Published February 16, 2024 | Version v1
Publication Open

Integrated geochemical and magnetic potentially toxic elements assessment: a statistical solution discriminating anthropogenic and lithogenic magnetic signals in a complex area of the southeast Nile Delta

Creators

  • 1. National Research Institute of Astronomy and Geophysics
  • 2. Cairo University
  • 3. Al Azhar University
  • 4. University of Tübingen

Description

Magnetic proxy approaches proved to be efficient for potentially toxic elements (PTEs) pollution assessment when targeting forests or areas with a homogenous background where anthropogenic magnetic signals could be easily distinguished. Here, we present a multidisciplinary approach for magnetic susceptibility ([Formula: see text]) and HM assessment in a complex area in the Nile Delta, where geogenic input, land use, and various industries with different fly ash and surface water emissions interfere. Statistical analysis discriminates between the effects of lithologic elements and the concentrations of toxic anthropogenic elements. The studied elements are classified into lithogenic and anthropogenic-related (HMs, Au industry, and fertilizers industry) groups with maximum contamination levels of eight anthropogenic-related and highly toxic PTEs (Cu, Zn, Mo, Cd, Sb, Pb, Hg, and As) in the Akrasha industrial area (pollution load index = 15.84). Considering the whole data set, the numerical correlation of [Formula: see text] with most PTE concentrations and the pollution load index (PLI) is weak, while it is moderate to strong with lithogenic elements. However, a comparison of lithogenic elements and PTE concentrations along with x-values in two separate clusters supports the correspondence of lithology with elevated x-values in silt and clay-rich soil samples as well as HM concentration in industrial sandy soils. Correspondence between magnetic maps and chemistry data with land use reflects the potential of magnetic proxy methods for qualitative PTE pollution pre-delineation of the polluted spots, provided that lithological conditions are carefully considered.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

أثبتت مناهج البروكسي المغناطيسي فعاليتها في تقييم التلوث بالعناصر السامة المحتملة (PTEs) عند استهداف الغابات أو المناطق ذات الخلفية المتجانسة حيث يمكن تمييز الإشارات المغناطيسية البشرية بسهولة. هنا، نقدم نهجًا متعدد التخصصات للقابلية المغناطيسية ([الصيغة: انظر النص]) وتقييم HM في منطقة معقدة في دلتا النيل، حيث تتداخل المدخلات الجيولوجية واستخدام الأراضي والصناعات المختلفة ذات انبعاثات الرماد المتطاير والمياه السطحية المختلفة. يميز التحليل الإحصائي بين تأثيرات العناصر الحجرية وتركيزات العناصر البشرية السامة. يتم تصنيف العناصر المدروسة إلى مجموعات صخرية وبشرية المنشأ (HMs، وصناعة Au، وصناعة الأسمدة) مع مستويات تلوث قصوى لثمانية PTEs بشرية المنشأ وعالية السمية (Cu، Zn، Mo، Cd، Sb، Pb، Hg، و As) في منطقة أكراشا الصناعية (مؤشر حمل التلوث = 15.84). بالنظر إلى مجموعة البيانات بأكملها، فإن الارتباط العددي لـ [الصيغة: انظر النص] مع معظم تركيزات PTE ومؤشر حمل التلوث (PLI) ضعيف، في حين أنه معتدل إلى قوي مع العناصر الحجرية. ومع ذلك، فإن مقارنة العناصر الصخرية وتركيزات PTE جنبًا إلى جنب مع قيم x في مجموعتين منفصلتين تدعم تطابق علم الصخور مع قيم x المرتفعة في عينات التربة الطميية والغنية بالطين بالإضافة إلى تركيز HM في التربة الرملية الصناعية. تعكس المراسلات بين الخرائط المغناطيسية وبيانات الكيمياء مع استخدام الأراضي إمكانات طرق البروكسي المغناطيسي للتلوث النوعي PTE قبل التحديد المسبق للبقع الملوثة، شريطة أن يتم النظر بعناية في الظروف الحجرية.

Translated Description (French)

Les approches par procuration magnétique se sont avérées efficaces pour l'évaluation de la pollution par des éléments potentiellement toxiques (ETP) lors du ciblage de forêts ou de zones à fond homogène où les signaux magnétiques anthropiques pouvaient être facilement distingués. Nous présentons ici une approche multidisciplinaire de la susceptibilité magnétique ([Formule : voir texte]) et de l'évaluation HM dans une zone complexe du delta du Nil, où l'apport géogénique, l'utilisation des terres et diverses industries avec différentes émissions de cendres volantes et d'eaux de surface interfèrent. L'analyse statistique fait la distinction entre les effets des éléments lithologiques et les concentrations d'éléments anthropiques toxiques. Les éléments étudiés sont classés en groupes lithogéniques et anthropiques (HM, industrie Au et industrie des engrais) avec des niveaux de contamination maximum de huit PTE anthropiques et hautement toxiques (Cu, Zn, Mo, Cd, Sb, Pb, Hg et As) dans la zone industrielle d'Akrasha (indice de charge de pollution = 15,84). Compte tenu de l'ensemble des données, la corrélation numérique de [Formule : voir texte] avec la plupart des concentrations de PTE et l'indice de charge de pollution (pli) est faible, alors qu'elle est modérée à forte avec les éléments lithogéniques. Cependant, une comparaison des éléments lithogéniques et des concentrations de PTE ainsi que des valeurs x dans deux grappes distinctes soutient la correspondance de la lithologie avec des valeurs x élevées dans les échantillons de sol riches en limon et en argile ainsi que la concentration de HM dans les sols sableux industriels. La correspondance entre les cartes magnétiques et les données chimiques avec l'utilisation des terres reflète le potentiel des méthodes de proxy magnétique pour la pré-délinéation qualitative de la pollution PTE des taches polluées, à condition que les conditions lithologiques soient soigneusement prises en compte.

