Wyświetlenie artykułów z etykietą: ZMSR

Prawie wszystkie pyły przemysłowo-miejskie emitowane do atmosfery z różnych źródeł i opadające na powierzchnię gleby zawierają cząstki o właściwościach magnetycznych. W literaturze naukowej nazywa się je technogenicznymi cząstkami magnetycznymi (technogenic magnetic particles TMPs).

Są to minerały żelaza (głównie tlenki) powstające w warunkach antropogenicznych, które tworzą się w trakcie różnych wysokotemperaturowych procesów technologicznych stosowanych w różnych gałęziach przemysłu. Powstają one z różnorodnych form żelaza występującego w surowcach, dodatkach lub paliwach stosowanych w tych procesach. Ze względu na ich magnetyczne właściwości nawet niewielką ich ilość w glebie można wykryć za pomocą prostych pomiarów magnetycznych (np. podatności magnetycznej). Jako, że TMPs są nośnikami wielu potencjalnie toksycznych pierwiastków (potentially toxic elements PTEs) dlatego też mierzone wartości podatności magnetycznej często są wskaźnikiem obecności zanieczyszczeń w glebie. Powodem podjęcia tej tematyki badawczej były obiecujące wyniki badań wstępnych wykonanych na niewielkiej ilości prób pyłów przemysłowo-miejskich pokazujące, że przy odpowiednim doborze parametrów magnetycznych próbki zawierające TMPs pochodzące z różnych źródeł grupowały się w oddzielnych obszarach diagramów magnetycznych, co nasuwa przypuszczenie, że posiadają one pewne cechy charakterystyczne wyróżniające je w zależności od pochodzenia. Ma to związek z nieco odmiennym składem mineralogicznym i strukturą wewnętrzną, które są efektem odmiennych warunków ich powstawania.

Celem projektu będzie dokonanie szczegółowej charakterystyki magnetycznej gleb zawierających TMPs jak i samych cząstek wyseparowanych magnetycznie z próbki glebowej. Próbki glebowe pobierane będą w miejscach, które przez długi czas pozostawały pod działaniem źródeł emisji związanych z hutnictwem, żelaza i niklu, odlewnią żeliwa, hutą szkła, koksowniami, cementowniami, zwałowiskami odpadów przemysłowych i transportem kolejowym. W ramach projektu planuje się znalezienie różnic w charakterystyce magnetycznej pomiędzy TMPs i minerałami żelaza naturalnie występującymi w glebie oraz różnic pomiędzy właściwościami magnetycznymi TMPs powstających w różnych gałęziach przemysłu.  Ważna będzie również odpowiedź na pytanie czy możliwe jest wskazanie źródła pochodzenia cząstek magnetycznych znajdowanych w glebie w oparciu o charakterystykę magnetyczną oraz rodzaj przenoszonych przez nie zanieczyszczeń. Jeśli te założenia zostaną potwierdzone w trakcie badań to będzie można w przyszłości na podstawie charakterystyki cząstek magnetycznych znajdowanych w glebie określać najważniejsze źródła zanieczyszczenia gleby w danym rejonie, istotne szczególnie w aspekcie zanieczyszczeń historycznych. Elementem nowatorskim prowadzonych badań będzie również łączenie pomiarów podatności magnetycznej wykonywanych bezpośrednio w terenie z pomiarami zanieczyszczeń chemicznych dokonywanych również bezpośrednio w terenie na miejscu stwierdzonej anomalii magnetycznej. Pozwoli to na określenie rodzaju występujących w glebie zanieczyszczeń bez konieczności wykonywania czasochłonnych i kosztownych analiz laboratoryjnych. W pomiarach tych planuje się wykorzystanie terenowego zestawu do pomiarów podatności magnetycznej MS2 Bartington, w połączeniu z zakupionym w ramach tego projektu przenośnym spektrometrem XRF (opartym na technice fluorescencji rentgenowskiej). W miejscach tak precyzyjnie wyznaczonych anomalii magnetycznych i geochemicznych pobrane zostaną rdzenie glebowe, gdzie zmierzony zostanie rozkład pionowy podatności magnetycznej i zawartości potencjalnie toksycznych pierwiastków w profilu glebowym. Na podstawie tych wstępnych analiz wyznaczone zostaną miejsca największej koncentracji TMPs i te fragmenty rdzeni glebowych poddane zostaną dalszym analizom jak również z nich zostaną wykonane drogą separacji magnetycznej koncentraty TMPs do dalszych badań. Badania te będą polegały na: · analizach zmian własności magnetycznych cząstek w zakresie temperatur od -195 do 700°C, · identyfikacji związków żelaza oraz ich budowy wewnętrznej przy użyciu spektroskopii Mössbauerowskiej uzupełnioną weryfikacją wizualną przy użyciu zarówno mikroskopu optycznego jak i nowo uruchomionego mikroskopu SEM, · bardziej zaawansowanych pomiarach parametrów magnetycznych z wykorzystaniem parametrów histerezy magnetycznej używanych w magnetyzmie środowiska do analizy mieszanin tlenków żelaza. Ostatnim etapem badań laboratoryjnych będzie wielostopniowa ekstrakcja sekwencyjna próbek zarówno frakcji magnetycznej jak i niemagnetycznej pozwalająca określić fizyko-chemiczny charakter powiązania TMPs z przenoszonymi przez nie zanieczyszczeniami chemicznymi. Badania te dadzą nową wiedzę na temat roli TMPs w transporcie zanieczyszczeń oraz możliwości i ograniczeń wykorzystania magnetometrii glebowej do badań zanieczyszczeń środowiska glebowego w powiązaniu ze specyficznymi źródłami emisji.

