Розробка вдосконаленого методу геопросторової електричної розвідки приповерхневих шарів ґрунту в Північному Казахстані для виявлення джерел забруднення

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.322818

Ключові слова:

електропровідність ґрунту, цифрова обробка, експериментальні дані, вугільний пил, транспортно-логістичні потоки, залізничні перевезення

Анотація

Це дослідження зосереджено на приповерхневих шарах ґрунту в приміських районах Астани, Північний Казахстан, щоб вирішити критичну проблему забруднення ґрунту, спричиненого антропогенною діяльністю, зокрема розсіюванням вугільного пилу відкритим залізничним вантажним транспортом. Існуючі геофізичні методи вимірювання електропровідності ґрунту недостатньо точні через вплив верхніх шарів ґрунту та сезонні коливання вологості, що обмежує надійну ідентифікацію джерела забруднення.

Щоб підвищити точність вимірювань, дослідники модифікували вимірювальні зонди. Це вдосконалення в поєднанні з геофізичними дослідженнями та топографічним прив’язуванням Глобальної системи позиціонування дозволило виявити нові моделі поведінки забруднюючих речовин. Була встановлена сильна кореляція між електромагнітними аномаліями та діяльністю людини, включаючи транспорт, логістику та урбанізацію.

Дослідження показало, що електропровідність ґрунту біля залізничних колій була в три рази вищою через вугільний пил, при цьому пікові значення досягали 4,8 мСм/м навесні. Модифіковані зонди підвищили точність вимірювань на 28–32 % залежно від сезону, дозволяючи точно виявляти структури забруднення підземних вод.

Отримані дані дають змогу зрозуміти динаміку забруднення міст та її довгострокові наслідки.

На основі експериментальних даних були розроблені рекомендації, серед яких наступна: перехід на відновлювані джерела енергії зменшить залежність від вугілля та забруднення.

На завершення дослідження висвітлює ключові проблеми забруднення ґрунту та дає рекомендації щодо пом’якшення його впливу. Цей підхід підтримує стале управління земельними ресурсами, дотримання нормативних вимог і стратегії пом’якшення забруднення в інтерфейсах між містом і передмістям по всьому світу

Біографії авторів

Kuandyk Akshulakov, National Defense University of the Republic of Kazakhstan

Doctor of Philosophy (PhD)

