Wyświetlenie artykułów z etykietą: ZMSR

W dniu 1 czerwca 2024 w Instytucie rozpoczęła się realizacja projektu PoLaRecCE – New chance for Polluted Lands: Recovery of agricultural soil function by non-food farming and adapted soil management at degraded sites (Nowa szansa dla zanieczyszczonych terenów: Przywrócenie funkcji produkcyjnej gleby poprzez prowadzenie rolnictwa niespożywczego i wypracowanie strategii zarzadzania glebami na terenach zdegradowanych).

IPIŚ PAN jest Liderem projektu, w który zaangażowanych jest łącznie 10 partnerów z 6 krajów (Włochy, Austria, Węgry, Słowenia, Chorwacja i Polska).

Data rozpoczęcia projektu: 06.2024 r.
Data zakończenia projektu: 11.2026 r.

Oczyszczanie skażonych gleb w Europie Centralnej

W wielu naszych regionach gleby rolne, pomimo skażenia przez różnego rodzaju zanieczyszczenia, są nadal wykorzystywane do produkcji żywności roślinnej i zwierzęcej. Skutkuje to, niekontrolowanym wprowadzaniem zanieczyszczeń do ludzkiego łańcucha pokarmowego.

Projekt PoLaRecCE (Polluted Land Reclamation Central Europe) czyli Rekultywacja Zanieczyszczonych Obszarów w Europie Centralnej, ma na celu wypracowanie programu zrównoważonego zarządzania terenem oraz przetestowanie najnowocześniejszych technik i narzędzi do remediacji zdegradowanych gleb w kierunku poza żywnościowej produkcji rolniczej.

Partnerzy projektu będą dzielić się i rozpowszechniać wiedzę zdobytą na pilotażowych obszarach doświadczalnych oraz zaproponują ekonomicznie opłacalne rozwiązania, które będą służyć podtrzymaniu i rozwijaniu poza żywnościowej produkcji rolnej, bądź przyczynią się do bezpiecznego dla środowiska przekształcenia lub neutralizacji zanieczyszczonych gleb.

Strona projektu: https://www.interreg-central.eu/projects/polarecce 

W dniu 16 stycznia 2024 na spotkaniu inauguracyjnym w miejscowości Izerka na czesko-polskim pograniczu rozpoczęto oficjalnie realizację projektu: polskich i czeskich partnerów projektu naukowego „Pochodzenie minerałów żelaza w glebach o wysokiej przepuszczalności i wyznaczanie horyzontów diagnostycznych gleby za pomocą wskaźników magnetycznych finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki (NCN) i Czeską Agencję Grantów (GACR)

Ostatnio magnetometria glebowa zdobywa coraz większe uznanie jako nowa technika wykrywania i określania potencjalnego zanieczyszczenia gleby. Kluczowym zagadnieniem w jej stosowaniu jest oddzielenie antropogenicznego sygnału magnetycznego od jego naturalnego tła. W tym celu wiedza o rozkładzie naturalnego sygnału magnetycznego w różnych typach gleb ma kluczowe znaczenie. Właściwości magnetyczne gleb były wykorzystywane do oceny stopnia zanieczyszczenia gleby, degradacji fizycznej i erozji gleby, historii użytkowania gruntów, rekultywacji itp. Zaletą tych badań jest wysoka rozdzielczość i szybkość pomiaru podatności magnetycznej. Przedmiotem badań w magnetometrii glebowej jest zwykle płytka, górna warstwa gleby, wykazująca wzrost podatności magnetycznej w wyniku depozycji z atmosfery antropogenicznych cząstek złożonych z tlenków żelaza, które akumulują się zwykle na granicy poziomu organicznego (głównie warstwa humusowa) a poziomu mineralnego (głównie poziom illuwialny). W glebach o dobrze rozwiniętym profilu glebowym efekt ten obserwuje się na głębokościach do około 10 cm. W przypadku gleb o dużej przepuszczalności i niskiej zawartości próchnicy można oczekiwać zwiększonej migracji cząstek magnetycznych. Może to spowodować wymieszanie cząstek pochodzenia antropogenicznego i naturalnego. Główna hipoteza badawcza zakłada, że tlenki żelaza w glebie są różnego pochodzenia, gdzie udział cząstek litogenicznych, antropogenicznych i pedogenicznych występuje w różnych proporcjach. Metody stosowane w magnetyzmie środowiska dostarczają informacji na temat składu, stężenia i względnego rozkładu wielkości ziaren tlenków żelaza. Badania w ramach projektu skupiają się na glebach leśnych, wybranych typów gleb charakteryzujących się słabą (lub brakiem) warstwą próchnicy, wysoką przepuszczalnością i specyficznym ułożeniem horyzontów glebowych w profilu. W przeciwieństwie do innych powszechnych rodzajów gleby, w wybranych do analizy typach gleb słabo ukształtowanych (Rankery, Arenosole) oraz niektórych typach i podtypach gleb bielicowych (Podzols), rdzawych i brunatnych o dużej przepuszczalności można spodziewać się, że na granicy poziomu próchnicznego i mineralnego nie wystąpi wyraźna, warstwa wzmocnienia magnetycznego. W przypadku tych gleb przyjęto założenie że antropogeniczne tlenki żelaza mogą migrować w profilu glebowym w dół profilu i docierać do poziomów mineralnych w znacznych ilościach. Poziomy te powinny zatem wykazywać charakterystyczne właściwości magnetyczne o cechach zarówno pedogenicznych jak i antropogenicznych.

