Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Magnetyzm środowiskowy : wykorzystanie zintegrowanych metod geofizycznych i geochemicznych do oceny stopnia antropopresji na obszarach historycznej działalności górniczej (konurbacja górnośląska, południowa Polska)

Szuszkiewicz Maria Magdalena, Łukasik Adam, Szuszkiewicz Marcin

Przegląd Geofizyczny

|

2020

|

Z. 3-4

155--166

PL

Głównym celem badań była ocena stopnia antropopresji na obszarach historycznej działalności górniczej w oparciu o uzyskany szczegółowy rozkład przestrzenny (pionowy i powierzchniowy) anomalii (i.e. podatności magnetycznej i gradientu składowej pionowej pola magnetycznego) oraz geochemicznych występujących w glebie (zawartości wybranych potencjalnie toksycznych pierwiastków (Ag, Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb i Zn), Fe i Mn). Uzyskane wyniki badań pokazują, iż wieloletnia, historyczna działalność górnicza prowadzona w rejonie badań skutkuje obecnością w glebie rozmaitych artefaktów (np. śruby, gwoździe, nakrętki, pręty, żużel, cegły oraz węgiel drzewny), przede wszystkim związanych bezpośrednio bądź pośrednio z wydobywanymi rudami metali (Ag, Fe, Zn czy Pb). Anomalie, zarówno podatności magnetycznej, jak i gradientu składowej pionowej pola magnetycznego, występujące w glebach badanych obszarów są efektem współwystępowania artefaktów i technogenicznych cząstek magnetycznych. Przy czym, w oparciu o wyliczone wartości współczynnika przekształcenia, należy podkreślić, że dominującym źródłem tych anomalii są artefakty i przekształcenia terenu związane z historyczną eksploatacją występujących na badanych obszarach rud metali. Ponadto, z punktu widzenia badań podstawowych, interesujące są wyniki pomiarów częstotliwościowej zależności podatności magnetycznej (powyżej 5%), które związane były z próbkami gleby, gdzie stwierdzono obecność węgli drzewnych, co wymaga dogłębnego przeanalizowania i dodatkowych specjalistycznych pomiarów magnetycznych, przed wyciągnięciem dalszych wniosków.

EN

The main project objective was to assess the anthropopressure degree in the areas located in the historical mining activity regions, on the basis of the results obtained in detailed spatial distribution (vertical and surface) of the magnetic (i.e. magnetic susceptibility and gradient of the vertical magnetic ﬁeld component) as well as geochemical (concentration of characteristic Potentially Toxic Elements (Ag, Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn), Fe and Mn) anomalies in soil.The results show that the long-term historical mining activity has had a significant influence on the presence of various magnetic artefacts (e.g. metal scraps: screws, nails, twigs; slags; bricks; and charcoal particles) related to the metal bearing ore mining (Ag, Fe, Pb or Zn). The studied magnetometeric and gradiometric anomalies occur in the soil are effect of co-occurrence artefacts and technogenic magnetic particles. However, values of the Topsoil Transformation Factor, indicating artefacts as the predominant source of the studied anomalies and the post-exploitation land transformations of the soil. Moreover, in terms of basic research, unexpected were results of the frequency-dependent magnetic susceptibility measurements (above 5%) related to soil samples characterised by the presence of charcoal particles, but this needs to be veriﬁed.

2

Magnetyzm środowiskowy : rodzaje wzbogacenia magnetycznego na przykładzie gleby inicjalnej skalistej i rankera

