Modelowanie zmienności przestrzennej podatności magnetycznej gleb na obszarze Górnośląskiego Okręgu Przemysłowego

• Autorzy: Zawadzki J. , Fabijańczyk P.

Warianty tytułu

EN

Modeling the spatial variability of soils magnetic susceptibility in the area of Upper Silesian Industrial Area

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Pomiary zmiany podatności magnetycznej spowodowane depozycjami pyłowymi pochodzenia antropogennego są wykorzystywane do szybkiej oceny zanieczyszczenia gleb. W celu planowania sposobu wykonania pojedynczego pomiaru oraz całej kampanii pomiarowej, a także podczas opracowywania wyników są wykorzystane metody geostatystyczne. Niniejszy artykuł prezentuje analizę zmienności przestrzennej podatności magnetycznej górnej warstwy gleb Górnośląskiego Okręgu Przemysłowego (GOP). W tym celu wykorzystano wartości podatności magnetycznej objętościowej (K) zmierzonej bezpośrednio w terenie, na kilku obszarach zlokalizowanych na terenie GOP, jak również podatności magnetycznej właściwej (x) zmierzonej w laboratorium, dla próbek zebranych z tych obszarów. Badane obszary zostały opróbkowane z różną gęstością, co pozwoliło na wyznaczenie różnych skal zmienności przestrzennej. Wyniki badań pokazują, że podatność magnetyczną gleb GOP cechuje kilka skal zmienności, poczynając od skali lokalnej aż do skali regionalnej. Na podstawie wyznaczonych miar zmienności przestrzennej określono cztery typowe zakresy zmienności równe: 35, 850 m oraz 5 i 12 km, z błędem średnim około 20%. Zasięg zmienności, wynoszący 12 m, można odnieść do warunków regionalnych (skali regionalnej), natomiast mniejsze zasięgi zmienności do warunków lokalnych (skali lokalnej).

EN

Measurements magnetic susceptibility changes caused by industrial airborne particulate deposition of anthropogenic origin, are used for the quick assessment of potential soil contamination with heavy metals. Geostatistical methods are useful to plan ways of individual measurement and the whole measuring campaign as well as to work out the results. This study presents the analysis of spatial variability of magnetic susceptibility of top soil layers of the Upper Silesia Industrial Area (USIA). For this purpose the values of magnetic susceptibility have been measured both in field, ie on a few sites located within USIA and in laboratories on soil samples taken from this region. The study areas have been sampled out with a varied density, which allowed for the designation of scales of spatial variability. The study shows that magnetic susceptibility of soils of USIA is characterized by a few scales of variability ranging from the local to the regional one. Four ranges of variability have been designated: 35, 850 m. 5 and 12 kin with the standard deviation of about 20%. The range of variability of 12 kilometers refers to the regional conditions (the regional scale), whereas the smaller ranges correspond to the local conditions (the local scale).

Słowa kluczowe

PL

magnetometria terenowa; podatność magnetyczna gleb; metale ciężkie; semiwariogram; zmienność przestrzenna; geostatystyka

EN

magnetic susceptibility; field magnetometry; spatial variability; semi-variance; soils; heavy metals; geostatistics

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Chemia i Inżynieria Ekologiczna
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 14, nr S3
• Strony: 379--391
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zawadzki J.

autor

Fabijańczyk P.

• Instytut Systemów Inżynierii Środowiska, Politechnika Warszawska, ul. Nowowiejska 20, 00-661 Warszawa, tel. [phone],

Bibliografia

• [1] Strzyszcz Z.: Ferromagnetic properties of forest soils being under influence of industrial pullution. Air pollution and forest decline. Proc. 14th Int. Meeting for Specialist in Air Pollution Effects on Forest Ecosystems. IUFRO, Interlaken 1989, 201-207.
• [2] Strzyszcz Z.: Mngnetic susceptiblility of soils in the areas influenced by industrial emission [w:] Soil Monitoring, (eds.) R. Schulin, A. Desaules. Birkhauser Verlag, 1993, 155-269.
• [3] Georgeaud V.M., Rochette P.. Ambrosi J.P., Vandamme D. i 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.
• [4] Hanesch M. i Scholger R.: Mapping of heavy metal loadings in soils by means of magnetic susceptibility measurements. Environ. Geol., 2002, 42(8), 857-870.
• [5] Strzyszcz Z. i Magiera T.: Heavy metal contamination and magnetic susceptibility in soils of southern Poland. Phys. Chem. Earth, 1998, 23, 1127-1131.
• [6] Strzyszcz Z. i Magiera T.: Cliemical and mineralogical composition of some ferrimagnetic minerals occuring in industrial dusts and contaminated soils. Mitteilungen der Deutschen Bodenkundlischen Gesellschaft, 2001, 96(2), 697-698.
• [7] Strzyszcz Z., Magiera T. i Heller F.: The influence of industrial emissions on the magnetic susceptibility of soils in Upper Silesia Studia Geoph. et Geod., 1996, 40, 276-286.
• [8] Zawadzki J., Magiera T. i Strzyszez 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.
• [9] Magiera T., Lis J., Nawrocki J. i Strzyszcz Z.: Podatność magnetyczna gleb Polski. PIG Warszawa 2002.
• [10] Magiera T., Strzyszcz Z., Ferdyn M., Gajda B. i MAGPROX team: Screening of Anthropogenic Dust Pollutions in Topsoil by Using Magnetic Proxies [w:] Enviromnental Engineering Studies, (eds.) Pawlowski A. et al. Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York 2003, 399-407.
• [11] Lis J. i Pasieczna A.: Atlas Geochemiczny Polski. Państwowy Instytut Geologiczny, Warszawa 1995.
• [12] Magiera T.: Wykorzystanie magnetometrii do oceny zanieczyszczenia gleb i osadów jeziornych. IPIŚ PAN, Zabrze 2004.
• [13] Goovaerts P.: Geostatistics for Natural Resources Evaluation. Oxford University Press. New York 1997.
• [14] Rouhani S., Srivastava R., Desbarats A., Cromer M. i Johnson A.: Geostatistics for Environmental and Geotechnical Applications. STP 1283, West Conshohocken 1996.
• [15] Journel A.G. i Huijbregts C.J.: Mining Geostatistics. Academic Press, London 1978.
• [16] Isaaks E.H. i Srivastava R.M.: Applied Geostatistics. Oxford University, New York 1989.
• [17] Gringarten E. i Clayton V.: Deutsch Teacher's Aide Vnriogram Interpretation and Modeling. Math. Geol., 2001, 33(4), 507-534.
• [18] Zawadzki J. Gcostatistical methods for continuity correlation evaluation: Studies nf Fe, Pb and Zn concentrations in soil. Eng. Protect. Environ., 2002,3-4,369-391.
• [19] McBratney A. B. i Webster R.: Choosing function for semivariograms of soil properties and fitting them to sampling estimates. J. Soil Sci., 1986, 37, 617-639.
• [20] Wackernagel H.: Principal component analysis for autocorrelated data: a geostatistical perspective. Technical Report N-22/98/G, Paris 1998.