Comparison of three tree-ring sampling methods for trace metal analysis

Abstract

Tree-ring growth analysis can provide information about tree development for forest inventory, environmental assessment, atmospheric and soil monitoring. Metal concentrations in wood increment correlate with metal concentrations in the environment and can indicate local environmental contamination sources. One of the most important steps of tree analysis is tree-ring sampling. To determine trace metal (TM) concentrations precisely in a separate ring, the possibility of random errors during wood sampling must be eliminated. This guides to choose a precise tree-ring sampling method. This paper examines three tree-ring sampling tools (common chisels, arched chisels and a plane) and compares TM concentrations (Mn, Zn, Ni, Cr, Cu, Pb,) in wood samples collected by each of the methods employed. Average values of metals in tree rings sampled with common chisels, arched chisels and plane were 17.0 +/- 0.16 mg/kg for Mn, 4.7 +/- 0.21 mg/kg for Zn, 0.49 +/- 0.20 mg/kg for Pb, 0.29 +/- 0.02 mg/kg for Cu, 0.21 +/- 0.02 mg/kg for Ni and 0.12 +/- 0.01 mg/kg for Cr and were in the range of typical concentrations in investigated region as well as for Pinus sylvestris L. The average values were calculated for the three methods used. Statistical analysis (Anderson-Darlin test, Kruskal-Wallis tests, median and percentage coefficient of variation) revealed no significant differences between metal concentrations determined in tree rings which were sampled using common chisels, arched chisels and planing. Various techniques - common chisels, arched chisels and plane - can be successfully used for tree-ring sampling, however, an increment borer provides possibility of sampling a non-felled tree.

Medienos metinių rievių analizė suteikia informacijos apie medžio vystymąsi, svarbios inventorizuojant miškus, vertinant aplinkos poveikį, atliekant aplinkos oro ir dirvožemio monitoringą. Sunkiųjų metalų koncentracijos metinėse rievėse susijusios su metalų koncentracijomis aplinkoje ir gali nusakyti vietinės aplinkos taršos lygį. Vienas iš svarbių medienos analizės etapų yra metinių rievių ėminių ėmimas. Siekiant tiksliai nustatyti sunkiųjų metalų koncentraciją metinėje rievėje svarbu išvengti atsitiktinių paklaidų. Šiame darbe aptariami trys metinių rievių ėminių ėmimo metodai (įprastiniai kaltai, lenktieji kaltai ir obliavimas) ir lyginamos pagrindinių sunkiųjų metalų (Mn, Zn, Ni, Cu, Cr, Pb) koncentracijos ėminiuose, paimtuose kiekvienu iš minėtųjų metodų. Vidutinės sunkiųjų metalų koncentracijos, nustatytos šiais metodais, siekė 17,0±0,16 mg/kg Mn, 4,7±0,21 mg/kg Zn, 0,49±0,20 mg/kg Pb, 0,29±0,02 mg/kg Cu, 0,21±0,02 mg/kg Ni ir 0,12±0,01 mg/kg Cr ir buvo panašios į koncentracijas, aptiktas Pinus sylvestris L. medienoje nagrinėjamoje teritorijoje. Apskaičiuotos vidutinės vertės. Atlikus statistinę analizę (Anderson ir Darlin testas, Kruskal ir Wallis testas, variacijos koeficientas) tebuvo tik nereikšmingas sunkiųjų metalų koncentracijų metinėse rievėse skirtumas, ėminius ėmus aptartais metodais. Įvairūs metodai – įprastiniai kaltai, lenktieji kaltai ir obliavimas – gali būti sėkmingai taikomi metinių rievių ėminiams imti, tačiau „amžiaus“ grąžtu ėminius galima imti nenukertant medžio.