Szuszkiewicz Marcin, Łukasik Adam, Szuszkiewicz Maria Magdalena

Przegląd Geofizyczny

|

2020

|

Z. 3-4

139--153

PL

Celem niniejszej pracy było scharakteryzowanie źródeł pochodzenia cząstek magnetycznych na przykładzie gleby inicjalnej skalistej i rankera. Analiza rozkładów pionowych wybranych parametrów magnetycznych i geochemicznych prowadzona była w trzech profilach glebowych wytworzonych z/na różnym podłożu skalnym (serpentynicie, amfibolicie i granitoidzie). Prezentowane badania oparte zostały o wykorzystanie wybranych parametrów magnetycznych: podatność magnetyczna (χ) i jej zależność częstotliwościowa (χfd), wspartych przez analizy geochemiczne (określenie zawartości wybranych potencjalnie toksycznych pierwiastków (PTEs: Pb i Zn) oraz Fe, a także zastosowanie wskaźnika geoakumulacji (Igeo). Wyniki wskazują na wertykalną zmienność wartości χ w profilach glebowych, która także odzwierciedla stopień zmienności pozostałych parametrów. W przypadku geogenicznego wzbogacenia magnetycznego wysoka wartość podatności magnetycznej w poziomie mineralnym (przejściowym) AC wskazuje na dominującą rolę procesów wietrzenia i redystrybucji ferrimagnetycznych minerałów z podłoża skalnego (poziomu R) do wierzchnich poziomów gleby. Natomiast, pedogeniczne wzbogacenie magnetyczne związane było z podpoziomem organicznym Ofh, gdzie stwierdzona została obecność superparamagnetycznych cząstek. W odniesieniu do profilu wytworzonego z granitu, magnetyczny i geochemiczny sygnał w wierzchnim poziomie mineralnym (Ah) jest efektem wzbogacenia w technogeniczne cząstki magnetyczne (TMPs).

EN

The primary aim of this study was to characterize the origin and nature of magnetic particles on the example of Lithosol and Ranker. Analyses of the vertical distribution of selected magnetic and geochemical parameters were conducted in three different soil profiles developed on various bedrock to describe the local conditions and factors affecting magnetic enhancement. Examined soil profiles represent two type of soils (one Brown Ranker and two Lithosol) developed from igneous – plutonic (granitoid) and metamorphic (amphibolite and serpentinite) rocks, respectively. The measured magnetic parameters include: volume (κ) and mass magnetic susceptibility (χ) as well as frequencydependent of magnetic susceptibility (χfd). Moreover, magnetic data were supported by geochemical measurement of the selected Potentially Toxic Elements (PTEs: Pb and Zn) and Fe content, and quantification of soil pollution parameter (i.e. Geoaccumulation Index – Igeo). The results show that the vertical variability of χ values in soil profiles results also in a high variability of other presented ‘parameters’. In the case of geogenic magnetic enhancement, the high magnetic susceptibility values measured in mineral (transitional) horizon AC indicated the predominant role of weathering processes together with the redistribution of ferrimagnetic minerals from bedrock (i.e. R horizon) to the topsoil. Whereas, the pedogenic magnetic enhancement was related to organic subhorizon Oea (in soil profile developed on amphibolite) and reflects the occurrence of ultra-fine superparamagnetic particles. Magnetic and geochemical signal in the topsoil horizon (i.e. Ah) of profile developed from granite cause the enhancement of Technogenic Magnetic Particles (TMPs), i.e. the increment of χ is accompanied with the high concentration of iron, lead and zinc.

3

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

Łukasik Adam, Szuszkiewicz Maria Magdalena, Szuszkiewicz Marcin

Przegląd Geofizyczny

|

2020

|

Z. 3-4

167--177

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.

4

Investigation of the magnetic properties of soils in the Cisna-Wetlina Landscape Park

Gonet T., Wojas A.

Geology, Geophysics and Environment

|

2016

|

Vol. 42, no. 1

7--18

EN

A magnetic study of 16 samples of topsoil and 2 soil profiles (11 samples) in the area of Cisna-Wetlina Landscape Park was carried out. The whole collection of the samples represents typical Carpathian soils – brown and sour. Magnetic susceptibility, frequency, dependence of magnetic susceptibility, temperature dependence of magnetic susceptibility, thermal decay of saturation, isothermal remanent magnetization, parameters of hysteresis loop and anhysteretic remanent magnetization of the samples were measured in a laboratory. Mass magnetic susceptibility of topsoil specimens is below 40∙10−8 m3 ∙kg−1, which indicates that the investigated area is probably not polluted currently. The study of the samples from two soil profiles reveals a slight enhancement of magnetic susceptibility in the upper horizons, presumably related to natural processes. The temperature dependence of magnetic susceptibility and saturation isothermal remanence of four soil samples show that the presence of iron sulphide minerals (pyrrhotite) and maghemite is associated with hematite. The occurrence of other iron sulphide minerals in the soil is also possible. The saturation isothermal remanence curves do not confirm the presence of magnetite. Studies of the hysteresis loop reveal a significant role of paramagnetics among magnetic minerals occurring in the samples. Hysteresis parameters (coercive force, coercivity of remanence, saturation magnetization, isothermal remanent magnetization) and anhysteretic remanent susceptibility allowed the authors to evaluate the grain size distribution and reveal the presence of pseudo-single domain (PSD) grains.