Celem projektu było precyzyjne wyznaczenie zasięgu warstw antropogenicznych zalegających pod powierzchnią terenu, w oparciu o wyniki otrzymane z pięciu różnych metod geofizycznych (magnetometrii glebowej, gradiometrii magnetycznej, konduktometrii pomiarów elektrooporowych i pomiarów potencjałów wzbudzonych). Badania prowadzono na kilku przykładowych obszarach, gdzie udokumentowane było prowadzenie działalności górniczej i hutniczej w różnych okresach historycznych. Drugim celem badań było określenie, przy użyciu metod chemicznych, czy nagromadzenie dużej ilości potencjalnie toksycznych metali w warstwie antropogenicznej może stanowić realne zagrożenie ekologiczne dla otaczającego je środowiska wodno-glebowego. Pierwsza część badań oparta była o pomiary magnetometrii glebowej wykorzystującej różnice w podatności magnetycznej antropogenicznych i naturalnych warstw gleby. Na obszarach stwierdzonych anomalii magnetycznych wykonane zostały pomiary konduktometryczne elektrooporowe i potencjałów wzbudzonych. Na podstawie zintegrowanych danych pochodzących z tych metod został wyznaczony precyzyjnie zasięg warstw antropogenicznych zalegających w podłożu glebowym lub zasięg oddziaływania powierzchniowych składowisk odpadów przemysłowych. Z warstw antropogenicznych zostały pobrane próbki glebowe, które poddano analizie chemiczno-mineralogicznej, na podstawie której dokładnie określono rodzaj i skład chemiczno-mineralogiczny analizowanej warstwy gleby, bądź odpadu. Kolejnym etapem było pobranie próbek z przyległych warstw gleby i wód (powierzchniowych lub podskórnych) mających bezpośredni kontakt z badaną warstwą lub zwałowiskiem w celu określenia, czy toksyczne pierwiastki zawarte w warstwie antropogenicznej podlegają uruchamianiu i migracji do środowiska i czy mogą stanowić realne zagrożenie.  Badania pozwoliły na zweryfikowanie stanu wiedzy na temat możliwości integracji pięciu różnych metod geofizycznych w celu bardziej precyzyjnego określania zasięgu przestrzennego występowania warstw antropogenicznych lub/i warstw zawierających artefakty oraz pozwoliły lepiej scharakteryzować właściwości magnetyczne i geoelektryczne materiałów antropogenicznych obecnych w tych warstwach. Oceniono również realność zagrożenia ekologicznego występującego na badanych obszarach.

