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. Santrauka Medienos metiniu rieviu analize suteikia informacijos apie medžio vystymasi, svarbios inventorizuojant miškus, vertinant aplinkos poveiki, atliekant aplinkos oro ir dirvožemio monitoringa. Sunkiuju metalu koncentracijos metinese rievese susijusios su metalu koncentracijomis aplinkoje ir gali nusakyti vietines aplinkos taršos lygi. Vienas iš svarbiu medienos analizes etapu yra metiniu rieviu eminiu emimas. Siekiant tiksliai nustatyti sunkiuju metalu koncentracija metineje rieveje svarbu išvengti atsitiktiniu paklaidu. Šiame darbe aptariami trys metiniu rieviu eminiu emimo metodai (iprastiniai kaltai, lenktieji kaltai ir obliavimas) ir lyginamos pagrindiniu sunkiuju metalu (Mn, Zn, Ni, Cu, Cr, Pb) koncentracijos eminiuose, paimtuose kiekvienu iš minetuju metodu. Vidutines sunkiuju metalu koncentracijos, nustatytos šiais metodais, sieke 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 i koncentracijas, aptiktas Pinus sylvestris L. medienoje nagrinejamoje teritorijoje. Apskaičiuotos vidutines vertes. Atlikus statistine analize (Anderson ir Darlin testas, Kruskal ir Wallis testas, variacijos koeficientas) tebuvo tik nereikšmingas sunkiuju metalu koncentraciju metinese rievese skirtumas, eminius emus aptartais metodais. Ivairūs metodai – iprastiniai kaltai, lenktieji kaltai ir obliavimas – gali būti sekmingai taikomi metiniu rieviu eminiams imti, tačiau “amžiaus” gražtu eminius galima imti nenukertant medžio. Резюме Анализ годичных колец древесины предоставляет информацию о развитии дерева, что важно для инвентaризации леса, оценки воздействия на окружающую среду и мониторинга воздуха и почвы. Концентрации тяжелых металлов в годичных кольцах древесины зависят от их концентрации в окружающей среде и могут свидетельствовать об уровне загрязнения местности. Одним из важных этапов анализа древесины является взятие проб годичных колец. Для точного определения концентрации тяжелых металлов в годичных кольцах древесины важно избежать случайных погрешностей. В статье анализируются три метода взятия проб годичных колец древесины (дробление обычным долотом, круглым долотом и строгание) и сравниваются концентрации основных тяжелых металлов (Mn, Zn, Ni, Cu, Cr, Pb) в пробах, взятых каждым из названных методов. Средние концентрации тяжелых металлов при их измерении указанными методами достигали 1,695±0,161 мг/кг для Mn, 0,471±0,206 мг/кг для Zn, 0,487±0,202 мг/кг для Pb, 0,290±0,021 мг/кг для Cu, 0,210±0,023 мг/кг для Ni и 0,117±0,010 мг/кг для Cr. Эти концентрации тяжелых металлов аналогичны концентрациям в древесине сосны (Pinus sylvestris L) на данной исследуемой территории. При помощи статистического анализа [тест Андерсона–Дарлина (Anderson–Darlin), тест Крускаля–Валиса (Kruskal–Wallis), коэффициент вариации] выявлена лишь незначительная разница между концентрациями тяжелых металлов в годичных кольцах древесины, взятых уже названными методами. Методы дробления обычным долотом, круглым долотом и строгания могут успешно применяться для взятия проб годичных колец древесины, однако сверло „века“ предоставляет возможность взятия пробы без спиливания дерева.