Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Mapping Soil Clay Content and Hydraulic Properties over an Agricultural Semiarid Plain Using Remote Sensing and Interpolation Techniques

Nassah Houda, Younes Fakir, Salah Erraki, Said Khabba, Bernard Mougenot

Ecological Engineering & Environmental Technology

|

2024

|

Vol. 25, iss. 1

164--179

EN

Clay content is an important parameter governing hydrodynamics property of soils and consequently crucial to environmental management and agricultural development. The present study aims to use the textural middle infrared index (MID index) product of Landsat-8 Operational Land Images to map clay content over the Haouz plain (Central Morocco). The clay content was mapped at 30 m grid spatial resolution based on the relationship between the MID index and a large set of soil samples. Over the areas covered by green vegetation, the clay content was predicted using the ordinary cokriging technique. Then, this information was used to derive soil hydraulic properties such as the field capacity (θfc), the wilting point (θwp) and the saturated hydraulic conductivity (Ksat) by using different pedotransfer functions. The validation of the maps was performed by using independent soil samples and measurements. The results showed that the clay content is significantly correlated to MID index. The ordinary cokriging improved mapping of clay content over the Haouz plain (R2= 0.70, RMSE = 3.5%). The obtained maps of θfc, θwp and Ksat revealed a good correlation between the simulated values and the measured values.

2

Identification and quantification of selected factors determining soil compression by tractors of weights with single wheels and dual wheels

Błaszkiewicz Zbigniew

Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering

|

2019

|

Vol. 64, nr 1

4--12

EN

Excessive soil compaction caused by agricultural tractors during plant production processes results in a considerable risk of reduced crop yields, increased erosion processes, greater input of energy in tillage and increased CO2 emission to the atmosphere. As a consequence we observe a threat of degradation in Luvisols found over a considerable area in the Polish Plain and the North European Plain. In-situ studies made it possible to identify and quantify selected factors determining soil density in loamy sand at a depth of max. 0.4 m in wheel tracks of tractors weighing from 19 to 72 kN with single standard wheels and with dual wheels. Analyses were conducted during the first passage over soil loosened during ploughing. It was generally shown that at a lower initial soil density in the topsoil tractors with both driving systems cause greater density increments and lower soil density than in the hardpan. Tractors with dual wheels exert much lesser pressure and cause soil density by approx. 0.1 g·cm-3 lower in the topsoil and by approx. 0.06 g·cm-3 in the hardpan than it is the case for tractors with single wheels. Tractors varying in their weight cause similar soil densities in the topsoil, while in the hardpan heavier tractors cause greater soil densities than light tractors. Generally, tractors with single wheels compress the soil in the topsoil layer to 45 up to 65% of compressibility, while tractors with dual wheels do it to approx. 26 up to 49% of compressibility, respectively.

PL

Nadmierne zagęszczanie gleb ciągnikami rolniczymi w produkcji roślinnej powoduje znaczne ryzyko obniżenia plonowania roślin uprawnych, wzmożenia procesów erozyjnych, wzrostu energii na uprawę i zwiększenia emisji CO2 do atmosfery. W konsekwencji występuje zagrożenie degradacją gleb Luvisol występujących na znacznym obszarze Niżu Środkowopolskiego i Niżu Środkowoeuropejskiego. W badaniach polowych dokonano identyfikacji i kwantyfikacji wybranych czynników determinujących gęstość gleby - piasek gliniasty - na głębokości do 0,4 m w koleinach ciągników o ciężarach od 19 do 72 kN z pojedynczymi kołami standardowymi i z kołami dodatkowymi. Badania wykonano podczas pierwszego przejazdu na glebie spulchnionej podczas orki. Wykazano ogólnie, że przy niższej początkowej gęstości gleby w warstwie ornej ciągniki z obydwoma systemami jezdnymi powodują wyższe przyrosty gęstości gleby i niższe gęstości gleby niż w podeszwie płużnej. Ciągniki z kołami dodatkowymi wywierają znacznie mniejsze naciski i powodują mniejsze gęstości gleby średnio o ok. 0,1 g·cm-3 w warstwie ornej i o ok. 0,06 g·cm-3 w podeszwie płużnej niż ciągniki z kołami pojedynczymi. Ciągniki o różnych ciężarach powodują podobne gęstości gleby w warstwie ornej, a w podeszwie płużnej ciągniki cięższe powodują większe gęstości gleby niż ciągniki lekkie. Ogólnie ciągniki z kołami pojedynczymi zgęszczają glebę w warstwie ornej od 45 do 65% potencjału zgęszczenia, a ciągniki z kołami dodatkowymi w ok. 26 do 49% tego potencjału.

