjek H., 2008, Determination of anthropogenic boundary depth in industrially polluted soil and semi-quantification of heavy metal loads using magnetic susceptibility, Environmental Pollution, 156 (2), 278-289, DIO: 10.1016/j.envpol.2008.02.013.
• [4] Boettcher S. E., Kalisz P. J., 1990, Single-tree influence on soil properties in the mountains of Eastern Kentucky, Ecology, 71 (4), 1365-1372, DOI: 10.2307/1938273.
• [5] Chaddha G., Seehra M. S., 1983, Magnetic components and particle size of coal flyash, Journal of Physics D: Applied Physics, 16 (9), 1767-1776.
• [6] Dearing J. A., Dann R. J. L., Hay K., Lees J. A., Loveland P. J., Maher B. A., O’Grady K., 1996, Frequency-dependent susceptibility measurements of environmental materials, Geophysical Journal International, 124 (1), 228-240, DOI: 10.1111/j.1365-246X.1996.tb06366.x.
• [7] Falkengren-Grerup U., 1989, Effect of stemflow on beech forest soils and vegetation in Southern Sweden, Journal of Applied Ecology, 26 (1), 341-352, DOI: 10.2307/2403671.
• [8] Fürst C., Lorz C., Makeshin F., 2009, Testing a soil magnetometry technique in a highly polluted industrial region in North-Eastern Germany, Water, Air and Soil Pollution, 202, 33-43, DOI: 10.1007/s11270-008-9956-9.
• [9] Hanesch M., Scholger R., 2002, Mapping of heavy metal loadings in soils by means of magnetic susceptibility measurements, Environmental Geology, 42, 857-870, DOI: 10.1007/s00254-002-0604-1.
• [10] Jeleńska M., Hasso-Agopsowicz A., Kopcewicz B., Sukhorada A., Tyamina K., Kądziałko-Hofmokl M., Matviishina Z., 2004, Magnetic properties of the profiles of polluted and non-polluted soils. A case study from Ukraine, Geophysical Journal International, 159 (1), 104-116, DOI: 10.1111/j.1365-246X.2004.02370.x.
• [11] Kapička A., Petrovský E., Jordanova N., Podrázský V., 2001, Magnetic parameters of forest top soils in Karkonoše Mountains, Czech Republic, Physics and Chemistry of the Earth, 26, 917-922.
• [12] Klučiarová D., Márton S., Pichler V., Márton E., Túnyi I., 2008, Pollution detection by Magnetic susceptibility measurements aided by the stemflow effect, Water, Air and Soil Pollution, 189, 213-223, DOI: 10.1007/s11270-007-9569-8.
• [13] Koch A. S., Matzner E., 1993, Heterogeneity of soil and soil solution chemistry under Norway spruce (Picea abies Karst.) and European beech (Fagus silvatica L.) as influenced by distance from the stem basis, Plant and Soil, 151, 227-237, DOI: 10.1007/BF00016288.
• [14] Łukasik A., Gruba P., Magiera T., 2017, Application of magnetometry to assess distribution of dust pollution in topsoils of under-crown area of Norway spruce (Picea abies Karst.) and European beech (Fagus sylvatica L.), Catena, 150, 246-255, DOI: 10.1016/j.catena.2016.11.024.
• [15] Łukasik A., Magiera T., Lasota J., Błońska E., 2016, Background value of magnetic susceptibility in forest topsoil: Assessment on the basis of studies conducted in forest preserves of Poland, Geoderma, 264, 140-149, DOI: 10.1016/j.geoderma.2015.10.009.
• [16] Magiera T., Strzyszcz Z., Jabłońska M., Bzowska G., 2010, Characterization of magnetic particulates in urban and industrial dusts, WIT Transactions on Ecology and the Environment, 136, 171-184, DOI: 10.2495/AIR100161.
• [17] Magiera T., Strzyszcz Z., Rachwal M., 2007, Mapping particulate pollution loads using soil magnetometry in urban forests in the Upper Silesia Industrial Region, Poland, Forest Ecology and Management, 248 (1-2), 36-42, DOI: 10.1016/j.foreco.2007.02.034.
• [18] Matysek D., Raclavska H., Raclavsky K., 2008, Correlation between magnetic susceptibility and heavy metal concentrations in forest soils of the Eastern Czech Republic, Journal of Environmental and Engineering Geophysics, 13 (1), 13-26, DOI: 10.2113/JEEG13.1.13.
• [19] Thompson R., Oldfield F., 1986, Environmental magnetism, Allen and Unwin, London.
• [20] Zawadzki J., Fabijańczyk P., Magiera T., Strzyszcz Z., 2010, Study of litter influence on magnetic susceptibility measurements of urban forest topsoil using the MS2D sensor, Environmental Earth Sciences, 61, 223-230.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).