Geostatistical assessment of anthropogenic soil contamination using magnetometric measurements

• Autorzy: Zawadzki J. , Fabijańczyk P.

Warianty tytułu

PL

Geostatystyczne szacowanie zanieczyszczenia gleb za pomocą pomiarów magnetometrycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The potential soil contamination with heavy metals can be assessed using geochemical analysis. Apart from these expensive and time consuming-methods some rapid, simple and cheap geophysical methods can be used. One of these methods is field magnetometry. Magnetic 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 inwestigation, 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 magnetometrie method is necessary to allow the technique to be used as quantitative tool for soil pollution investigations. In particular, the mterpretation 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. This paper describes the role of the geostatistical methods in the standardization of field magnetometry. Different measurement 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 magnetometrie method is thoroughly demonstrated. Moreover, the paper discusses practical aspects of geostatistical standardization of magnetometrie methods to allow for easy use them during surveys.

PL

Potencjalne zanieczyszczenie gleb metalami ciężkimi może być analizowane z wykorzystaniem analiz geochemicznych. Jednak, oprócz tych drogich i skomplikowanych metod, możliwe jest zastosowanie prostych i tanich metod geofizycznych. Jedną z takich metod jest magnetometria terenowa. Podatność magnetyczna jest wielkością pozwalającą na określanie zawartości cząstek ferrimagnetycznych, których występowaniu towarzyszy często występowanie m.in. metali ciężkich. Ze względu na skomplikowany charakter zależności pomiędzy podatnością magnetyczną a zanieczyszczeniem gleby magnetometria terenowa nie zawsze jest metodą uniwersalną. Dla każdego badanego obszaru, rezultaty pomiarów powinny być interpretowane indywidualnie w zależności od wielu czynników glebowych, biologicznych i środowiskowych. W praktyce często bardzo trudne jest zmierzenie tych czynników, z tego względu konieczny jest dalszy rozwój metody magnetometrycznej, tak aby mogła być metodą ilościową. Dotyczy to zwłaszcza interpretacji wyników pomiarów. Metody geostatystyczne, które skupiają się na przestrzennym charakterze badanego zjawiska, pozwalają na efektywne wykorzystanie metody magnetometrycznej i interpretację rezultatów. Niniejsza publikacja prezentuje rolę metod geostatystycznych w standaryzacji magnetometrii terenowej. Zaprezentowane i przedyskutowane zostały różne schematy pomiarowe oraz geostatystyczne metody ich interpretacji. Artykuł prezentuje także zastosowanie metod geostatystycznych na wybranym przykładzie.

Słowa kluczowe

EN

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

PL

magnetometria terenowa; zanieczyszczenie gleby; podatność magnetyczna; zanieczyszczenie antropogenne; geostatyka; integracja danych; standaryzacja

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 2, No. 1
• Strony: 161--168
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys.

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] Goovaerts P.: Geostatistics for Natural Resources Evaluation. Oxford University Press, New York 1997.
• [2] Journel A. G. and Huibregts C. J.: Mining Geostatistics. Academic Press, London 1978.
• [3] Cressie N.A.C.: Statistics for Spatial Data. John Wiley & Sons, Inc., New York 1993.
• [4] Isaaks E.H. and Srivastava R.M.: An Introduction to Applied Geostatistics. Oxford University Press, New York, 1989.
• [5] Isaaks E.H. and Srivastava R.M.: Applied Geostatistics. Oxford University, New York 1989.
• [6] Magiera T.: Wykorzystanie magnetometrii do oceny zanieczyszczenia gleb i osadów jeziornych. Wyd. IPIŚ PAN, Zabrze 2004.
• [7] Lecoanet H., Leveque F. and Segura S.: Phys. Earth Planet. H., 1999,115,191-204.
• [8] Schibler L., Boyko T., Ferdyn M., Gajda B., Holi S., Jordanova N., Rosler W. and MAGPROX team.: Stud. Geophys. Geod., 2002,46,43-57.
• [9] Strzyszcz Z. and Magiera T.: Mitteilun. Deutschen Bodenkundli. Ges., 2001,96(2), 697-698.
• [10] Georgeaud V.M., Rochette P., Ambrosi J.P., Yandamme D. and Williamson D.: Phys. Chem. Earth, 1997, 22,211-214.
• [11] Spiteri C., Kalinski V., Rosler W., Hoffman V. and Appel E.: Environ. Geolog., 2005, 49, 1-9.
• [12] Zawadzki J., Magiera T. and Strzyszcz Z.: Arch. Environ. Protect., 2004,30(2), 71-82.
• [13] McBratney A.B. and Webster R.: J. Soil Sci., 1986,37, 617-639.
• [14] Abbaspour K.C., Schulin R., van Genuchten M.Th., Schlappi E.: Math. Geolog., 1998,30(1), 761-765.
• [15] Lark R.M.: Eur. J. Soil Sci., 2002, 53, 253-270.
• [16] Papritz A., Kunsch H.R. and Webster R.: Math. Geolog., 1993, 25, 1015-1026.
• [17] Dearing J.A.: Environmental Magnetic Susceptibility: Using the Bartington MS2 System. Chi Publishing, Kenilworth UK 1994.
• [18] Kapicka A., Petnwsky E. and Jordanova E.: Studia Geophys. et Geod., 1997, 41, 391-395.