Сейсмічний експеримент TTZ-South

The wide-angle reflection and refraction (WARR) TTZ-South transect carried out in 2018 crosses the SW region of Ukraine and the SE region of Poland. The TTZ-South profile targeted the structure of the Earth’s crust and upper mantle of the Trans-European Suture Zone, as well as the southwestern segment of the East European Craton (slope of the Ukrainian Shield). The ~550 km long profile (~230 km in Poland and ~320 km in western Ukraine) is an extension of previously realized projects in Poland, TTZ (1993) and CEL03 (2000). The deep seismic sounding study along the TTZ-South profile using TEXAN and DATA-CUBE seismic stations (320 units) made it possible to obtain high-quality seismic records from eleven shot points (six in Ukraine and five in Poland). This paper presents a smooth P-wave velocity model based on first-arrival travel-time inversion using the FAST (First Arrival Seismic Tomography) code.The obtained image represents a preliminary velocity model which, according to the P-wave velocities, consists of a sedimentary layer and the crystalline crust that could comprise  upper, middle and lower crustal layers. The Moho interface, approximated by the 7.5 km/s isoline, is located at 45—47 km depth in the central part of the profile, shallowing to 40 and 37 km depth in the northern (Radom-Łysogóry Unit, Poland) and southern (Volyno-Podolian Monocline, Ukraine) segments of the profile, respectively. A peculiar feature of the velocity cross-section is a number of high-velocity bodies distinguished in the depth range of 10—35 km. Such high-velocity bodies were detected previously in the crust of the Radom-Łysogóry Unit. These bodies, inferred at depths of 10—35 km, could be allochthonous fragments of what was originally a single mafic body or separate mafic bodies intruded into the crust during the break-up of Rodinia in the Neoproterozoic, which was accompanied by considerable rifting. The manifestations of such magmatism are known in the NE part of the Volyno-Podolian Monocline, where the Vendian trap formation occurs at the surface.Сейсмический профиль TTZ-South с использованием преломленных и отраженных в закритической области преломленных волн, отработанный в 2018 г., пересекает юго-западный район Украины и юго-восточный регион Польши. Профиль TTZ-South был направлен на изучение структуры земной коры и верхней мантии Трансъевропейской шовной зоны (ТЕШЗ) и юго-западного сегмента Восточно-Европейского кратона (склона Украинского щита). Профиль длиной ~550 км (~230 км в Польше и ~320 км на западе Украины) является продолжением ранее реализованных проектов в Польше — профиля TTZ (1993 г.) и CEL03 (2000 г.). Глубинное сейсмическое зондирование по профилю TTZ-South, выполненное с использованием 320 сейсмических станций TEXAN и DATA-CUBE, позволило получить сейсмические записи высокого качества из одиннадцати пунктов взрыва (шесть в Украине и пять в Польше). В данной статье представлена упрощенная Р-скоростная модель, основанная на инверсии времен пробега первых вступлений Р-волн, построенная с использованием программы сейсмической томографии первых вступлений FAST. Полученное изображение представляет собой предварительную скоростную модель, которая состоит из осадочного слоя и кристаллической коры, включающей верхний, средний и нижний ее слои. Поверхность Мохо, аппроксимируемая изолинией 7,5 км/с, расположена на глубине 45—47 км в центральной части профиля, воздымаясь до 40 и 37 км в северной (Радом-Лысогорский блок в Польше) и южной (Волыно-Подольская моноклиналь в Украине) частях профиля соответственно. Особенностью скоростного разреза является ряд высокоскоростных тел, выявленных в диапазоне глубин 10—35 км. Аналогичные высокоскоростные тела ранее были обнаружены в коре Радом-Лысогорского блока. Тела, обнаруженные на глубине 10—35 км, могут быть аллохтонными фрагментами изначально единого массива основных пород или отдельными телами основного состава, внедрившимися в кору в неопротерозое во время раскола суперконтинета Родиния, который сопровождался мощным рифтогенезом. Проявления рифтогенного магматизма известны в северо-восточной части Волыно-Подольской моноклинали, где на поверхность выходят вендские трапы.Сейсмічний профіль TTZ-South з використанням заломлених і відбитих у за критичній зоні заломлених хвиль, відпрацьований у 2018 р., перетинає південно-західний район України і південно-східний регіон Польщі. Профіль TTZ-South був спрямований на вивчення структури земної кори і верхньої мантії Транс'єв ропейської шовної зони (ТЄШЗ) і південно-західного сегмента Східно-Європейського кратона (схила Українського щита). Профіль довжиною ~550 км (~230 км в Польщі і ~320 км на заході України) є продовженням раніше реалізованих проєктів у Польщі — профілю TTZ (1993 р.) і CEL03 (2000 р). Глибинне сейсмічне зондування за профілем TTZ-South, виконане з використанням 320 сейсмічних станцій TEXAN і DATA-CUBE, дало змогу отримати сейсмічні записи високої якості з одинадцяти пунктів вибуху (шість в Україні і п'ять у Польщі). У даній статті представлена спрощена Р-швидкісна модель, що базується на інверсії часів пробігу перших вступів Р-хвиль, побудована з використанням програми сейсмічної томографії перших вступів FAST. Отримане зображення являє собою попередню швидкісну модель, яка складається з осадового шару і кристалічної кори, що включає верхній, середній і нижній її шари. Поверхня Мохо, що апроксимується ізолінією 7,5 км/с, розташована на глибині 45—47 км у центральній частині профілю, здіймається до 40 і 37 км у північній (Радом-Лисогорський блок у Польщі) і південній (Волино-Подільська монокліналь в Україні) частинах профілю відповідно. Особливістю швидкісного розрізу є ряд високошвидкісних тіл, виявлених у діапазоні глибин 10—35 км. Подібні високошвидкісні тіла раніше були виявлені в корі Радом-Лисогірського блоку. Тіла, виявлені на глибині 10—35 км, можуть бути алохтонними фрагментами спочатку єдиного масиву основних порід або окремими тілами основного складу, що впровадилися в кору в неопротерозої під час розколу суперконтінета Родінія, який супроводжувався потужним рифтогенезом. Прояви рифтогенного магматизму відомі в північно-східній частині Волино-Подільської моноклінали, де на поверхню виходять вендські трапи

