Reduction of soil contamination uncertainty assessment using magnetic susceptibility measurements and Co_Est method

• Autorzy: Zawadzki J. , Fabijańczyk P.

Warianty tytułu

PL

Redukcja niepewności szacowania zanieczyszczenia gleb z wykorzystaniem pomiarów podatności magnetycznej i metody Co_Est

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The deposition of anthropogenic dusts originating mainly from industrial processes and solid fuel combustion causes the substantial changes in magnetic susceptibility of top soil layers. Thus the magnetic susceptibility is one of the soil properties which make it possible to assess the soil contamination with heavy metals. Moreover, in situ field magnetic susceptibility measurements are significantly less expensive and time-consuming than laboratory chemical analyses. However, the geochemical measurements are usually sparse and precise, whereas the magnetometrie ones are numerous or even excessive, but not very exact. For these reasons, to assess the extent of soil contamination it is recommended to perform at the same time both geochemical and magnetometrie measurements, and then integrate them using some geostatistical methods such as cokriging. Because of usually a too small set of geochemical measurements this integration may be highly difficult task. (n most cases the modeling auto-semivariance of primary variable and especially cross-semivariance in ordinary cokriging procedure become impossible. This study presents the possibility of Co_Est procedure to reduce soil contamination uncertainty when geochemical measurements are too sparse, and magnetic susceptibility measurements serve as secondary data. For this purpose, topsoil pollution at few different size areas placed in forests or parks, located within the Upper Silesian Industrial Area was measured and analyzed. Then the maps of contaminations obtained using kriging and Co_Est methods were compared. In particular, reduction of uncertainty in soil contamination was quantified and discussed.

PL

Depozycja pyłów antropogennych, pochodzących głównie ze źródeł przemysłowych i spalania paliw stałych, powoduje znaczne zmiany podatności magnetycznej górnych warstw gleby. Z tego względu podatność magnetyczna jest jedną z właściwości gleby, które mogą być wykorzystane w celu określenia stopnia zanieczyszczenia gleby metalami ciężkimi. Dodatkowo, terenowe pomiary podatności magnetycznej są wyraźnie tańsze i mniej skomplikowane w porównaniu do analiz chemicznych. Jakkolwiek, pomiary chemiczne są zwykle pomiarami dokładniejszymi i rzadko próbkowanymi, natomiast mniej dokładne pomiary magnetometryczne wykonywane są z większą gęstością. Z powyższych powodów celowe jest wykonywanie pomiarów obu rodzajów i następnie zintegrowanie ich za pomocą metod geostatystycznych, takich jak cokriging. Zwykle jednak ze względu na małą ilość danych chemicznych tego typu integracja może być bardzo trudna. Dokładne wymodelowanie wariogramów i cross-wariogramów dla metody cokrigingu może być niemożliwe. Niniejsza praca prezentuje możliwości zastosowania metody Co_Est w celu redukcji niepewności szacowania zanieczyszczenia gleb w przypadku, gdy dostępna jest mała ilość pomiarów geochemicznych, a pomiary magnetometryczne służą jako dane uzupełniające. W tym celu wykonane zostały pomiary zanieczyszczenia gleb oraz pomiary magnetometryczne na kilku obszarach leśnych zlokalizowanych na terenie Górnośląskiego Okręgu Przemysłowego. Następnie wykonane i przeanalizowane zostały mapy rozkładów przestrzennych metodami krigingu i Co_Est.

Słowa kluczowe

EN

field magnetometry; topsoil magnetic susceptibility; heavy metals; geostatistics; data integration; Co_Est method; risk analysis

PL

magnetometria terenowa; podatność magnetyczna; metale ciężkie; geostatystyka; integracja danych; metoda Co_Est; analiza ryzyka

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 2, No. 1
• Strony: 169--174
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zawadzki J.

• Department of Informatics and Environment Quality Research, Warsaw University of Technology, Nowowiejska 20, 00-661 Warszawa

autor

Fabijańczyk P.

• Department of Informatics and Environment Quality Research, Warsaw University of Technology, Nowowiejska 20, 00-661 Warszawa

Bibliografia

• [1] Kapicka A., Petrovsky E. and Jordanova E.: Studia Geophys. Geod., 1997,41, 391-395.
• [2] Lecoanet H., Leveque F. and Segura S.: Phys. Earth Planet, 1999,115,191-204.
• [3] Magiera T.: Wykorzystanie magnetometrii do oceny zanieczyszczenia gleb i osadów jeziornych. Wyd. IPIŚ PAN, Zabrze 2004.
• [4] Schibler L., Boyko T., Ferdyn M., Gajda B., Holi S., Jordanova N., Rosler W. and MAGPROX team: Stud. Geophys. Geod., 2002,46,43-57.
• [5] Spiteri C., Kalinski V., Rosler W., Hoffman V. and Appel E.: Environ. Geolog., 2005, 49, 1-9.
• [6] Zawadzki J., Magiera T. and Strzyszcz Z.: Arch. Environ. Protect., 2004, 30(2), 71-82.
• [7] Desenfant F., Petrovsky E. and Rochette P.: Water Air Soil Pollut., 2004,152, 297-312.
• [8] Georgeaud V.M., Rochette P., Ambrosi J.P., Vandamme D. and Williamson D.: Phys. Chem. Earth, 1997, 22, 211-214.
• [9] Dearing J.A.: Environmental Magnetic Susceptibility: Using the Bartington MS2 System. Chi Publishing, Kenilworth UK 1994.
• [10] Abbaspour K.C., Schulin R., van Genuchten M.Th., and Schlappi E.: Math. Geol., 1998,30(1), 761-765.
• [11] Goovaerts P.: Geostatistics for Natural Resources Evaluation. Oxford University Press, New York 1997.
• [12] Isaaks E.H. and Srivastava R.M.: Applied Geostatistics. Oxford Uniyersity, New York 1989.