A NEW WAY OF USING THE SPIDER DIAGRAM METHOD IN HEAVY METAL POLLUTION STUDIES FOR NEAR-SURFACE GEOPHYSICS AND THE OTHER EARTH SCIENCES

Abstract

In this study, a new way of using the Spider Diagram (SD) method has been shown in the investigation of the pollution spread and pollutant species caused by heavy metal-containing leachate in soil ground. Thus, it has been shown that this method can be used in conjunction with the results of earth science studies and its contribution to interpretation was emphasized. Because today, heavy metals in leachate water are an important environmental problem. It was determined that SD and geophysical methods could be used together in studies investigating this pollution. The heavy metal-containing leachate may contaminate the agricultural/non-agricultural soils/grounds or underground/surface waters by spreading in the permeable geological unit. This pollution spread and pollutant species can be analyzed by geochemistry (soil samples) studies. In addition, the horizontal-vertical boundaries of this pollution and the direction of pollution can be determined by geophysical methods. The results of soil analysis can also be interpreted using the SD method. However, it has been determined that this method can be used to interpret with geophysical results. This comparison has been found to contribute to the geophysical results in interpretation and it has been observed that it strengthens the geological interpretations. As a result, it is shown that SD method is a method that allows evaluating a large number of data in a short time and it can be used together with earth science methods. If these methods are used together in heavy metal pollution investigations, it has been shown whether the pollution in the soil is caused by the leachate or the bedrock unit, and in addition, whether the underground and surface water resources in the region are under the threat of pollution caused by leachate. It was thought that such a study would also be useful in Environmental Impact Assessment (EIA) studies.

Keywords

• Spider Diagram
• Geophysics
• Heavy metal
• Leachate
• Soil pollution

A NEW WAY OF USING THE SPIDER DIAGRAM METHOD IN HEAVY METAL POLLUTION STUDIES FOR NEAR-SURFACE GEOPHYSICS AND THE OTHER EARTH SCIENCES

Abstract

Bu çalışmada, toprak zeminde, ağır metal içeren sızıntı sularının yarattığı kirlilik yayılımının ve kirletici türlerinin araştırılmasında, Spider diyagramı yönteminin kullanımının yeni bir yolu gösterilmiştir. Böylece, bu yöntemin yerbilim çalışmalarının sonuçları ile birlikte kullanılabileceği gösterilmiş ve yorumlamaya olan katkısı vurgulanmıştır. Çünkü günümüzde sızıntı sularındaki ağır metal kirliği önemli bir çevre sorunudur. Bu kirlilik türünü inceleyen çalışmalarda Spider diyagramı ve jeofizik yöntemlerin birlikte kullanılabileceği görülmüştür. Ağrı metal içerikli sızıntı suları geçirimli jeolojik birim içinde yayılarak tarımsal/tarımsal olmayan toprakları/zeminleri veya yeraltı sularını/yüzey sularını kirletebilirler. Bu kirlilik yayılımı ve kirletici türleri, jeokimya çalışmaları ile toprak örnekleri alınarak analiz edilebilir. Aynı zamanda kirlilik yayılımı jeofizik yöntemlerle incelenerek yatay ve düşey yöndeki kirlilik yayılımının boyutları ve kirliliğin ilerleme yönü tespit edilebilir. Toprak analizlerinin sonuçları, Spider diyagramı yöntemi kullanılarak da yorumlanabilir. Bu yöntemle hazırlanan istatistiksel tablolar, tek başına yorumlanabilir. Ancak jeofizik sonuçlarla birlikte de yorumlamada kullanılabileceği belirlenmiştir. Bu karşılaştırmanın yorumlamada, jeofizik sonuçlara önemli katkılar sağladığı tespit edilmiş ve jeolojik yorumları da güçlendirdiği gözlenmiştir. Sonuç olarak Spider diyagramı yönteminin çok sayıda veriyi kısa zamanda değerlendirmeye olanak sağlayan bir yöntem olduğu ve yerbilim yöntemleriyle birlikte kullanılabileceği gösterilmiştir. Bu yöntemlerin birlikte ağır metal kirliliği incelemelerinde tercih edilmesi durumunda, topraktaki kirliliğin sızıntı suyundan yada anakaya biriminden kaynaklanıp kaynaklanmadığı, yöredeki yeraltı ve yüzey su kaynaklarının sızıntı suyundan ileri gelen kirliliğin tehdidi altında olup olmadığının belirlenebileceği gösterilmiştir. Böyle bir çalışmanın Çevresel Etki Değerlendirme çalışmalarına da faydalı olacağı düşünülmüştür.