3

Securing Topsoil for Rehabilitation Using Fly Ash in Open-Cast Coal Mines: Effects of Fly Ash on Plant Growth

Matsumoto Shinji, Hamanaka Akihiro, Murakami Kaito, Shimada Hideki, Sasaoka Takashi

Inżynieria Mineralna

|

2019

|

R. 21, nr 1

13--18

EN

Rehabilitation is an important stage in mining operations for environmental conservation. However, the shortage of topsoil makes it difficult to achieve rehabilitation in open-cast coal mines. Securing topsoil by mixing soil with fly ash (FA), which is treated as an industrial waste, is expected to solve this issue in coal mines. While mixing soil with FA makes it possible to secure the topsoil and treat industrial waste simultaneously, the high alkalinity of FA and the dissolution of heavy metals from FA may inhibit plant growth. This study investigated the effects of FA in the topsoil on plant growth via vegetation tests with simulated topsoil mixed with FA using Acacia mangium, a species of flowering tree: the FA mixing ratios were set to 0%, 20%, 40%, 60%, and 100%. The growth of Acacia mangium was inhibited with increasing FA mixing ratio, especially from 60% to 80%. However, the growth rate of Acacia mangium in an FA mixing ratio of 100% was nearly comparable to that in a mixing ratio of 40%. Furthermore, there were no effects of the physical characteristics and pH conditions in the topsoil on the plant growth at any of the mixing ratios; meanwhi- le, the accumulated concentration of Al in the plant body increased significantly at an FA mixing ratio of 60%–80%. This suggests that the accumulation of Al, which inhibits plant growth, including root growth and its functions, in the plant body inhibited the growth of Acacia mangium. Therefore, the most important aspect in terms of rehabilitation concerning the use of FA for securing topsoil is not the mixing ratio of FA but the amount of Al in the FA and the accumulation of Al in the plant body.

PL

Rekultywacja jest ważnym etapem w eksploatacji górniczej wzakresie ochrony środowiska. Brak wierzchniej warstwy gleby utrudnia osiągnięcie efektu rekultywacji w kopalniach odkrywkowych. Oczekuje się, że zabezpieczenie wierzchniej warstwy gleby przez zmieszanie gleby z popiołem lotnym (FA), który jest traktowany jako odpad przemysłowy, rozwiąże ten problem w odkrywkowych kopalniach węgla. Podczas mieszania gleby z FA możliwe jest jednoczesne zabezpieczenie wierzchniej warstwy gleby i utylizacja odpadów przemysłowych. Jednak wysoka alkaliczność FA i rozpuszczanie metali ciężkich z FA może hamować wzrost roślin. W artykule przedstawiono wpływ dodatku FA do wierzchniej warstwy gleby na wzrost roślin poprzez testy roślinności z symulowaną wierzchnią warstwą gleby zmieszaną z FA przy użyciu Acacia mangium i gatunków drzew kwitnących. Proporcje mieszanek FA zostały określone na 0%, 20%, 40%, 60% i 100%. Wzrost Acacia Mangium był hamowany wraz ze wzrostem zawartości FA, zwłaszcza od 60% do 80%. Jednak tempo wzrostu w mieszance FA w proporcji 40% było praktycznie takie jak bez dodatku FA. Ponadto nie zaobserwowano wpływu właściwości fizycznych i warunków pH w wierzchniej warstwie gleby na wzrost roślin w żadnej mieszance. Oznacza to, że skumulowane stężenie Al w roślinie znacznie wzrosło dla mieszanek z dodatkiem FA 60% -80%. Sugeruje to, że nagromadzenie Al, które hamuje wzrost roślin, w tym wzrost korzeni i jego funkcje, w organizmie rośliny hamuje wzrost Acacia Mangium. Dlatego najważniejszym aspektem rekultywacji z zastosowaniem FA do zabezpieczania wierzchniej warstwy gleby nie jest wielkość dodatku FA, lecz ilość Al w FA i akumulacja Al w roślinie.