Projekt ma na celu wykorzystanie szczegółowych pomiarów magnetycznych wybranych typów i podtypów gleb inicjalnych oraz wykorzystanie ich, do rozdzielenia sygnału magnetycznego pochodzącego od tlenków żelaza o antropogenicznym i naturalnym pochodzeniu, a także opracowanie narzędzia geofizycznego do szybkiego określania poziomów diagnostycznych, niezbędnych do taksonomicznego wydzielenia tych jednostek glebowych. Metoda ta w przyszłości może stać się narzędziem do szybkiej identyfikacji poziomów diagnostycznych. Wiarygodność, dokładność i zakres stosowania tej metody zostanie oceniona za pomocą zawansowanych metod statystycznych i geostatystycznych.

Oczekiwanym efektem projektu będzie odpowiedź na pytanie, czy migracja w dół profilu glebowego (do poziomów mineralnych) cząstek ferrimagnetycznych pochodzenia antropogenicznego jest możliwa w glebach o stosunkowo wysokiej przepuszczalności, w wyniku czego może nastąpić mieszanie cząstek naturalnych i antropogenicznych. Oczekujemy znalezienia metody skutecznej dywersyfikacji sygnału magnetycznego, pochodzącego z różnych źródeł (geogenicznego, pedogenicznego i antropogenicznego) poprzez zastosowanie właściwej interpretacji parametrów magnetycznych popartych analizami geostatystycznymi. Oczekujemy również, że znajdziemy nowe narzędzie do szybszej i tańszej identyfikacji diagnostycznych poziomów glebowych, które będzie przydatne w taksonomii różnych typów gleby, w których minerały żelaza odgrywają kluczową rolę.

Celem projektu było sprawdzenie wpływu różnego rodzaju ekranów akustycznych oraz nasypów drogowych na rozprzestrzenianie się i depozycję stałych zanieczyszczeń drogowych. Badaniami objęto próbki gleby oraz materiału roślinnego pobrane w pobliżu (przed i za) różnych ekranów akustycznych („zielona ściana”, plexiglas, trocinobetonowe, metalowe oraz nasypy ziemne) w obrębie Drogowej Trasy Średnicowej (DTŚ; DW902). W pracy wykorzystano zintegrowane metody geofizyczne i geochemiczne, które pozwoliły na identyfikację zanieczyszczeń występujących w pasie przydrożnym.

Dotychczas prowadzone badania wskazywały, że ruch kołowy ma ograniczony wpływ na stan gleb a większość zanieczyszczeń komunikacyjnych deponowanych jest w bezpośrednim sąsiedztwie drogi (do ok. 10 m). Dzięki pracom przeprowadzonym w trakcie realizacji projektu udowodniono, że sytuacja zmienia się, gdy w sąsiedztwie drogi znajdują się ekrany akustyczne. Bariery te zdecydowanie wpływają na migrację zanieczyszczeń komunikacyjnych zwiększając ich zasięg. Badania wykazały, że w odległości ok. 10 - 15 m za ekranem akustycznym występował rejon, w którym notowano podwyższone wartości podatności magnetycznej oraz wyższe zawartości metali i metaloidów w glebie. Zjawisko to zaobserwowano również w próbkach roślinnych w odległości ok. 15 m za ekranami akustycznymi.

Wzrost wartości podatności magnetycznej, jak również zawartości metali ciężkich w większych odległościach od ekranów jest efektem wywiewania zanieczyszczeń z pasa drogowego przez wiatr. W momencie, gdy wiatr transportujący zanieczyszczenia stałe z pasa drogowego napotyka barierę w postaci ekranu akustycznego, dochodzi do podbicia strumieniu wiatru i uniesienia zanieczyszczeń na wyższą wysokość, ponad ekran. Powoduje to zwiększenie zasięgu transportowanych zanieczyszczeń i są one deponowane w większej odległości niż, gdy przeszkoda w postaci bariery przeciwhałasowej nie występuje. Należy przypuszczać, że w miejscach, gdzie wysoka zabudowa mieszkalna zlokalizowana jest tuż za ekranem akustycznym, na bezpośrednią depozycję zanieczyszczeń komunikacyjnych narażeni są ludzie. Natomiast w rejonach wiejskich w takiej odległości od ekranów bardzo często zlokalizowane są ogródki przydomowe, w których hodowane są warzywa i owoce. Mogą one stanowić zagrożenie dla ludności ze względu na możliwość akumulowania w ich jadalnych częściach metali i metaloidów pobranych z gleby.