Translated Description (Spanish)

Los enfoques de proxy magnético demostraron ser eficientes para la evaluación de la contaminación por elementos potencialmente tóxicos (PTE) cuando se dirigen a bosques o áreas con un fondo homogéneo donde las señales magnéticas antropogénicas podrían distinguirse fácilmente. Aquí, presentamos un enfoque multidisciplinario para la susceptibilidad magnética ([Fórmula: ver texto]) y la evaluación de HM en un área compleja en el Delta del Nilo, donde interfieren la entrada geogénica, el uso de la tierra y varias industrias con diferentes emisiones de cenizas volantes y aguas superficiales. El análisis estadístico discrimina entre los efectos de los elementos litológicos y las concentraciones de elementos antropogénicos tóxicos. Los elementos estudiados se clasifican en grupos litogénicos y antropogénicos (HM, industria del Au e industria de fertilizantes) con niveles máximos de contaminación de ocho PTE antropogénicos y altamente tóxicos (Cu, Zn, Mo, Cd, Sb, Pb, Hg y As) en el área industrial de Akrasha (índice de carga de contaminación = 15.84). Teniendo en cuenta todo el conjunto de datos, la correlación numérica de [Fórmula: ver texto] con la mayoría de las concentraciones de PTE y el índice de carga de contaminación (PLI) es débil, mientras que es moderada a fuerte con elementos litogénicos. Sin embargo, una comparación de elementos litogénicos y concentraciones de PTE junto con valores de x en dos grupos separados respalda la correspondencia de la litología con valores de x elevados en muestras de suelos ricos en limo y arcilla, así como la concentración de HM en suelos arenosos industriales. La correspondencia entre los mapas magnéticos y los datos químicos con el uso del suelo refleja el potencial de los métodos de proxy magnético para la predelineación cualitativa de la contaminación por PTE de los puntos contaminados, siempre que se consideren cuidadosamente las condiciones litológicas.

Files

s10661-024-12408-5.pdf.pdf

Files (1.6 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:30199126ab468286b5d0a33186cf9e30
1.6 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تقييم العناصر الجيوكيميائية والمغناطيسية المتكاملة التي يحتمل أن تكون سامة: حل إحصائي يميز الإشارات المغناطيسية البشرية المنشأ والمغناطيسية في منطقة معقدة من جنوب شرق دلتا النيل
Translated title (French)
Évaluation géochimique et magnétique intégrée des éléments potentiellement toxiques : une solution statistique discriminant les signaux magnétiques anthropiques et lithogéniques dans une zone complexe du delta du Nil sud-est
Translated title (Spanish)
Evaluación integrada de elementos geoquímicos y magnéticos potencialmente tóxicos: una solución estadística que discrimina señales magnéticas antropogénicas y litogénicas en un área compleja del delta sureste del Nilo

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4391882532
DOI
10.1007/s10661-024-12408-5

Is supplement to
https://openalex.org/W3209284955 (Other)
https://openalex.org/W2898347321 (Other)
https://openalex.org/W2388621768 (Other)
https://openalex.org/W2374767652 (Other)
https://openalex.org/W2360267451 (Other)
https://openalex.org/W2352807767 (Other)
https://openalex.org/W2185421063 (Other)
https://openalex.org/W2066620525 (Other)
https://openalex.org/W2028372206 (Other)
https://openalex.org/W2027069355 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W1551851769
  • https://openalex.org/W1972568665
  • https://openalex.org/W1982810283
  • https://openalex.org/W1984932493
  • https://openalex.org/W2003210835
  • https://openalex.org/W2004410001
  • https://openalex.org/W2019730116
  • https://openalex.org/W2055314924
  • https://openalex.org/W2058449926
  • https://openalex.org/W2071386916
  • https://openalex.org/W2074440123
  • https://openalex.org/W2075880000
  • https://openalex.org/W2086876580
  • https://openalex.org/W2092866871
  • https://openalex.org/W2093142558
  • https://openalex.org/W2127888210
  • https://openalex.org/W2152501151
  • https://openalex.org/W2157555386
  • https://openalex.org/W2165304406
  • https://openalex.org/W2560854943
  • https://openalex.org/W2756359106
  • https://openalex.org/W2764982904
  • https://openalex.org/W2788766914
  • https://openalex.org/W2884646573
  • https://openalex.org/W3010962763
  • https://openalex.org/W3080925792
  • https://openalex.org/W3172810070
  • https://openalex.org/W3202595236
  • https://openalex.org/W4214743273
  • https://openalex.org/W4220666603
  • https://openalex.org/W4245888399
  • https://openalex.org/W4286268405
  • https://openalex.org/W4312220448