Crustal and Upper Mantle Velocity Model along the DOBRE-4 Profile from North Dobruja to the Central Region of the Ukrainian Shield : 2. Geotectonic Interpretation

Peer reviewe

Lithospheric structure along wide-angle seismic profile GEORIFT 2013 in Pripyat–Dnieper–Donets Basin (Belarus and Ukraine)

The GEORIFT 2013 (GR'13) WARR (wide-angle reflection and refraction) experiment was carried out in 2013 in the territory of Belarus and Ukraine with broad international co-operation. The aim of the work is to study basin architecture and deep structure of the Pripyat-Dnieper-Donets Basin (PDDB), which is the deepest and best studied Palaeozoic rift basin in Europe. The PDDB is located in the southern part of the East European Craton (EEC) and crosses Sarmatia-one of the three segments of the EEC. The PDDB was formed by Late Devonian rifting associated with domal basement uplift and magmatism. The GR'13 extends in NW SE direction along the PDDB strike and crosses the Pripyat Trough (PT) and Dnieper Graben (DG) separated by the Bragin Uplift (BU) of the basement. The field acquisition along the GR'13 (of 670 km total length) involved 14 shots and recorders deployed every similar to 2.2 km for several shot points. The good quality of the data, with first arrivals visible up to 670 km for several shot points, allowed for construction of a velocity model extending to 80 km depth using ray-tracing modelling. The thickness of the sediments (Vp <6.0 km s(-1)) varies from 1-4 km in the PT, to 5 km in the NW part of the DG, to 10-13 km in the SE part of the profile. Below the DG, at similar to 330-530 km distance, we observed an upwarping of the lower crust (with Vp of similar to 7.1 km s(-1)) to 25 km depth that represents a rift pillow or mantle underplate. The Moho shallows southeastwards from similar to 47 km in the PT to 40-38 km in the DG with mantle velocities of 8.35 and similar to 8.25 km s(-1) in the PT and DG, respectively. A near-horizontal mantle discontinuity was found beneath BU (a transition zone from the PT to the DG) at the depth of 50-47 km. It dips to the depth of similar to 60 km at distances of 360-405 km, similar to the intersecting EUROBRIDGE'97 profile. The crust and upper mantle structure on the GR'13 may reflect varying intensity of rifting in the PDDB from a passive stage in the PT to active rifting in the DG. The absence of Moho uplift and relatively thick crystalline crust under the PT is explained by its tectonic position as a closing unit of the PDDB, with a gradual attenuation of rifting from the southeast to the northwest. The most active stage of rifting is evidenced in the DG by a shallower Moho and by a presence of a rift pillow caused by mafic and ultramafic intrusions during the active phase. The junction of the PT and the DG (the BU) locates just at its intersection with the NS regional tectonic zone Odessa-Gomel. Most likely, the 'blocking' effect of this zone did not allow for further propagation of active rifting to the NW.Peer reviewe

Overcoming the blood–brain barrier: the role of nanomaterials in treating neurological diseases