4

Phase Composition of Urban Soils by X-Ray Diffraction and Mössbauer Spectroscopy Analysis

Kierlik P., Hanc-Kuczkowska A., Męczyński R., Matuła I., Dercz G.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2019

|

Vol. 64, iss. 3

1029--1032

EN

The main purpose of this study was to identify the mineral composition of soil sample taken from the upper layer of topsoil. High absorption of chemical substance is a characteristic for humus-organic layer of topsoil. The source of those substance could be a pollutant emitted to the atmosphere by human activity. The research area includes Upper Silesia region, which is the most industrial region of Poland. In the present study, the phase composition of the top soil separates were analyzed by using X-raydiffraction and Mössbauer spectroscopy. X-ray diffraction analysis revealed the presence of seven mineral phases in the material magnetic separated by lower current (quartz, illite, kaolinite, Fe3+ oxides, hematite, magnetite and pyrite). In case of higher current were identified four phases (quartz, muscovite, kaolinite and K0.94 Na0.06 (AlSi3 O8 )). Mössbauer spectroscopy was used for an extensive analysis of iron-containing phases (pyrrhotite, magnetite, aluminosilicate oxides with Fe3+ and kaolinite/Fe2+ silicate).

5

Pine bark as indicator of selected anthropogenic pollutants

Chrzan Anna, Marko-Worłowska Maria

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2018

|

Vol. 25, nr 2

153--165

EN

Environmental monitoring of potentially toxic trace elements is important to control their concentrations in the environment. The suitability of bark and topsoil for monitoring of these heavy metals and acidifying gases pollution was investigated. Concentrations of Pb, Cd, Ni were determined in topsoil and in samples of necrotic bark of Pinus sylvestris L. collected along transects around the Skawina industry center and in parts of Bielansko-Tyniecki Landscape Park in Krakow. After comparing the concentration of heavy metals and pH value in pine bark with topsoil, it was observed that topsoil is better biomonitor for lead and nickel than bark of Pinus sylvestris and that bark appear to be suitable bioindicator of atmospheric deposition only for cadmium and acidifying components. The results obtained confirm the negative impact of aluminium work, power plant and transport on quality and number of environmental pollutants at the sites situated near these industries and road with intensive traffic. Therefore, the constant monitoring of these localities is necessary.

PL

Monitorowanie stężenia potencjalnie toksycznych pierwiastków śladowych w środowisku jest bardzo ważne. W tym celu zbadano przydatność kory sosny i wierzchniej warstwy gleby do monitorowania metali ciężkich i związków zakwaszających w środowisku. Stężenia Pb, Cd, Ni określano w glebie oraz w próbkach kory Pinus sylvestris L. zebranych wokół centrum przemysłowego Skawiny oraz na terenie Bielańsko-Tynieckiego Parku Krajobrazowego w Krakowie. Badania porównawcze wykazały, że gleba jest lepszym wskaźnikiem zanieczyszczenia ołowiem i niklem niż kora sosny, natomiast kora wydaje się być odpowiednim bioindykatorem tylko dla kadmu i związków zakwaszających. Uzyskane wyniki potwierdzają negatywny wpływ huty aluminium, elektrowni i transportu na jakość i wielkość zanieczyszczeń środowiska w miejscach położonych w pobliżu tych gałęzi przemysłu i drogach o intensywnym ruchu. Dlatego konieczne jest stałe monitorowanie tych miejsc.

6

The pine bark and topsoil as an indicator of pollutions caused by industry and transport

Chrzan A., Marko-Worłowska M., Wątor G., Łaciak T., Kozik R.

