Geostatistical assessment of anthropogenic soil contamination using magnetometric measurements

• Autorzy: Zawadzki J. , Fabijańczyk P.

Warianty tytułu

PL

Geostatystyczna ocena antropogennego zanieczyszczenia gleby przy wykorzystaniu pomiarów magnetometrycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The soil contamination with heavy metals can be assessed using geochemical analysis. Apart from these expensive and time consuming-methods same rapid, simple and cheap geophysical methods can be used. One of these methods is field magne-tometry. Magnetics susceptibility is a convenient measure of determining the concentration of ferrimagnetic particles that serve as carriers of various pollutants such as heavy metals by rapid and non-destructive means. However, because of complex correlations between magnetic susceptibility and soil pollution the field magnetometry can not be considered as the universal method of soil pollution investigation. For each new area of investigation, the results should be reinterpreted taking into account not only the type of pollution but also many pedogenic, biogenic and environmental factors. In practice, it is very difficult to measure, and consider all these factors. This is why further improvement of the magnetometric method is necessary to allow the technique to be used as quantitative tool for soil pollution investigations. In particular, the interpretation of results should be improved. Geostatistical methods, which are focused on the spatial variability of a studied phenomenon, are an effective tool for field magnetometry applications and interpretation of its results. The role of the geostatistical methods in the standardization of magnetometric method was summarized. Different measurements and geostatistical modeling strategies are presented, compared and discussed. The paper includes also a case study in which the geostatistical contribution to standardization of the magnetometric method is thoroughly demonstrated. Moreover, the paper discusses practical aspects of geostatistical standardization of magnetometric methods to allow for easy use them during surveys.

PL

Potencjalne zanieczyszczenie gleby metalami ciężkimi może być badane za pomocą analiz geochemicznych. Oprócz tych drogich i czasochłonnych metod można używać szybkich, prostych i tanich metod geofizycznych. Jedną z takich metod jest magnetometria polowa. Podatność magnetyczna jest wygodną miarą określania zawartości cząstek ferrimagnetycznych, które służą jako nośniki różnego rodzaju zanieczyszczeń gleby, takich jak metale ciężkie. Pomiary podatności magnetycznej gleby są szybkie i nieniszczące. Jednakże z powodu złożonych korelacji pomiędzy podatnością magnetyczną i zanieczyszczeniem gleby magnetometria terenowa nie może być uważana jako uniwersalna metoda badania zanieczyszczenia gleby. Rezultaty badań przeprowadzonych na nowym terenie powinny być ponownie interpretowane, biorąc pod uwagę nie tylko rodzaj zanieczyszczenia, ale również wiele czynników pedogenicznych, biogennych i środowiskowych. W praktyce jest trudno zmierzyć i rozważać te czynniki. Z tego powodu, aby móc wykorzystywać metodę magnetometryczną jako ilościowe narzędzie do badania zanieczyszczenia gleb, dalsze ulepszenia tej metody są niezbędne. W szczególności powinna być poprawiona interpretacja otrzymanych rezultatów. Praca opisuje rolę metod geostatystycznych w standaryzacji magnetometrii polowej. Prezentowane, porównywane i dyskutowane są w niej strategie pomiarowe oraz geostatystycznego modelowania wyników. Praca zawiera również studium przypadku, w którym zaproponowane metody standaryzacji są szczegółowo sprawdzane. Ponadto rozważane są w niej praktyczne aspekty geostatystycznej standaryzacji pomiarów magnetometrycznych, aby umożliwić ich stosowanie w trakcie pomiarów polowych.

Słowa kluczowe

EN

field magnetometry; soil pollution; topsoil magnetic susceptibility; anthropogenic pollution; geostatistics; data integration; standardization

PL

magnetometria terenowa; zanieczyszczenie gleby; podatność magnetyczna gleb; zanieczyszczenie antropogenie; geostatystyka; integracja danych; standaryzacja

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 15, nr 12
• Strony: 1387--1395
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys.

Twórcy

autor

Zawadzki J.

autor

Fabijańczyk P.

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

Bibliografia

• [1] Journel A.G. and Huibregts C.J.: Mining Geostatistics, Academic Press, London 1978.
• [2] Isaaks E.H. and Srivastava R.M.: An Introduction to Applied Geostatistics, Oxford University Press, New York 1989.
• [3] McBratney A.B. and Webster R.: J. Soil Sci., 1986, 37, 617-639.
• [4] Deutsch C.V. and Journel A.G.: GSLIB Geostatistical Software Library and User's Guide, Oxford University Press, New York 1992.
• [5] Cressie N.A.C.: Statistics for Spatial Data, John Wiley & Sons, Inc., New York 1993.
• [6] Abbaspour K.C., Schulin R., van Genuchten M.T. and Schlappi E.: Mathem. Geolog., 1998, 30(1), 259-274.
• [7] Papritz A., Kunsch H.R. and Webster R: Mathem. Geolog., 1993, 25, 1015-1026.
• [8] Rousseew PJ. and Croux C.: Explicit scale estimators with high breakdown point, [in:] Statistical Analysis and Related Methods, (ed.) Y. Dodge, North Holland, Amsterdam 1992, pp. 77-92.
• [9] Lark R.M.: J. Soil Sci., 2002, 53, 253-270.
• [10] Magiera T.: Wykorzystanie magnetometrii do oceny zanieczyszczenia gleb i osadów jeziornych, Wyd. IPIŚ PAN, Zabrze 2004.
• [11] Strzyszcz Z. and Magiera T.: Mitteil. Deutschen Bodenkundli. Gesell., 2001, 96(2), 697-698.
• [12] Spiteri C., Kalinski V., Rosler W., Hoffman V. and Appel E.: Environ. Geolog., 2005, 49, 1-9.
• [13] Strzyszcz Z. and Bednarek R.: Mitteil. Deutschen Bodenkundl. Gesell., 2004, 103, 107-108.
• [14] Kapicka A., Petrovsky E. and lordanova E.: Studia Geophys. et Geodes., 1997, 41, 391-395.
• [15] Lecoanet H., Leveque F. and Segura S.: Phys. Earth Piane!. In., 1999, 115, 191-204.
• [16] Zawadzki J., Magiera T. and Strzyszcz Z.: Arch. Environ. Protec!., 2004, 30(2), 71-82.
• [17] Georgeaud V.M., Rochette P., Ambrosi J.P., Vandamme D. and Williamson D.: Phys. Chem. Earth, 1997, 22, 211-214.
• [18] Desenfant F., Petrovsky E. and Rochette P.: Water Air Soil Pollut., 2004, 152, 297-312.
• [19] Magiera T. and Zawadzki J..: Using of high-resolution topsoil magnetic screening for assessment oj dust deposition: comparison of forest and arable soil datasets. Environ. Monit. Assess., 2006, (published online) DOI 10. 1007/s1066 1-006-923-4.
• [20] Magiera T., Strzyszcz Z., Kapicka A. and Petrovsky E.: Geoderma, 2006, 130, 299-31 l.
• [21] Schibler L., Boyko T. et al: Stud. Geophys. et Geodes., 2002, 46, 43-57.
• [22] Dearing J.A.: Environmental Magnetic Susceptibility: Using the Bartington MS2 System. Chi Publishing, Kenilworth UK 1994.
• [23] Kapicka A., Jordanova N., Petrovsrý E. and Podrázský V.: Water Air Soil Pollut., 148, 31-44.
• [24] Goovaerts P.: Geostatistics for Natural Resources Evaluation, Oxford University Press, New York 1997.
• [25] Isaaks E.H. and Srivastava R.M.: Applied Geostatistics, Oxford University, New York 1989.