Dodatkowe zagrożenie dla środowiska glebowego stanowią również często stosowane ekrany akustyczne z panelami stalowymi oraz ocynkowane elementy ekranów. Elementy te są podatne na działanie środków stosowanych do zimowego utrzymania dróg (głównie chlorku sodu) i stosunkowo szybko ulegają korozji, a ich osypujące się fragmenty trafiają do gleby, powodując wzrost zawartości cynku.

Metalowy panel akustyczny przy DTŚ

Figura 1. Fotografie profili glebowych wytworzonych z różnych skał.

Figura 2. Graficzne przedstawienie przedmiotu badań.

Praca miała charakter badań podstawowych (i.e. badań eksperymentalno-teoretycznych), podjętych w celu zdobycia nowej wiedzy na temat właściwości magnetycznych i geochemicznych gleb.

W ramach projektu zbadano zakres zmienności i porównano właściwości magnetyczne oraz geochemiczne profili glebowych wytworzonych z różnych utworów geologicznych (skały osadowe, magmowe i metamorficzne). Określono naturalne (referencyjne) wartości podatności magnetycznej oraz zawartości wybranych pierwiastków dla badanych skał. Dodatkowo, uzyskano charakterystykę magnetyczno-mineralogiczną oraz kluczowe informacje dotyczące przydatności parametrów magnetycznych i geochemicznych (pierwotnych i wtórnych oraz podstawowych i złożonych), które umożliwiają dywersyfikację pochodzenia (geo-, pedo- i technogenicznego) sygnału magnetycznego i geochemicznego w profilach glebowych.

Wykonane w ramach projektu badania wskazały nowe możliwości stosowania magnetometrii glebowej, jako skutecznego narzędzia w analizach środowiskowych. W szczególności na terenach potencjalnie narażonych na zanieczyszczenie (tereny przemysłowo-miejskie) oraz na obszarach o zróżnicowanym (pod względem właściwości magnetycznych i geochemicznych) podłożu skalnym (poziom R). Ponadto, uwydatnione zostały potencjalne ograniczenia przy wykorzystaniu środowiskowych parametrów magnetycznych do dywersyfikacji pochodzenia sygnału magnetycznego, na przykład, w wyniku występowania zjawiska maskowania magnetycznego.

Rejon Tarnowskich Gór i Miasteczka Śląskiego w okresie od XIII do XVII w. był jednym z centrów eksploatacji rud srebra i ołowiu oraz eksploatacji darniowych rud żelaza. Śladów  tej eksploatacji można szukać w glebach i torfowiskach doliny Brynicy i Stoły. Możliwość zastosowania na terenie badań metody magnetometrii glebowej wiąże się z faktem, że w trakcie wszystkich procesów hutniczych (również tych prymitywnych) powstają „technogeniczne cząstki magnetyczne” (TMPs), które posiadają właściwości ferromagnetyczne i ich obecność w glebie, czy warstwie torfu może być wykryta poprzez zastosowanie prostych technik magnetometrii glebowej. Głównym celem projektu było określenie składu chemicznego, morfologii i form mineralnych oraz właściwości magnetycznych historycznych TMPs oraz porównanie ich z TMPs emitowanymi do atmosfery w ciągu ostatnich dziesięcioleci, a także rozpoznanie charakteru występujących w dolinie Brynicy i Stoły anomalii magnetycznych. Terenowe pomiary podatności magnetycznej (w górnej warstwie gleby do 10 cm) oraz pomiary gradiometryczne (do głębokości 1 m) pozwoliły precyzyjnie zlokalizować miejsca występowania glebowych anomalii magnetycznych, a analiza pionowego rozkładu wartości podatności magnetycznej mierzona w pobranych rdzeniach glebowych pozwoliła zlokalizować warstwę gleby, gdzie występują TMPs. Analizy morfologiczno-mineralogiczne i chemiczne około 100 TMPs wykazały, że są one w większości cząstkami żużli, rud, ceramiki, koksików i węgli drzewnych inkrustowanych powierzchniowo warstwą tlenków żelaza, naskorupień pokrywających fragmenty piaskowca. Analiza zawartości metali ciężkich oraz pionowego rozkładu podatności magnetycznej profili torfowych pobranych w rejonie badań wykazała wysokie korelacje pomiędzy obecnością takich metali jak Ag, Cd, Cu, Fe, Pb i Sn, rozkładem sygnału magnetycznego oraz obecnością węgla drzewnego, a datowaniami radiometrycznymi. Datowania wykazały ponadto, że pierwszy widoczny wzrost zawartości ołowiu widoczny był już w warstwach torfu datowanych na okres 1000 lat p.n.e., a  miedzi nawet w warstwach odpowiadających wiekowo 2500 lat p.n.e., co sugerować może znacznie wcześniejszą aktywność związaną z działalnością człowieka na tym obszarze. Dodatkowo, w oparciu o pomiary magnetyczne w rejonie badań została określona lokalizacja dwóch stanowisk archeologicznych, pochodzących z okresu mezolitu i średniowiecza, gdzie w oparciu o wyniki badań zostały przeprowadzone wstępne prace archeologiczne.