Proceedings of ECOpole

|

2016

|

Vol. 10, No. 2

413--421

EN

Concentrations of Pb, Cd, Ni were determined in topsoil and in samples of necrotic bark of Pinus sylvestris L. collected along transects around the Skawina industry center and in parts of Bielansko-Tyniecki Landscape Park in Krakow (southeast Poland). The suitability of bark and topsoil for monitoring of these heavy metals and acidifying gases pollution was investigated. After comparing the concentration of heavy metals and pH value in pine bark with topsoil, it was observed that topsoil is better biomonitor for lead and nickel than bark of Pinus sylvestris and that bark appear to be suitable bioindicator of atmospheric deposition only for cadmium and acidifying components.

PL

W wierzchniej warstwie gleby oraz w próbkach kory sosny zwyczajnej Pinus sylvestris L. zebranych wokół centrum przemysłowego w Skawinie oraz na terenie Bielańsko-Tynieckiego Parku Krajobrazowego w Krakowie, położonego w południowo-wschodniej Polsce, oznaczono stężenia takich metali ciężkich, jak, Pb, Cd, Ni. Celem badań było wykazanie przydatności kory martwicowej i wierzchniej warstwy gleby do monitorowania zanieczyszczenia środowiska tymi metalami ciężkimi i związkami zakwaszającymi. Na podstawie porównania stężenia metali ciężkich w wierzchniej warstwie gleby i korze sosny oraz wartości pH kory sosnowej stwierdzono, że gleba jest lepszym biomonitorem dla ołowiu i niklu, natomiast kora sosny zwyczajnej Pinus sylvestris L. wydaje się być odpowiednim bioindykatorem depozycji atmosferycznej tylko dla kadmu i składników zakwaszających.

7

Determination the capacity of mining equipment in the design phase of reclamation

Fomin S., Marinin M.

Zeszyty Naukowe. Organizacja i Zarządzanie / Politechnika Śląska

|

2015

|

z. 81

25--35

EN

The technologies of opencast mining, alongside with economy and safety, should be considered with the following requirements: the duration of the period between the pit closure and carrying out land reclamation - ground improvement works must be as little as possible; the post-mining area must be minimum from point of view of wise land-use. The closed pit and post-mining space must be adapted to reclamation project decision according to the accepted direction of further land usage. The technological decisions have to be aimed at leaving a minimum post-mining area by the means of backfill mining method.

PL

W artykule przyjmuje się założenie, że określenie technologii wytwarzania w górnictwie odkrywkowym, wraz z wymogami ekonomicznymi i normami bezpieczeństwa towarzyszącymi produkcji górniczej, powinno uwzględniać długość okresu pomiędzy zamknięciem kopalni a rozpoczęciem prac nad zagospodarowaniem terenu pogórniczego. Działania naprawcze na powierzchni powinny być przeprowadzane na jak najmniejszą skalę, a rozpiętość terenu pogórniczego powinna być ograniczona do minimum, z uwagi na konieczność zapewnienia racjonalności eksploatacji górniczej. W artykule zwraca się także uwagę na konieczność dostosowania wszystkich działań naprawczych do lokalnych i regionalnych planów zagospodarowania przestrzeni.

8

Rtęć w glebach obszarów zurbanizowanych Polski

Pasieczna A.

Przegląd Geologiczny

|

2012

|

Vol. 60, nr 1

46-58

EN

The enrichment of urban soils in mercury in relation to regional geochemical background was evaluated in towns throughout the whole territory of Poland. Soil samples were collected from a depth of 0.0–0.2 m within administrative boundaries of 334 towns of various sizes. Sampling density ranged from 1 sample/5–6 km2 to 1 sample/0.06 km2 and the weight of each sample was about 1000 g. Mercury content was measured using a cold vapour atomic absorption spectrometry (CV-AAS) method. Mercury enrichment in topsoil in selected towns of Poland is presented in the form of geochemical dot map, differentiating the mercury enrichment value by the dot size. The geochemical background and extent and intensity of anomalies in non built-up areas are presented in the form of contour map. Detailed maps of mercury distribution in topsoils were additionally compiled for some towns. The study shows that the mercury content vary within wide limits, depending on both chemistry of parent rocks and intensity of urbanization and industrial and transportation activity. Generally, the mercury content in urban soils is two to four times higher than in open space around the towns. The highest mercury concentration (712 mg/kg) was found in soils in Poznań. Anomalies were also recorded in soils in Jaworzno (36.15 mg/kg), Wrocław (6.60 mg/kg), Łódź (5.82 mg/kg), Gdańsk (5.50 mg/kg) and Legnica (5.13 mg/kg). Significant mercury concentrations are observed in soils of the Upper Silesian agglomeration, in Bytom, Chorzów, Katowice, Siemianowice, Świętochłowice, Ruda Śląska and Zabrze.

