МАГНІТНО-МІНЕРАЛОГІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ҐРУНТІВ КИЇВЩИНИ, УРАЖЕНИХ ВІЙСЬКОВИМИ ДІЯМИ

Олександр  МЕНЬШОВ; Ксенія БОНДАР; Володимир  БАХМУТОВ; Дмитро ГЛАВАЦЬКИЙ; Євген  ПОЛЯЧЕНКО

doi:10.17721/1728-2713.106.01

Автор(и)

Олександр МЕНЬШОВ Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, Україна
Ксенія БОНДАР 1. Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, Україна. 2. Інститут геофізики Польської академії наук, Варшава, Польща.
Володимир БАХМУТОВ Інститут геофізики ім. С. І. Субботіна Національної академії наук України, Київ, Україна
Дмитро ГЛАВАЦЬКИЙ Інститут геофізики ім. С. І. Субботіна Національної академії наук України, Київ, Україна
Євген ПОЛЯЧЕНКО Інститут геофізики ім. С. І. Субботіна Національної академії наук України, Київ, Україна

DOI:

https://doi.org/10.17721/1728-2713.106.01

Ключові слова:

магнітна сприйнятливість, ґрунт, важкі метали, намагніченість, військові дії

Анотація

Вступ. Одним із небезпечних впливів на довкілля, викликаних військовими діями в Україні, є деструкція ґрунтового покриву, а саме його забруднення, перерозподіл генетичних горизонтів, ущільнення, зміна фізико-хімічних агрономічних показників тощо. Накопичений досвід показує, що більшість із цих процесів відображаються на магнітних властивостях ґрунтів.

Методи. Застосовано методику магнітних досліджень, що передбачає повний спектр польових і лабораторних досліджень.

Результати. На основі розробленої діаграми для співвідношень ідеальної (безгістерезисної) магнітної сприйнятливості до низькочастотної магнітної сприйнятливості (χARM/χlf) та ідеальної магнітної сприйнятливості до частотної залежності магнітної сприйнятливості (χARM/χfd) було розбраковано дрібнозернисті магнітні частинки літогенного та бактеріального походження у ґрунтах дослідних ділянок Київщини. Для Старих Петрівців було ідентифіковано лише одну групу зразків. У Демидові виявили дві групи: більшу, позначену зеленим кольором, і меншу, позначену червоним. Нарешті, на ділянці дослідження Озера було визначено дві еквівалентні групи. За результатами термомагнітного аналізу магнітної сприйнятливості було ідентифіковано незвичний для ґрунтів "хвіст" після 600 °С, що вказує на вміст металевого заліза. Вміст важких металів у магнітній фракції ґрунтів з об'єктів військового ураження залежить від складу сплавів зброї, що вражає конкретне місце.

Висновки. Під час вибуху різних типів боєприпасів утворюються уламки неправильної форми через значний механічний вплив, а додаткове нагрівання в процесі призводить до утворення залізних сферул. Цей складний фізико-хімічний процес виникає внаслідок взаємодії високотемпературних газів, пилу та розплавленого металу. Зазначені об'єкти успішно ідентифікуються на основі експресних і дешевих магнітних методів.

Посилання

Barbosa, J. Z., Poggere, G. C., Teixeira, W. W. R., Motta, A. C. V., Prior, S. A., & Curi, N. (2020). Assessing soil contamination in automobile scrap yards by portable X-ray fluorescence spectrometry and magnetic susceptibility. Environmental monitoring and assessment, 192(1), 46.

Bondar, K., Bakhmutov, V., Menshov, O., Poliachenko, Ie., & Hlavatskyi, D. (2023). Detecting War-Related Pollution of Soils Using Magnetic and Geochemical Methods. First Results from Recaptured Outskirts of Kyiv. 17th International Conference Monitoring of Geological Processes and Ecological Condition of the Environment, 1–5. https://doi.org/10.3997/2214-4609.2023520209

Bućko, M. S., Magiera, T., Johanson, B., Petrovský, E., & Pesonen, L. J. (2011). Identification of magnetic particulates in road dust accumulated on roadside snow using magnetic, geochemical and micro-morphological analyses. Environmental Pollution, 159(5), 1266–1276.

Dunlop, D. J., & Özdemir, Ö. (1997). Rock magnetism: fundamentals and frontiers. Cambridge university press. https://doi.org/10.1017/CBO9780511612794

Evans, M., & Heller, F. (2003). Environmental magnetism: principles and applications of enviromagnetics. Elsevier.

Eyre, J. K., & Shaw, J. (1994). Magnetic enhancement of Chinese loess – the role of γFe2O3? Geophysical Journal International, 117(1), 265–271.

Fialová, H., Maier, G., Petrovský, E., Kapička, A., Boyko, T., Scholger, R., & MAGPROX Team. (2006). Magnetic properties of soils from sites with different geological and environmental settings. Journal of Applied Geophysics, 59(4), 273–283.

Gehring, A. U., Fischer, H., Louvel, M., Kunze, K., & Weidler, P. G. (2009). High temperature stability of natural maghemite: a magnetic and spectroscopic study. Geophysical Journal International, 179(3), 1361–1371.

Górka-Kostrubiec, B., Świetlik, R., Szumiata, T., Dytłow, S., & Trojanowska, M. (2023). Integration of chemical fractionation, Mössbauer spectrometry, and magnetic methods for identification of Fe phases bonding heavy metals in street dust. Journal of Environmental Sciences, 124, 875–891.