Keywords

• Spider Diyagramı
• Jeofizik
• Ağır metal
• Sızıntısuyu
• Toprak kirliliği

References

1. [1] Özel S. Investigating with geophysical methods of spreading inside the underground of the leachates of the Sivas city solid waste disposal area. PhD Thesis, Cumhuriyet University, Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Geophysical Engineering, Sivas, Turkey, 2010.
2. [2] Özel S, Yılmaz A, Candansayar ME. The examination of the spread of the leachates coming out of a solid waste disposal area on the ground with geophysical and geochemical methods (Sivas, Turkey). Journal of Applied Geophysics 2017; 138: 40-49.
3. [3] Osinowo OO, Falufosi MO, Omiyale EO. Integrated electromagnetic (EM) and Electrical Resistivity Tomography (ERT) geophysical studies of environmental impact of Awotan dumpsite in Ibadan, southwestern Nigeria. Journal of African Earth Sciences 2018; 140: 42-51.
4. [4] Mepaiyeda S, Baiyegunhi C, Madi K, Gwavava O. A geophysical and hydro physico-chemical study of the contaminant impact of a solid waste landfill (swl) in King Williams’ Town, Eastern Cape, South Africa. Open Geosciences 2019; 11: 549-557. https://doi.org/10.1515/geo-2019-0045.
5. [5] Rucker DF, Sweeney MD. Plume delineation in the BC Cribs and Trenches Area. Prepared for the U.S. Department of Energy under Contract DE-AC05-76RL01830, PNNL-14948 (Pacific Northwest National Laboratory Operated by Battelle), USA: 2004.
6. [6] Rucker DF, Myers DA, Cubbage B, Levitt MT, Noonan GE, McNeill M, Henderson C, Lober RW. Surface geophysical exploration: developing noninvasive tools to monitor past leaks around Hanford’s tank farms. Environmental Monitoring and Assessment 2013; 185(1):995-1010. DOI 10.1007/s10661-012-2609-x.
7. [7] Meju MA. Development of surface-process models and correspondence principles for geophysical anomalies; Geoelectrical investigation of old abondoned, covered landfill sites in urban areas: model development with a genetic diagnosis approach. Journal of Applied Geophysics 2000; 44: 115-150.
8. [8] Boudreault JP, Dubé JS, Chouteau M, Winiarski T, Hardy É. Geophysical characterization of contaminated urban fills. Engineering Geology 2010; 116: 196-206.

9. [9] Özel S. Bir Deponi Alanı Sızıntı Sularının Çevresel Etkilerinin Jeofizik ve Su Kimyası Yöntemleriyle İncelenmesi Çukurova Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 2018; 33(2): 113-124, (in English abstract).
10. [10] Vaudelet P, Schmutz M, Pessel M, Franceschi M, Guérin R, Atteia O, Blondel A, Ngomseu C, Galaup S, Rejiba F, Bégassat P. Mapping of contaminant plumes with geoelectrical methods. A case study in urban context. Journal of Applied Geophysics 2011; 75: 738-751.
11. [11] Ayolabi EA, Folorunso AF, Kayode OT. Integrated Geophysical and Geochemical Methods for Environmental Assessment of Municipal Dumpsite System. International Journal of Geosciences 2013; 4: 850-862. http://dx.doi.org/10.4236/ijg.2013.45079.
12. [12] Özel S. A New Way of Using the Spider Diagram Method in Heavy Metal Pollution Studies for Earth Sciences. Innovinc World, Congress on Geology & Earth Science, July 11-13, Abstracts book, London, UK: 2019; 21.