9

Effects of thickness of topsoil and nutrients on wheat yield at reclaimed deposited fly ash soils in the mining area of Huainan city

Xi W., Yan J. P., Xu L. J., Xu G. Q., Makowsky L., Marx B., Weiss E.

AGH Journal of Mining and Geoengineering

|

2012

|

Vol. 36, no. 3

415-421

EN

Coal mining is the dominating industry in the study area of Huainan (Province Anhui, China). As a consequence, subsidence of the surface takes place reaching up to 21 m. It is predicted that nearly 7.700 km2 will be affected until the end of coal mining activity. As a countermeasure, reclamation is done by depositing coal mining waste or fly ash. These substrates are covered with topsoil for agricultural use. The aim of this study is the relationship of the pH value, nutrients supply and water balance and other index between thickness of topsoil, in order to achieve sustainable and economic application of the reclaimed land.

PL

W niniejszej pracy badano wpływ na środowiska przemysłowej Huainan (Prowincja Anhui, Chiny). Wykazano, że na tym obszarze subsydencja powierzchni sięga do 21 m. Oszacowano, że blisko 7700 km2 powierzchni zostanie dotknięte działalnością górniczą, dopóki prace górnicze nie zostaną wstrzymane. Aby zapobiec temu stanowi rzeczy, wykonuje się prace rekultywacyjne polegające na składowaniu odpadów górniczych oraz popiołów lotnych. Tę warstwę pokrywa się warstwą gleby ornej celem umożliwienia na tym terenie wprowadzenia upraw rolnych. Celem niniejszej pracy było ustalenia związku pomiędzy wartością pH value, a dostarczaniem nawozów sztucznych do gleby, jak również określenie bilansu wodnego potrzebnego do wykonania rekultywacji terenu.

10

Zawartość związków zakwaszających i metali ciężkich w korze martwicowej sosny pospolitej (Pinus sylvestris L) oraz w glebie małych lasów w Skawinie i Krakowie

Marko-Worłowska M., Wątor G., Kozik R., Łaciak T.

Proceedings of ECOpole

|

2010

|

Vol. 4, No. 2

459--463

PL

Do oceny zanieczyszczenia środowiska związkami zakwaszającymi oraz metalami Pb, Zn i Ni zbadano korę martwicową Pinus sylvestris L, oraz glebę, na której te sosny rosły. Badania prowadzono w strefie ekotonowej małych lasów leżących w odległości ok. 5 m od ruchliwej ulicy i 300 i 700 m od huty aluminium i elektrowni (stanowisko I) oraz ok. 1 km od obwodnicy autostradowej i 5,5 i 5,7 km od ww. emitorów przemysłowych (stanowisko II). Zbadano pH kory, a także zawartość Pb, Cd i Ni od strony najczęściej wiejących w Polsce wiatrów (zachód) i od strony przeciwnej oraz pH i zawartość ww. metali w glebie. Wyniki wskazują, że zarówno kora sosny, jak i gleba są dobrymi wskaźnikami zanieczyszczenia związkami zakwaszającymi i badaymi metalami. Na stanowisku I stwierdzono wyższą kwasowość kory oraz większe stężenie Pb i Cd niż na stanowisku II. Gleba stanowiska bardziej oddalonego od emitorów przemysłowych wykazała większe zakwaszenie i większą zawartość Ni.