zainteresowania naukowe:

metodyka analiz próbek środowiskowych

zainteresowania prywatne:

wycieczki piesze i rowerowe;  podróżowanie (zwiedzanie Polski i krajów Europy); muzyka (pop i rock); taniec towarzyski; ćwiczenia metodą Pilates

zainteresowania naukowe:

wykorzystanie parametrów magnetycznych w badaniach (i monitoringu) środowiska; zastosowanie naturalnych indykatorów (w tym bioindykatorów) zanieczyszczeń atmosferycznych; torfowiska jako źródła informacji na temat wpływu historycznej działalności antropogenicznej na środowisko; antropopresja na obszarach historycznej działalności przemysłowej.

zainteresowania prywatne:

literatura biograficzna, podróżnicza i reportażowa; trekking górski i piesze wycieczki; balet klasyczny; projektowanie biżuterii; organizacja przyjęć.

zainteresowania naukowe:

magnetyzm środowiskowy; wykorzystanie magnetometrii do badań środowiskowych; geochemiczne i magnetyczne właściwości zanieczyszczonych gleb i roślin; wpływ czynników antropogenicznych na środowisko glebowe i rośliny

zainteresowania prywatne:

literatura piękna, biograficzna i fantasy; podróże krajowe i zagraniczne; trekking górski; jazda na rowerze; gotowanie; system walki Krav Maga

zainteresowania naukowe:

magnetyzm środowiskowy i jego parametry, jako narzędzie w badaniach środowiskowych; badania eksperymentalne nad efektem maskowania ultradrobnych (nano)cząsteczek (pedogenicznych) przez gruboziarniste frakcje ferrimagnetyczne (geogeniczne i antropogeniczne);  wykorzystanie właściwości magnetycznych do wyznaczania nieciągłości litologicznych w glebach; geogeniczne i pedogenicze (w tym biogeniczne) cząstki magnetyczne; dywersyfikacja geogenicznego, pedogenicznego oraz antropogenicznego sygnału magnetycznego (i geochemicznego) w glebie (z szczególnym uwzględnieniem profili glebowych wytworzonych z różnych utworów geologicznych)

zainteresowania prywatne:

literatura i film science fiction (cyberpunk); trekking klasyczny (górski); wspinaczka klasyczna (bouldering, wspinaczka ściankowa, wspinaczka skałkowa, wspinaczka górska); proces twórczy (konstruowanie, układanie, budowanie i usprawnianie) – zabawa przez naukę i nauka przez zabawę

zainteresowania naukowe:

badania środowiskowe prowadzone w terenach leśnych, parkowo-leśnych i ekotonowych ze szczególnym uwzględnieniem roli drzew w migracji zanieczyszczeń atmosferycznych do gleby; wykorzystanie parametru podatności magnetycznej do szczegółowych analiz i modelowania 3D dystrybucji cząstek magnetycznych w glebie; detekcja ferrimagnetycznych artefaktów w glebach obszarów miejskich i przemysłowych - badania w mezoskali na małych obszarach i na transektach

zainteresowania prywatne:

jazda rowerem po bezdrożach; obserwacje przyrodnicze; podróże z namiotem i hamakiem; wędkarstwo muchowe; muzyka alternatywna, offowa i klasyczna; amatorska astronomia; neurobiologia człowieka

zainteresowania naukowe:

magnetyzm środowiska; geofizyka;  gleboznawstwo;  mikroskopia optyczna i elektronowa;  monitoring jakości powietrza; mikroplastiki w środowisku

zainteresowania prywatne:

kometka, narciarstwo biegowe, fińska sauna

zainteresowania naukowe:

magnetyzm środowiska; wykorzystanie metod magnetycznych do wykrywania zanieczyszczenia gleb pierwiastkami śladowymi; szacowanie wielkości aktualnej i historycznej depozycji pyłów przemysłowo-miejskich; wyznaczanie obszarów historycznych zanieczyszczeń gleb w oparciu o metodę (magnetometrii glebowej - ISO 21226:2019); rola technogenicznych cząstek magnetycznych w środowisku; badanie technogenicznych tlenków żelaza w środowisku glebowym; rozkład sygnału magnetycznego w profilu glebowym; wykorzystanie parametrów magnetycznych w taksonomii gleb; zastosowanie różnych technik geofizycznych w lokalizacji podpowierzchniowych warstw antropogenicznych oraz historycznych składowisk odpadów; biomagnetyzm

zainteresowania prywatne:

turystyka górska (hiking), rowerowa i kajakowa; historia powszechna i regionalna; literatura piękna, historyczna;  podróżnicza i górska

Głównym rezultatem projektu było opracowanie wytycznych dla zoptymalizowanej, dwustopniowej zintegrowanej geofizyczno-geochemicznej metody oceny zanieczyszczenia gleby i wód gruntowych, stanowiące podstawę do opracowania standardowej metody przesiewowej pt. ”Guideline for the screening of soil polluted with toxic elements using soil magnetometry" (Wytyczne do badania gleby zanieczyszczonej pierwiastkami toksycznymi przy użyciu magnetometrii glebowej) opublikowanej jako  ISO 21226:2019. W ramach projektu opracowano szczegółowe procedury poszczególnych etapów badań, począwszy od wstępnego rozpoznania magnetycznego, identyfikacji i wytyczenia obszarów potencjalnie zanieczyszczonych, poprzez procedury pobierania i przygotowania próbek, analizę geochemiczną, aż po procedurę interpretacji i oceny. Metoda ta została zweryfikowana na różnych obszarach (leśnych, poprzemysłowych, rolniczych, miejskich) dla różnych scenariuszy związanych z różnymi źródłami zanieczyszczeń, warunkami klimatycznymi, typem gleby i tłem geologicznym. Uzyskane wyniki zostały zweryfikowane za pomocą zaawansowanych metod geostatystycznych. We wszystkich badanych obszarach położonych w Norwegii i Polsce zastosowano te same procedury pomiarowe, a zawartość 50 pierwiastków oznaczono standardową procedurą ICP-MS po mineralizacji w 50% HNO₃. Jak stwierdzono w trakcie badań, korelacja między podatnością magnetyczną (κ) a zawartością pierwiastków jest silnie zależna od źródła zanieczyszczenia, dlatego w celu oceny poziomu zanieczyszczenia obliczono wskaźnik obciążenia zanieczyszczenia (PLI) i wybrano różne zestawy pierwiastków do obliczenia wskaźnika PLI w różnych scenariuszach w zależności od źródeł zanieczyszczeń. W przypadku obszarów podlegających wpływowi źródła miejskiego zaobserwowano najwyższe korelacje między κ a zawartością Zn, Pb, Cd, Cu, natomiast w przypadku hutnictwa żelaza głównie Fe, Cr, Ni i W były związane z technogenicznymi cząsteczkami magnetycznymi (TMP). Wokół hut Ni-Cu zaobserwowano dodatnie korelacje z κ dla Cu, Ni, Sn, As, Se, Mo, Co, W i S, natomiast źródłem Zn, Pb mogą być odpady z przetwarzania rud Pb-Zn, Cd, Sn, Cu, Tl, Ba As i Se. Również torfowiska ombrotroficzne jako archiwa TMP i zanieczyszczeń chemicznych zostały opróbowane zgodnie z metodyką opracowaną w ramach projektu i przebadane za pomocą precyzyjnego datowania radiowęglowego warstw torfu o podwyższonej podatności magnetycznej i zawartości metali. Wzrost sygnału magnetycznego w torfowiskach niezależnie od ich położenia zaobserwowano od warstwy datowanej na połowę XVIII wieku (rewolucja przemysłowa).

Prezentacja ISO 21226:2019