Office of Military Art Research

Dauren Kassenov, Ministry of Defense of the Republic of Kazakhstan

Department of Defense and Aerospace Industry

Marat Samatov, National Defense University of the Republic of Kazakhstan

Associate Professor

Office of Military Art Research

Sabyrzhan Atanov, L.N. Gumilyov Eurasian National University

Doctor of Technical Sciences, Professor

Department Computer and Software Engineering

Посилання

  1. Ariati, A., Arifin, M. Z., Sutikno, F. R., Bowoputro, H., Miftahulkhair, M. (2024). Identifying the influence of traffic management on vehicle emissions and the distribution of air dispersion in the Makassar port area. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (10 (129)), 84–91. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.307037
  2. Lupolt, S. N., Santo, R. E., Kim, B. F., Green, C., Codling, E., Rule, A. M. et al. (2021). The Safe Urban Harvests Study: A Community-Driven Cross-Sectional Assessment of Metals in Soil, Irrigation Water, and Produce from Urban Farms and Gardens in Baltimore, Maryland. Environmental Health Perspectives, 129 (11). https://doi.org/10.1289/ehp9431
  3. Romero‐Ruiz, A., Linde, N., Baron, L., Breitenstein, D., Keller, T., Or, D. (2022). Lasting Effects of Soil Compaction on Soil Water Regime Confirmed by Geoelectrical Monitoring. Water Resources Research, 58 (2). https://doi.org/10.1029/2021wr030696
  4. Garré, S., Hyndman, D., Mary, B., Werban, U. (2021). Geophysics conquering new territories: The rise of “agrogeophysics.” Vadose Zone Journal, 20 (4). https://doi.org/10.1002/vzj2.20115
  5. Blanchy, G., Virlet, N., Sadeghi‐Tehran, P., Watts, C. W., Hawkesford, M. J., Whalley, W. R., Binley, A. (2020). Time‐intensive geoelectrical monitoring under winter wheat. Near Surface Geophysics, 18 (4), 413–425. https://doi.org/10.1002/nsg.12107
  6. Cassiani, G., Boaga, J., Vanella, D., Perri, M. T., Consoli, S. (2015). Monitoring and modelling of soil-plant interactions: the joint use of ERT, sap flow and eddy covariance data to characterize the volume of an orange tree root zone. Hydrology and Earth System Sciences, 19 (5), 2213–2225. https://doi.org/10.5194/hess-19-2213-2015
  7. Binley, A. (2015). Tools and Techniques: Electrical Methods. Treatise on Geophysics, 233–259. https://doi.org/10.1016/b978-0-444-53802-4.00192-5
  8. Yao, R., Yang, J., Wu, D., Xie, W., Gao, P., Jin, W. (2016). Digital Mapping of Soil Salinity and Crop Yield across a Coastal Agricultural Landscape Using Repeated Electromagnetic Induction (EMI) Surveys. PLOS ONE, 11 (5), e0153377. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0153377
  9. Brogi, C., Huisman, J. A., Pätzold, S., von Hebel, C., Weihermüller, L., Kaufmann, M. S. et al. (2019). Large-scale soil mapping using multi-configuration EMI and supervised image classification. Geoderma, 335, 133–148. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2018.08.001
  10. Boaga, J. (2017). The use of FDEM in hydrogeophysics: A review. Journal of Applied Geophysics, 139, 36–46. https://doi.org/10.1016/j.jappgeo.2017.02.011
  11. Boaga, J., Ghinassi, M., D’Alpaos, A., Deidda, G. P., Rodriguez, G., Cassiani, G. (2018). Geophysical investigations unravel the vestiges of ancient meandering channels and their dynamics in tidal landscapes. Scientific Reports, 8 (1). https://doi.org/10.1038/s41598-018-20061-5
  12. Peneva, S., Le, Q. N. P., Munhoz, D. R., Wrigley, O., Wille, F., Doose, H. et al. (2025). Microplastic analysis in soils: A comparative assessment. Ecotoxicology and Environmental Safety, 289, 117428. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2024.117428
  13. McLachlan, P., Blanchy, G., Chambers, J., Sorensen, J., Uhlemann, S., Wilkinson, P., Binley, A. (2021). The Application of Electromagnetic Induction Methods to Reveal the Hydrogeological Structure of a Riparian Wetland. Water Resources Research, 57 (6). https://doi.org/10.1029/2020wr029221
  14. Akhmadiya, A., Nabiyev, N., Moldamurat, K., Dyussekeyev, K., Atanov, S. (2021). Use of Sentinel-1 Dual Polarization Multi-Temporal Data with Gray Level Co-Occurrence Matrix Textural Parameters for Building Damage Assessment. Pattern Recognition and Image Analysis, 31 (2), 240–250. https://doi.org/10.1134/s1054661821020036
  15. Corwin, D. L., Scudiero, E. (2020). Field‐scale apparent soil electrical conductivity. Soil Science Society of America Journal, 84 (5), 1405–1441. https://doi.org/10.1002/saj2.20153
  16. Qiu, L., Tang, J., Liu, Z. (2024). An improved goal-oriented adaptive finite-element method for 3-D direct current resistivity anisotropic forward modeling using nested tetrahedra. Journal of Applied Geophysics, 231, 105555. https://doi.org/10.1016/j.jappgeo.2024.105555
  17. McLachlan, P., Blanchy, G., Binley, A. (2021). EMagPy: Open-source standalone software for processing, forward modeling and inversion of electromagnetic induction data. Computers & Geosciences, 146, 104561. https://doi.org/10.1016/j.cageo.2020.104561
  18. Flinchum, B. A., Holbrook, W. S., Grana, D., Parsekian, A. D., Carr, B. J., Hayes, J. L., Jiao, J. (2018). Estimating the water holding capacity of the critical zone using near‐surface geophysics. Hydrological Processes, 32 (22), 3308–3326. https://doi.org/10.1002/hyp.13260
  19. Rahmati, M., Amelung, W., Brogi, C., Dari, J., Flammini, A., Bogena, H. et al. (2024). Soil Moisture Memory: State‐Of‐The‐Art and the Way Forward. Reviews of Geophysics, 62 (2). https://doi.org/10.1029/2023rg000828
  20. Carrera, A., Peruzzo, L., Longo, M., Cassiani, G., Morari, F. (2024). Electromagnetic and DC-current geophysics for soil compaction assessment. https://doi.org/10.5194/egusphere-2024-1587
  21. Tret' godovyh passazhirskih zh/d perevozok Nacperevozchika prihoditsya na letniy period. Available at: https://rail-news.kz/ru/passenger-transportation/15084-tret-godovyx-passazirskix-zd-perevozok-nacperevozcika-prixoditsia-na-letnii-period.html
  22. Bolee 40% ob'ema perevozok KTZh zanimaet ugol'. Available at: https://ktzh-gp.kz/ru/media/news/news_main_section_ru/18017/
  23. Itogi raboty KEW/KEF 2023. Available at: https://kazenergyforum.com/kew-kef-2023/results/
Розробка вдосконаленого методу геопросторової електричної розвідки приповерхневих шарів ґрунту в Північному Казахстані для виявлення джерел забруднення

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-02-21

Як цитувати

Akshulakov, K., Kassenov, D., Samatov, M., & Atanov, S. (2025). Розробка вдосконаленого методу геопросторової електричної розвідки приповерхневих шарів ґрунту в Північному Казахстані для виявлення джерел забруднення. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(10 (133), 18–27. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.322818

Номер

Том 1 № 10 (133) (2025): Екологія

Розділ

Екологія

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Kuandyk Akshulakov, Dauren Kassenov, Marat Samatov, Sabyrzhan Atanov

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.