5

Magnetometry as a Tool to Estimate the Pollution of Marine Environment Around Small Shipwrecks (Gulf of Gdańsk) – Preliminary Results

Gwizdała M., Jeleńska M., Łęczyński L.

Acta Geophysica

|

2016

|

Vol. 64, no. 5

1691--1702

EN

Magnetic properties of deposits around the shipwrecks (“Munin” and “Abille”) in the Gulf of Gdańsk were investigated. Values of magnetic susceptibility (χ) are relatively low; however, they reveal significant differences between investigated sites. The values of χ around “Abille” wreck were 5-8×10-8 m3 /kg. Around “Munin” wreck results were more diversified reaching value of χ between 3.07×10-8m3 /kg and 12.92×10-8 m3 /kg. The spatial variability of χ coincided with near-bottom water currents distribution in the Gulf of Gdańsk. Magnetic minerals were identified by thermomagnetic analysis. Around “Abille” wreck we have found magnetite with small amount of maghemite or hematite. The “Munin” sediments include only one magnetic phase; in several samples it is magnetite, in the others – maghemite. Day–Dunlop plot shows that “Abille” set is shifted towards lower magnetization ratio and higher coercivity ratio. The correlation between the distribution of χ and hydrodynamic condition around shipwrecks allows to determine the direction of contaminant transport.

6

Parametry magnetyczne jako wskaźnik procesów zachodzących w czarnoziemie zdegradowanym uformowanym na miechowskim płacie lessowym

Dytłow S. K., Górka-Kostrubiec B.

Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska

|

2014

|

Vol. 23, No. 2

170--184

PL

Praca miała na celu przedstawienie zmian parametrów magnetycznych i glebowych, które charakteryzują procesy zachodzące w czarnoziemie zdegradowanym uformowanym na płacie lessowym z okolic Miechowa. Do badań zastosowano magnetometrię glebową oraz metody pomiaru odczynu pH, strat po prażeniu i zawartości węglanów w glebie. W pracy wykorzystano parametry pętli histerezy oraz parametry zależne od temperatury: SIRM(T) i κ(T), do identyfikacji minerałów magnetycznych obecnych w profilu glebowym. Podatność magnetyczna oraz jej zależność od częstotliwości była użyta jako wskaźnik wzbogacenia poziomów glebowych w frakcję cząstek magnetycznych powstałych w procesie pedogenezy. Stwierdzono, że poziomy A i ABbr(Bt) mają podobne wartości parametrów magnetycznych χ, χARM i χfd%. Poziomy A i ABbr(Bt) są wzbogacone w silnie magnetycznie tlenki żelaza (maghemit) o małych wartościach koercji magnetycznej. Skała macierzysta (badany płat lessów z okolic Miechowa) zawiera hematyt o słabym namagnesowaniu i silnej koercji magnetycznej. Duże wzbogacenie magnetyczne w poziomach A i ABbr(Bt) jest związane z wysoką zawartością materii organicznej w górnych poziomach glebowych, dla których parametr strat przy prażeniu wskazywał na 8–10-procentowym udział materii organicznej.

EN

The aim of this paper is to present the changes in magnetic and soil parameters that characterize the processes occurring in the degraded chernozem formed in loess from Miechow area. The study used magnetic properties of soil and the method of measuring reactivity pH, loss on ignition and carbonate content in the soil. The A and ABbr(Bt) horizons have similar values of the magnetic parameters: χ, χARM and χfd%. Both horizons [A and ABbr(Bt)] are enriched in strongly magnetic iron oxides (maghemit) with low values of magnetic coercivity. A parent rock (loess from the Miechow area) contains hematite with low magnetization and high magnetic coercivity. In the study the parameters of hysteresis loop and the temperature-dependent parameter: SIRM(T) and κ(T) were used to identify the magnetic minerals present in the soil profile. Magnetic susceptibility and its dependence on frequency were used to identify the enrichment of soil horizons in the fraction of magnetic particles formed during pedogenesis. Large magnetic enrichment in horizons A and ABbr(Bt) is associated with a high content of organic matter in the upper levels of the soil, for which the parameter of loss on ignition point to 8–10% of the organic matter.