Therapies directed toward the central nervous system remain difficult to translate into improved clinical outcomes. This is largely due to the blood–brain barrier (BBB), arguably the most tightly regulated interface in the human body, which routinely excludes most therapeutics. Advances in the engineering of nanomaterials and their application in biomedicine (i.e., nanomedicine) are enabling new strategies that have the potential to help improve our understanding and treatment of neurological diseases. Herein, the various mechanisms by which therapeutics can be delivered to the brain are examined and key challenges facing translation of this research from benchtop to bedside are highlighted. Following a contextual overview of the BBB anatomy and physiology in both healthy and diseased states, relevant therapeutic strategies for bypassing and crossing the BBB are discussed. The focus here is especially on nanomaterial‐based drug delivery systems and the potential of these to overcome the biological challenges imposed by the BBB. Finally, disease‐targeting strategies and clearance mechanisms are explored. The objective is to provide the diverse range of researchers active in the field (e.g., material scientists, chemists, engineers, neuroscientists, and clinicians) with an easily accessible guide to the key opportunities and challenges currently facing the nanomaterial‐mediated treatment of neurological diseases

Moho depths beneath the European Alps: a homogeneously processed map and receiver functions database

We use seismic waveform data from the AlpArray Seismic Network and three other temporary seismic networks, to perform receiver function (RF) calculations and time-to-depth migration to update the knowledge of the Moho discontinuity beneath the broader European Alps. In particular, we set up a homogeneous processing scheme to compute RFs using the time-domain iterative deconvolution method and apply consistent quality control to yield 112 205 high-quality RFs. We then perform time-to-depth migration in a newly implemented 3D spherical coordinate system using a European-scale reference P and S wave velocity model. This approach, together with the dense data coverage, provide us with a 3D migrated volume, from which we present migrated profiles that reflect the first-order crustal thickness structure. We create a detailed Moho map by manually picking the discontinuity in a set of orthogonal profiles covering the entire area. We make the RF dataset, the software for the entire processing workflow, as well as the Moho map, openly available; these open-access datasets and results will allow other researchers to build on the current study.</p

Analiza przebiegu procesu spalania osadów ściekowych w odniesieniu do paliw węglowych oraz biomasy

Production of sewage sludge is an inseparable part of the treatment process. The chemical and sanitary composition of sewage sludge flowing into the treatment plant is a very important factor determining the further use of the final product obtained in these plants. The sewage sludge is characterized by heterogeneity and multi-components properties, because they have characteristics of the classical and fertilizer wastes and energetic fuels. The thermal utilization of sewage sludge is necessary due to the unfavorable sanitary characteristics and the addition of the industrial sewage. This method ensures use of sewage sludge energy and return of expenditure incurred for the treatment of these wastes and their disposal. Sewage sludge should be analyzed in relation to conventional fuels (coals and biomass). They must comply with the applicable requirements, for example by an appropriate degree of dehydration, which guarantee the stable and efficient combustion.Produkcja osadów ściekowych jest nierozłącznym elementem procesu oczyszczania ścieków. Skład chemiczny oraz sanitarny ścieków dopływających do oczyszczalni jest niezwykle istotnym czynnikiem determinującym dalsze wykorzystanie produktu finalnego uzyskiwanego w tych zakładach. Osady charakteryzuje niejednorodność oraz wieloskładnikowość, dlatego posiadają one cechy zarówno klasycznego odpadu czy nawozu, a także wartościowego paliwa energetycznego. Termiczna utylizacja osadów ściekowych jest niezbędna ze względu na niekorzystne ich cechy sanitarne, jak również dodatek ścieków przemysłowych. Ten sposób zagospodarowania osadów gwarantuje wykorzystanie zawartej w nich energii oraz zwrot nakładów finansowych poniesionych na obróbkę tych odpadów i ich zbyt. Osady ściekowe powinno się analizować w odniesieniu do tradycyjnych paliw (węgli oraz biomasy). Muszą one spełniać stosowne wymagania, poprzez np. odpowiedni stopień odwodnienia, gwarantujące ich stabilne i sprawne spalanie. Niniejszy artykuł podejmuje problematykę przebiegu procesu spalania osadów ściekowych o różnych własnościach, w postaci granulatu, w odniesieniu do paliw węglowych oraz biomasy