EN

In the presented paper the pine bark, superficial layer of the soil - topsoil (to 10 cm deep) from pine’s surroundings were used as the accumulative indicators. In order to evaluate the impact of pollution of environment by heavy metals and by acidifying components a few chosen physicochemical parameters of pine bark and the topsoil of the two small forests (Locality I and Locality II) were detected. It was detected that the reaction of the soils of both habitats was less acidic than pine bark, whereas concentration of Cd, Pb and Ni was higher in the forest soil. Therefore pine bark is better accumulator of acidifying components than soil. Locality situated nearer Power plant and Aluminium smelter in Skawina indicated higher acidity of bark and higher concentration of Pb, Cd, than locality situated in Krakow.

11

Propozycje ćwiczeń studenckich na temat metod pomiaru imisji związków zakwaszających oraz ich wpływu na stan środowiska przyrodniczego

Marko-Worłowska M., Kozik R.

Chemistry-Didactics-Ecology-Metrology

|

2010

|

R. 15, NR 2

205--208

PL

Celem opracowanych ćwiczeń jest zapoznanie studentów z metodami stosowanymi w monitoringu środowiska przyrodniczego z wykorzystaniem wskaźników biologicznych. Łączą one wiadomości na temat emisji i imisji związków zakwaszających, ich szkodliwości oraz prostych metod ilościowego i jakościowego ich wyznaczania. Zaproponowano również porównanie wyników dotyczących wartości liczbowych badanych związków uzyskanych w miejscach o silnej antropopresji z miejscami o zdecydowanie mniejszym wpływie człowieka.

EN

The purpose of exercises is designed to acąuaint students with the methods used in environmental monitoring using biological indicators. The exercises combine information about the emission and immission of acidifying compounds, their harmfulness and simple qualitative and quantitative methods for their determination. It was also suggested to compare the results of the numerical values of tested compounds obtained in areas with strong anthropopressure and the sites with much less human impact.

12

Trace elements in the tanneries environment

Zinkute R., Taraškevičius R., Radzevičius A.

Polish Geological Institute Special Papers

|

2005

|

Vol. 17

94-99

EN

Two tanneries "Elnias' and 'Stumbras" have been functioning in Šiauliai (Lithuania) since XIX century. They have created heavy metal anomalies in their environment: topsoil, Talša lake, and even KulpĹ river. The aim of the research was to recognise the extent of tanning influence on the surrounding environment and its changes since 1989. The repeated sampling of the topsoil was carried out in 2003 at the same 55 investigation sites as before (on the territories of the tanneries and in their nearest surroundings). Talša sediments were sampled in 1989, 1991, and 2002. All samples were analysed for total contents of a large group of elements, including Ag, B, Ba, Co, Cr, Cu, Mo, Mn, Ni, Pb, Sn, V, and Zn. Accumulated associations in topsoil of tanneries included at different time Cr>>Zn, Cu, Pb, Mo, Ni, and Sn. Associations accumulated in various time in Talša sediments were also similar, but except for the above mentioned elements they contained also Ag, Ba, Co, and V. Median additive contamination has increased in topsoil of "Stumbras" territory and in the nearest surroundings of 'Elnias'. It has increased also in Talša but mainly due to essential growth of Zn and Pb pollution.

PL

Dwie garbarnie "Elnias" i "Stumbras", które funkcjonowały w Šiauliai (Litwa) od dziewiętnastego wieku, spowodowały anomalię metali ciężkich w środowisku: w powierzchniowym poziomie gleb, w jeziorze Talëa i w rzece KulpĹ. Celem badań było określenie zakresu wpływu garbarni na otaczające środowisko i zaobserwowanie zachodzących zmian w porównaniu do roku 1989. Powtórne opróbowanie gleb zostało wykonane w 2003 r. w tych samych 55 punktach obserwacyjnych (na obszarze garbarni oraz w ich najbliższym sąsiedztwie). Osady jeziora Talša zostały opróbowane w latach 1989, 1991 i w 2002. We wszystkich próbkach oznaczono zawartość Ag, B, Ba, Co, Cr, Cu, Mo, Mn, Ni, Pb, Sn, V i Zn. Akumulacja metali ciężkich w górnej warstwie glebowej na terenie garbarni w obu okresach badawczych obejmowała Cr>>Zn, Cu, Pb, Mo, Ni i Sn. Akumulacja w osadach jeziora Talša była podobna, jednakże oprócz wymienionych poprzednio pierwiastków obejmowała także Ag, Ba, Co i V. Zaobserwowano, że średni poziom zanieczyszczeń w glebach wzrósł w tym czasie na terenie garbarni "Stumbras" i w sąsiedztwie garbarni "Elnias". Odnotowano także wzrost zanieczyszczenia w osadach jeziora Talša; był on spowodowany głównie wzrostem zawartości Zn i Pb.