7

Magnetic signature of indoor air pollution: household dust study

Górka-Kostrubiec B., Jeleńska M., Król E.

Acta Geophysica

|

2014

|

Vol. 62, no. 6

1478--1503

EN

The combination of magnetic and geochemical methods was used to determine the mineralogy, grain size and domain structure of magnetic particles in indoor dust collected in 195 sites in Warsaw, Poland. Data show an asymmetric distribution of magnetic susceptibility (χ) in the wide range of 20-1514 × 10-8 m³ kg–1. Comparison of magnetic parameters shows that the internal dust contains outside pollution characteristic for air and soil. More than 90% of indoor dust samples were characterized by roughly uniform magnetic mineralogy, typical for fine grained magnetite (diameter of 0.2-5 μm), and grain size between pseudo-singledomain and small multi-domain with small contribution of superparamagnetic particles (~10%). Samples with χ larger than 220 × 10–8 m³ kg–1 contain mainly magnetite and an anthropogenic metallic Fe with TC > 700°C. The indoor dust contains, characteristic for the urban areas, spherical magnetic particles originated from fossil fuel combustion processes and mixture of irregular angular iron-oxides grains containing other elements, including Na, Ca, Al, Si, K, S, Mn, Cl, and Mg.

8

Wpływ zanieczyszczeń metalurgicznych na charakterystyki magnetyczne czarnoziemów

Hasso-Agopsowicz A., Jeleńska M., Wicik B.

Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska

|

2006

|

Vol. 15, No. 1

103--113

EN

The pollutants, that are widely emitted to the environment by metallurgy, energetic industry or transport, are strongly magnetic. In consequence. magnetic measurements can be applied to investigate soil contamination. This study takes into consideration the influence of pedogenic processes on values and distribution of magnetic parameters along northem (Polish) and Southern (Ukrainian) chemozem profiles, developed in different climatic zones. The impact of metallurgical dust on the soil contamination was evaluated in polluted chemozem profiles by the comparison to their unpolluted counterparts. Magnetic investigations were complemented by chemical analysis of iron and organic carbon content. Magnetic characteristics of unpolluted profiles reveal the similarity of pedogenic processes accompanying the development of investigated soils. In both areas, the ferrimagnetic fraction (magnetite and/or maghemite) dominates in the surface soil and reflects in the elevated susceptibility (χ) and suppressed remanence coercivity (Hcr) values in comparison to those observed in loess, where antiferromagnetic hematite and paramagnetic minerals prevail. Although, due to the lower iron content in northem chemozems, the Polish chemozem is about half as magnetic as its Ukrainian counterpart, the ratios of soil susceptibility to the susceptibility of loess, χ/χc, representing their natural enrichment in ferrimagnetic fraction with respect to the available Fe supply, varies in a narrow range. Low temperature susceptibility changes κ(T) demonstrate the difference in granulity of magnetic fraction: presence of strongly magnetic superparamagnetic fraction in the surface soil of southem chemozem , and the single domain grains in the surface 10 cm layer and superparamagnetic fraction at a depth of 40 cm in northern chemozem. The nonstochiometric magnetite occurs all along the Polish profile, whereas in the Ukrainian soil the maghemite is observed. These differences can be ascribed to the impaired aeration and inereased precipitation in Polish climate. Contaminated profiles display significant inerease of susceptibility in the uppermost 40-cm layer that express in considerably inereased χ/χc ratio. Thermomagnetic analyses reveal the dominance of stochiometric multidomain magnetite in this layer, characteristic for the industrialny-derived magnetic minerals. Also the significant decrease of the anhisteretic remanence to saturation remanence ratio (ARM/SIRM < 1,5%) confirms the substantial share o f coarse-grained magnetic fraction in the uppersoil of polluted profiles. Slightly inereased χ values (and organic matter content) to a depth of about 140 cm, in comparison to unpolluted counterparts, suggest the penetration o f Fe-humic complexes into the depth of soil caused by the soil degradation process. The results demonstrate that magnetic parameters reflects processes occurring in the surface as well as in whole soil profiles. Therefore, magnetic analysis can be successfully implemented to monitor the changes in soil under the influence of various environmental factors, including pollution, and to assess the impact of rapid and unsustainable industrialization on the environment.