Guda, A. M. et al. (2020). Suitability of magnetic proxies to reflect complex anthropogenic spatial and historical soil heavy metal pollution in the southeast Nile delta. Catena, 191, 104552. https://doi.org/10.1016/j.catena.2020.104552

Hu, X. F., Li, M., He, Z. C., Cui, L., Liu, R., Wang, X. D., & Wang, Z. H. (2022). Magnetic responses to heavy metal pollution of the industrial soils in Shanghai: Implying the influences of anthropogenic magnetic dustfall on urban environment. Journal of Applied Geophysics, 197, 104544.

Jackson, M. J., & Moskowitz, B. (2021). On the distribution of Verwey transition temperatures in natural magnetites. Geophysical Journal International, 224(2), 1314–1325.

Jordanova, N., Jordanova, D., Tcherkezova, E., Georgieva, B., & Ishlyamski, D. (2021). Advanced mineral magnetic and geochemical investigations of road dusts for assessment of pollution in urban areas near the largest copper smelter in SE Europe. Science of the Total Environment, 792, 148402.

Kelepertzis, E., Argyraki, A., Botsou, F., Aidona, E., Szabó, Á., & Szabó, C. (2019). Tracking the occurrence of anthropogenic magnetic particles and potentially toxic elements (PTEs) in house dust using magnetic and geochemical analyses. Environmental pollution, 245, 909–920.

Kutchko, B. G., & Kim, A. G. (2006). Fly ash characterization by SEM– EDS. Fuel, 85(17–18), 2537–2544.

Linford, N., Linford, P., & Platzman, E. (2005). Dating environmental change using magnetic bacteria in archaeological soils from the upper Thames Valley, UK. Journal of Archaeological Science, 32(7), 1037–1043.

Magiera, T., Jabłońska, M., Strzyszcz, Z., & Rachwal, M. (2011). Morphological and mineralogical forms of technogenic magnetic particles in industrial dusts. Atmospheric Environment, 45(25), 4281–4290.

Maity, R., Venkateshwarlu, M., Mondal, S., Kapawar, M. R., Gain, D., & Paul, P. (2021). Magnetic and microscopic characterization of anthropogenically produced magnetic particles: a proxy for environmental pollution. International journal of environmental science and technology, 18, 1793–1808.

Maxbauer, D. P., Feinberg, J. M., & Fox, D. L. (2016). Magnetic mineral assemblages in soils and paleosols as the basis for paleoprecipitation proxies: A review of magnetic methods and challenges. Earth-Science Reviews, 155, 28–48. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2016.01.014

Menshov, O., Bakhmutov, V., Hlavatskyi, D., Poliachenko, I., & Bondar, K. (2024). Magnetic Imprint in the Soils as a Consequence of War Impact in Ukraine. 85th EAGE Annual Conference & Exhibition (including the Workshop Programme, 1–5. https://doi.org/10.3997/2214-4609.202410637

Menshov, O., Vyzhva, S., Horoshkova, L., Tonkha, O., Ivanik, O., Pereira, P., ... & Eiben, H. (2023). Distribution of soil magnetic susceptibility as a pollution indicator in the urban and tourist city of Lviv, Ukraine. Environmental Earth Sciences, 82(21), 486.

Menshov, O. (2018). The role of magnetotactic bacteria in formation of natural magnetism of Ukraine soils. Visnuk of Taras Shevchenko National University of Kyiv. Geology, 80(1), 40–45 [in Ukrainian].

Lohmann, U., Sausen, R., Bengtsson, L., Cubasch, U., Perlwitz, J., & Roeckner, E. (1993). The Köppen climate classification as a diagnostic tool for general circulation models. Climate Research, 177–193. https://doi.org/10.3354/cr003177

Oldfield, F. (1994). Toward the discrimination of fine grained ferrimagnets by magnetic measurements in lake and near-shore marine sediments. Journal of Geophysical Research, 99, 9045–9050. https://doi.org/10.1029/93JB03137

Oudeika, M. S., Altinoglu, F. F., Akbay, F., & Aydin, A. (2020). The use of magnetic susceptibility and chemical analysis data for characterizing heavy metal contamination of topsoil in Denizli city, Turkey. Journal of Applied Geophysics, 183, 104208.

Özdemir, Ö., & Dunlop, D. J. (2010). Hallmarks of maghemitization in low‐ temperature remanence cycling of partially oxidized magnetite nanoparticles. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 115(B2).

Salazar-Rojas, T., Cejudo-Ruiz, F. R., & Calvo-Brenes, G. (2024). Magnetic and Chemical Testing in Plants, Road Dust and Soil, as Indicators of Atmospheric Pollution. Water, Air, & Soil Pollution, 235(9), 601.

Szuszkiewicz, M., Łukasik, A., Magiera, T., & Mendakiewicz, M. (2016). Combination of geo-pedo-and technogenic magnetic and geochemical signals in soil profiles–diversification and its interpretation: a new approach. Environmental pollution, 214, 464–477.

Rachwał, M., Kardel, K., Magiera, T., & Bens, O. (2017). Application of magnetic susceptibility in assessment of heavy metal contamination of Saxonian soil (Germany) caused by industrial dust deposition. Geoderma, 295, 10–21.

WRB, I. W. G. (2014). World reference base for soil resources 2014. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. World Soil Resources Report, 106.