13

Analiza korelacji i regresji pomiędzy zawartością metali ciężkich w glebach Górnośląskiego Okręgu Przemysłowego a ich podatnością magnetyczną

Zawadzki J., Magiera T., Strzyszcz Z.

Archiwum Ochrony Środowiska

|

2004

|

Vol. 30, no. 2

71--82

PL

Celem niniejszej pracy było poznanie współzależności pomiędzy wartością podatności magnetycznej gleb a zawartością metali ciężkich pochodzących z opadu pyłów miejsko-przemysłowych przy pomocy kilku komplementarnych metod statystycznych: analizy korelacji przy użyciu współczynników korelacji Pearsona i współczynników korelacji rang Spearman'a, regresji krokowej, testu niezależności "chi-kwadrat". Podstawą do obliczeń statystycznych było około 600 pomiarów zawartości As, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni i Pb, w górnej (20 cm) warstwie gleby z obszaru Górnośląskiego Okręgu Przemysłowego (GOP). Dane dotyczące zawartości metali ciężkich uzupełniono pomiarami niskopolowej specyficznej podatności magnetycznej (x) dokonanymi w tych samych próbach Stwierdzono istnienie wyraźnej korelacji pomiędzy poziomem zanieczyszczeń antropogenicznych a wielkością mierzonej podatności, chociaż zależności te w glebie są na ogół skomplikowane. Najczęściej występują średnie na poziomie r = 0,5-0,7 i wysokie, na poziomie r = 0,7-0,9 korelacje pomiędzy wielkością podatności a zawartościami badanych metali. Stwierdzono, że badania zależności pomiędzy podatnością magnetyczną, a zawartością metali ciężkich nie powinny być oparte wyłącznie o wyznaczanie współczynnika korelacji Persona. Zastosowanie kilku komplementarnych metod statystycznych pozwala ocenić istniejące współzależności w sposób bardziej prawidłowy. Porównanie wartości współczynnika korelacji liniowej Pearsona oraz współczynnika korelacji rang Spermana wskazuje, że w zakresie stosowanej dokładności związki korelacyjne są liniowe. Podobnych wniosków dostarczają wyniki regresji krokowej wstecznej. Otrzymany model liniowy regresji wielokrotnej wyjaśnia prawie 80% zmienności podatności magnetycznej. Powyższe analizy statystyczne potwierdzają wcześniejsze spostrzeżenia, że magnetometria bazująca na pomiarach podatności magnetycznej gleb stanowi bardzo interesującą alternatywę dla innych metod w zakresie monitoringu zanieczyszczeń antropogenicznych gleby, a w szczególności zanieczyszczeń metalami ciężkimi.

EN

The aim of this paper was to investigate the relationship between magnetic susceptibility of topsoil and content of heavy metal being the result of urban and industrial dust-fall. Tools for this study were some complementary statistic methods such as: correlation analysis using Pearson correlation coefficient, Spearman rank correlation coefficient, stepwise regression and "chi-kwadral" test. The base for statistic analysis was dataset of ca. 600 topsoil samples (20 cm) form Upper Silesian Industrial Region, including content of As, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni and Pb as well as values of low-field specific magnetic susceptibility (y) measured for the same samples. The study clearly confirms a significant correlation between the level of inorganic contamination and the measured susceptibility value, although the correlations in soil are usually more sophisticated. The most often observed correlation coefficients between magnetic susceptibility and heavy metals content were on medium (r = 0.5-0.7) and high (r = 0.7-0.9) level. The statistic analysis of the studied parameters can not be based only on Pearson correlation coefficient. The use of some complementary statistic methods allows for more correct interpretation of existing relationships. The comparable values of Pearson linear correlation coefficient and Spearman rank the correlation coefficient, observed in studied dataset within the range of accuracy used, shows the existence of linear correlation. The similar conclusions have been drawn from the analysis of reverse stepwise regression. The observed model of linear multiple regression explains almost 80% of variability of the x value. Foregoing statistical analysis confirms some earlier observations that magnetometry based on topsoil magnetic susceptibility measurement could be a very interesting and alternative or complementary method for monitoring anthropogenic soil pollution and especially heavy metal contamination level.

