Problems and potential of mineral magnetic measurements as a soil particle size proxy

Abstract

The use of mineral magnetic concentration parameters (χ_LF, χ_ARM and SIRM) as a potential particle size proxy for soil samples collected from the Isle of Man (British Isles) is explored as an alternative means of normalizing particle size effects. Comparison of soil‐related analytical data by correlation analyses between each magnetic parameter and individual particle size classes (i.e. sand, silt and clay), more discrete intervals within classes (e.g. fine sand or medium silt) and cumulative size fractions (e.g. clay + fine silt) are reported. Both χ_LF and χ_ARMparameters reveal significant (p <0.05; n = 46), but relatively weak (r_s = 0.297 and 0.369), associations with clay content, while χ_LF, χ_ARM and SIRM parameters have no significant relationship with sand and silt content or any discrete or cumulative size fractions. Contrary to earlier research findings, this indicates that magnetic measurements are not always a suitable particle size proxy and it is only certain environments and/or specific settings that are appropriate for granulometric normalization by this technique. However, if future researchers working in other soil settings can identify a formal predictable relationship, the technique is known to offer a simple, reliable, rapid, sensitive, inexpensive and non‐destructive approach that could be a valuable particle size proxy for normalizing particle size effects in soil contamination studies.

Magnetinių mineralų matavimų, siekiant jais pakeisti granuliometrinės sudėties analizę, problemos ir potencialas

Santrauka. Tyrimuose atskleistas mineralų magnetinių koncentracijos parametrų panaudojimas (χ_LF, χ_ARM ir SIRM) kaip potencialiai alternatyvus metodas granuliometrinės sudėties nustatymo analizei Isle of Man (Britų salos) surinktiems dirvožemio pavyzdžiams tirti ir dalelių dydžio reiškiniui normalizuoti. Aprašytas su dirvožemiu susijusių analizinių duomenų palyginimas koreliacinių analizių būdu, t. y. tarp kiekvieno magnetizmo parametro ir atskirų dydžių dalelių frakcijų (t. y. smėlio, dulkių ir dumblo) ir tarpinių šių intervalų frakcijų (pavyzdžiui, smulkaus smėlio ar vidutinio rupumo dulkių) ir jungtinių frakcijų (pavyzdžiui, dumblo + smulkių dulkių). Tiek χ_LF, tiek χ_ARM parametrai atskleidžia reikšmingas (p <0,05; n = 46), bet palyginti nereikšmingas (r_s = 0,297 ir 0,369) ryšių asociacijas su dumblo kiekiu, o χ_LF, χ_ARM ir SIRM parametrai neturi reikšmingų priklausomybių nuo smėlio ir dulkių kiekių, nei su atskiromis ar jungtinėmis dalelių dydžių frakcijomis. Priešingai ankstyvesniems tyrinėjimų rezultatams, tai rodo, kad magnetiniai matavimai ne visada yra tinkama alternatyva granuliometrinės sudėties analizei pakeisti ir tiktai tam tikroje, specifinėje aplinkoje yra tinkami granuliometrinei sudėčiai normalizuoti. Tačiau jei ateityje tyrėjai, tiriantys kitas dirvožemio savybes, nustatytų proporcingas prognozuojamas priklausomybes, šis matavimų metodas siūlo paprastą, patikimą, greitą, tikslų, nebrangų ir neardomąjį metodą, kuris galėtų būti vertinga granuliometrinės analizės alternatyva normalizuojant dalelių dydžio reiškinius studijuojant užterštus dirvožemius.

Reikšminiai žodžiai: aplinkos magnetizmas, dirvožemio granuliometrinė sudėtis, duomenų normalizavimas, dalelių dydžio reiškinys, dirvožemio užterštumas, visuomenės sveikata, Isle of Man.

Проблемы и потенциальные возможности применения магнитных измерений минералов для замены анализа гранулометрического состава почвы

Резюме. Исследована возможность использования магнитных параметров (χLF, χARM и SIRM) как альтернативного потенциального метода для определения гранулометрического состава почв, отобранных в Isle of Man (Британские острова), и нормализирования эффекта по величине частиц. Описано сравнение связанных с почвой аналитических данных на основе метода корреляционного анализа, т. е. между каждым параметром магнетизма и частиц отдельных фракций (песок, пыль, глина) и промежуточных фракций этих интервалов (например, глина + мелкая пыль). Параметры как χLF, так и χARM показывают существенную (p <0.05; n = 46), однако сравнительно слабую (rs = 0.297 ir 0.369) связь с количеством пыли, в то время как параметры χLF, χARM и SIRM не имели существенной зависимости от количества глины и песчаных частиц как для отдельных, так и для смешанных фракций. В отличие от результатов предыдущих исследований данные результаты свидетельствуют о том, что магнитные измерения не всегда являются приемлемой альтернативой для замены метода определения гранулометрического состава и лишь в определенных специфических условиях могут применяться для этого. Если в будущем исследователи, изучающие другие свойства почвы, смогут установить пропорциональные прогнозируемые зависимости, этот магнитный метод измерения сможет применяться, так как он предлагает простой, достоверный, быстрый, точный, недорогой и неизменяющийся способ, который может быть альтернативой анализа гранулометрического состава с целью нормализации эффекта величины частиц при изучении загрязненных почв.

Ключевые слова: магнетизм окружающей среды, гранулометрический состав почвы, нормализация данных, эффект величины частиц, загрязнение почвы, здоровье общества, Isle of Man.

First Published Online: 14 Oct 2010

Keyword : environmental magnetism, soil texture, data normalizing, particle size effects, soil pollution, public health, Isle of Man