Badania spalania osadów ściekowych jako paliwa energetycznego

Along with the development of civilisation, it can be observed that the amount of waste of different type is growing and the preparation process for further usage of the waste or the utilization process differs. What is to be focused on is municipal sewage sludge which, due to its energetic properties, constitutes a valuable fuel. The problem of usage of municipal sewage sludge remains still unsolved, which stems both from the increasing amount of such waste, and from the lack of properly adjusted systems for thermal processing thereof. What is of an additional obstacle are the increasingly stricter legal regulations regarding disposal of sewage sludge after the year 2013; hence, it is necessary to consider various benefits resulting from thermal processing of such waste. This work presents an overview of methods of disposal of sewage sludge, taking into consideration, in particular, thermal methods including the process of combustion and co-combustion as a means of successful utilization. The research section of the work presents the results of study into the mechanism and kinetics of combustion of sewage sludge in various conditions of the process carried out in air flow. Combustion of sewage sludge has been compared against combustion of coal and biomass.Wraz z rozwojem cywilizacji zaobserwować można postępujące powstawanie różnego rodzaju odpadów różniących się, m.in. sposobem przygotowania do dalszego wykorzystania, czy procesem utylizacji. Na szczególną uwagę zasługują komunalne osady ściekowe, które z uwagi na właściwości energetyczne stanowią cenne paliwo. Problem wykorzystania komunalnych osadów ściekowych jest nadal otwarty, a wynika to zarówno z rosnącej produkcji tych odpadów, jak i braku odpowiednio przystosowanych instalacji do termicznego ich przekształcania. Dodatkowym utrudnieniem są zaostrzające się przepisy prawne dotyczące składowania osadów ściekowych po 2013 r. skłaniające tym samym do rozważań nad korzyściami płynącymi z termicznej obróbki tych odpadów. W pracy przedstawiono przegląd sposobów unieszkodliwiania osadów ściekowych ze szczególnym uwzględnieniem metod termicznych, głównie spalania i współspalania jako drogi do ich sukcesywnej utylizacji. W części badawczej pracy zaprezentowano wyniki badań mechanizmu i kinetyki spalania osadów ściekowych w różnych warunkach procesu prowadzonego w strumieniu powietrza. Spalanie osadów ściekowych porównano ze spalaniem węgla oraz biomasy

Specificity combustion of sewage sludge

The paper takes the issue of how the disposal of sewage sludge with particular regard to their combustion, as a priority method of disposal. The development of civilization leads to more and more waste. In Poland, in the years 1999-2012, the amount of sewage sludge from municipal sewage treatment plants, rose almost one and a half. There is the problem of the use of this waste, even associated with increasingly restrictive legal provisions on the storage of sewage sludge since 2016. Given that it is currently working in Poland until 11 installations using sewage sludge as a fuel is to anticipate the further development of these technologies. Combustion of sewage sludge is an attractive solution their utilization, mostly because of the minimization of odor, a significant reduction in the volume of the starting material, the possibility of further use of the ash, and the thermal destruction of the organic and toxic components of the waste. A similar calorific value of sewage sludge to lignite, justifies the need to use the waste as fuel energy. The paper presents the results of the combustion of sewage sludge and hard coal, brown coal and biomass in a stream of air.Praca podejmuje tematykę związaną z unieszkodliwianiem osadów ściekowych, ze szczególnym uwzględnieniem procesu spalania, jako priorytetowej metody ich utylizacji. Rozwój cywilizacji prowadzi do powstawania coraz większej ilości odpadów. W Polsce, w latach 1999-2012, ilość osadów ściekowych z komunalnych oczyszczalni ścieków wzrosła prawie półtorakrotnie. Problem związany z tymi odpadami nabiera coraz większego znaczenia. Wynika to z restrykcyjnych przepisów dotyczących składowania osadów ściekowych od 2016 roku. Biorąc pod uwagę, że obecnie w Polsce istnieje aż 11 obiektów wykorzystujących osady ściekowe jako paliwo można przewidzieć dalszy rozwój tych technologii. Spalanie osadów ściekowych jest atrakcyjnym rozwiązaniem ich wykorzystania, przede wszystkim ze względu na minimalizację odoru, znaczne zmniejszenie ilości materiału wyjściowego oraz możliwość dalszego wykorzystania popiołu. Ponadto możliwa jest destrukcja termiczna organicznych i toksycznych składników tych odpadów. Poza tym zbliżona wartość opałowa osadów ściekowych do węgla brunatnego, uzasadnia konieczność wykorzystania tych odpadów jako paliwa energetycznego. W pracy przedstawiono wyniki spalania osadów ściekowych, węgla kamiennego, węgla brunatnego i biomasy w strumieniu powietrza

Methods of disposal of sewage sludge

Powstające osady w oczyszczalniach ścieków to uciążliwy odpad, który można zutylizować w różnoraki sposób. Jednak na jego wybór wpływa wiele czynników m.in.: aspekty ekologiczne, ekonomiczne, technologiczne czy techniczne. Ze względu na to, że osady ściekowe są odpadem, żadna z metod nie jest idealnym rozwiązaniem z punktu widzenia przyjaznego funkcjonowania w stosunku do środowiska. Mimo to można wyodrębnić sposoby, które zyskują na znaczeniu ze względu na zaostrzające się odpowiednie przepisy prawne w tym zakresie.The resulting sludge in sewage treatment plants is a troublesome waste that can be disposed of in various ways. However, the choice depends on many factors including: ecological, economic, technological or technical. Due to the fact that sewage sludge is a waste, none of the methods is not ideal from the standpoint of a friendly operation in relation to the environment. However, you can extract methods which are gaining in importance due to the tightening, the relevant legislation in this regard