14

Magnetic susceptibility and heavy metal contents of forest soils under variable dominant tree species in Pruhonice Park

Ferdyn M., Strzyszcz Z.

Archiwum Ochrony Środowiska

|

2003

|

Vol. 29, no. 3

71--76

EN

The aim of the research was to study the influence of different tree stands on topsoil magnetic susceptibility and heavy metal contamination in the soil. The study was performed in the old park in Pruhonice (near Prague) in the Czech Republic. On the relatively small area of Pruhonice Park, five different coniferous tree species (pine, spruce, blue spruce, fir, Douglas fir) and five deciduous species (beech, red oak, common oak, hornbeam, birch) were found, growing in small clusters on the same geological background. Also other natural and anthropogenic factors such as distance from industrial and urban sources of pollution, type of soil, climate, etc. were similar. The magnetic susceptibility was measured directly in the field. Twenty topsoil cores 0.3 m long (2 under each tree species) were collected and also soil samples from under each tree (litter horizon) were taken. The magnetic susceptibility values of the topsoil profiles and of liter layer samples were obtained. Heavy metal analyses of surface samples (litter horizon) were also carried out. The field magnetic susceptibility (K) data are more or less comparable to the laboratory data High heavy metal contents corresponding to high magnetic susceptibility values are observed in the litter horizon. A positive correlation between magnetic susceptibility and same heavy metals was observed. The results suggest that the type of forest may also influence the values of magnetic susceptibility and heavy metal content. Generally higher magnetic susceptibility values were observed in the coniferous forest, except for the surface layer (litter horizon) where the x values are lower than in the deciduous forest.

PL

Celem niniejszego opracowania było oszacowanie wpływu rodzaju drzewostanów na podatność magnetyczną i zawartości niektórych metali ciężkich w glebach leśnych. Badania prowadzone były na terenie starego parku w Pruhonicach (koło Pragi) w Czechach. Na stosunkowo małym obszarze parku znajdują się skupiska różnych gatunków drzew, będące pod wpływem takich samych czynników naturalnych i antropogenicznych (typ gleby, podłoże geologiczne, klimat, odległość od źródeł emisji). Do badań wybrano pięć drzewostanów szpilkowych (sosna, świerk, świerk kłujący, jodła, daglezja) i pięć drzewostanów liściastych (buk, dąb czerwony, dąb szypułkowy, grab, brzoza). W terenie pomierzono podatność magnetyczną oraz pobrano po dwie próby glebowe (30-cm tuby o przekroju 2,5 cm) oraz ściółkę leśną spod każdego drzewostanu. W laboratorium pomierzono podatność magnetyczną wzdłuż profili glebowych oraz określono zawartości metali ciężkich (Pb, Cu, Fe, Cd, Zn, Mn) w ściółce leśnej. Stwierdzono wysokie zawartości metali ciężkich w warstwie ściółki, jak również wysoki stopień korelacji miedzy zawartością metali ciężkich a podatnością magnetyczną. Na podstawie uzyskanych wyników można wnioskować, że typ drzewostanu może mieć wpływ na zawartości metali ciężkich oraz podatność magnetyczną gleb leśnych. Wyższe wartości podatności magnetycznej zaobserwowano pod drzewostanami iglastymi. Jedynie w górnej warstwie gleby (0-1 cm) średnia podatność magnetyczna mierzona w terenie była wyższa dla drzew liściastych, na co wpływ mógł mieć świeży opad liści, ponieważ badania prowadzono jesienią.