Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Reduction of soil contamination uncertainty assessment using magnetic susceptibility measurements and Co_Est method

Zawadzki J., Fabijańczyk P.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2009

|

Vol. 16, nr 1-2

99-104

EN

The deposition of anthropogenic dusts originating mostly from industrial processes and solid fuel combustion causes the substantial changes in magnetic susceptibility of topsoil layers. Consequently, the magnetic susceptibil-ity is one of the soil properties, which makes it possible to assess the soil contamination with heavy metals. Moreover, in situ field measurements of magnetic susceptibility are significantly less expensive and time-consuming than laboratory chemical analyses. However, the geochemical measurements are usually sparse and precise, whereas the magnetometric ones are numerous or even excessive, but not very exact. For these reasons, in order to assess the extent of soil contamination it should be performed both geochemical and magnetometric measure-ments at the same time, and then integrate them using some geostatistical methods such as cokriging. Because of usually too small set of geochemical measurements, this integration may be highly difficult task. In most eases, the modeling of auto-semivariance of primary variable and especially cross-semivariance in ordinary cokriging procedure become almost impossible. This study presents the Co_Est procedure potential to reduce soil contamination uncertainty when geochemical measurements are too sparse, and magnetic susceptibility measurements serve as secondary data. For this purpose, topsoil pollution at few different size areas placed in forests or parks, located within the Upper Silesian Industrial Area was measured and analyzed. Then the maps of contaminations obtained using cokriging and Co_Est methods were compared. In particular, reduction of uncertainty in soil contamination was quantified and discussed.

PL

Depozycja pyłów pochodzenia antropogenicznego, pochodzących głównie ze źródeł przemysłowych i spalania paliw stałych, powoduje znaczne zmiany podatności magnetycznej górnych warstw gleby. Z tego względu podatność magnetyczna jest jedną z właściwości gleby, które mogą być wykorzystane w celu określenia stopnia zanieczyszczenia gleby metalami ciężkimi. Terenowe pomiary podatności magnetycznej są znacznie tańsze i mniej skomplikowane w porównaniu do analiz chemicznych. Ponadto pomiary chemiczne są zazwyczaj dokładniejsze i wykonywane z mniejszą gęstością powierzchniową niż pomiary magnetometryczne. Z powyższych powodów, celowe jest wykonywanie pomiarów obu rodzajów, a następnie zintegrowanie ich za pomocą metod geostaty-stycznych, takich jak np. cokriging. Jednak zazwyczaj ze względu na małą ilość danych chemicznych tego typu integracja jest bardzo trudna. Dokładne wymodelowanie wariogramów i wariogramów krzyżowych dla metody cokrigingu może być niemożliwe. Niniejsza praca prezentuje możliwości zastosowania metody Co_Est w celu redukcji niepewności oceny zanieczyszczenia gleb, w przypadku gdy dostępna jest mała ilość pomiarów geochemicznych, a pomiary magnetometryczne służą jako dane uzupełniające. W tym celu wykonane zostały pomiary zanieczyszczenia gleb oraz pomiary magnetometryczne na kilku obszarach leśnych zlokalizowanych na terenie Górnośląskiego Okręgu Przemysłowego. Następnie wykonane i przeanalizowane zostały mapy rozkładów przestrzennych metodami krigingu i Co_Est.

2

Reduction of soil contamination uncertainty assessment using magnetic susceptibility measurements and Co_Est method

Zawadzki J., Fabijańczyk P.

Proceedings of ECOpole

|

2008

|

Vol. 2, No. 1

169--174

EN

The deposition of anthropogenic dusts originating mainly from industrial processes and solid fuel combustion causes the substantial changes in magnetic susceptibility of top soil layers. Thus the magnetic susceptibility is one of the soil properties which make it possible to assess the soil contamination with heavy metals. Moreover, in situ field magnetic susceptibility measurements are significantly less expensive and time-consuming than laboratory chemical analyses. However, the geochemical measurements are usually sparse and precise, whereas the magnetometrie ones are numerous or even excessive, but not very exact. For these reasons, to assess the extent of soil contamination it is recommended to perform at the same time both geochemical and magnetometrie measurements, and then integrate them using some geostatistical methods such as cokriging. Because of usually a too small set of geochemical measurements this integration may be highly difficult task. (n most cases the modeling auto-semivariance of primary variable and especially cross-semivariance in ordinary cokriging procedure become impossible. This study presents the possibility of Co_Est procedure to reduce soil contamination uncertainty when geochemical measurements are too sparse, and magnetic susceptibility measurements serve as secondary data. For this purpose, topsoil pollution at few different size areas placed in forests or parks, located within the Upper Silesian Industrial Area was measured and analyzed. Then the maps of contaminations obtained using kriging and Co_Est methods were compared. In particular, reduction of uncertainty in soil contamination was quantified and discussed.

PL

Depozycja pyłów antropogennych, pochodzących głównie ze źródeł przemysłowych i spalania paliw stałych, powoduje znaczne zmiany podatności magnetycznej górnych warstw gleby. Z tego względu podatność magnetyczna jest jedną z właściwości gleby, które mogą być wykorzystane w celu określenia stopnia zanieczyszczenia gleby metalami ciężkimi. Dodatkowo, terenowe pomiary podatności magnetycznej są wyraźnie tańsze i mniej skomplikowane w porównaniu do analiz chemicznych. Jakkolwiek, pomiary chemiczne są zwykle pomiarami dokładniejszymi i rzadko próbkowanymi, natomiast mniej dokładne pomiary magnetometryczne wykonywane są z większą gęstością. Z powyższych powodów celowe jest wykonywanie pomiarów obu rodzajów i następnie zintegrowanie ich za pomocą metod geostatystycznych, takich jak cokriging. Zwykle jednak ze względu na małą ilość danych chemicznych tego typu integracja może być bardzo trudna. Dokładne wymodelowanie wariogramów i cross-wariogramów dla metody cokrigingu może być niemożliwe. Niniejsza praca prezentuje możliwości zastosowania metody Co_Est w celu redukcji niepewności szacowania zanieczyszczenia gleb w przypadku, gdy dostępna jest mała ilość pomiarów geochemicznych, a pomiary magnetometryczne służą jako dane uzupełniające. W tym celu wykonane zostały pomiary zanieczyszczenia gleb oraz pomiary magnetometryczne na kilku obszarach leśnych zlokalizowanych na terenie Górnośląskiego Okręgu Przemysłowego. Następnie wykonane i przeanalizowane zostały mapy rozkładów przestrzennych metodami krigingu i Co_Est.

3

Geostatistical assessment of anthropogenic soil contamination using magnetometric measurements

Zawadzki J., Fabijańczyk P.

Proceedings of ECOpole

|

2008

|

Vol. 2, No. 1

161--168

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.

4

Geostatistical assessment of anthropogenic soil contamination using magnetometric measurements

Zawadzki J., Fabijańczyk P.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2008

|

Vol. 15, nr 12

1387-1395

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.