Investigation and evaluation of copper and zinc concentration tendencies in Pinus sylvestris L. tree-rings

Abstract

Free trace metals are one of the most relevant environmental problems of today; consequently, it is becoming important to evaluate their spatial distribution and accumulation rates in the natural environment. For this analysis, Scots pine (Pinus sylvestris L.) was chosen as suitable for indication of environmental stress because of its simple wood structure and of well distinct tree-rings for evaluation of temporal trace metals concentration changes. For the primary study, we chose the most evenly forested territory – the south-eastern part of Lithuania. The study results revealed that the background Zn concentration in Scots pines is 7.2 mg·kg⁻¹ and that of Cu amounts to 2.5 mg·kg⁻¹ The anomaly concentration of both trace metals in Scots pine defined to be higher than 21.3 for Zn and 9.0 mg·kg⁻¹ of d.w. for Cu. The Cu and Zn concentration in Scots pine stem distributed gradually with slightly increased values towards the bark. However, a lower concentration rate was noticed in the wood formed in 1930–1950, which agrees with the most extreme climatic period in Lithuania.

Article in English.

Vario ir cinko koncentracijos kaupimosi tendencijos Pinus sylvestris L. metinėse rievėse tyrimai ir vertinimas

Santrauka. Viena iš aktualių nūdienos aplinkosaugos problemų yra sunkieji metalai, tad tampa vis svarbiau kuo išsamiau įvertinti jų sklaidą ir kaupimąsi gamtinėse sistemose. Šiems tyrimams pasirinkta paprastoji pušis (Pinus sylvestris L.). Dėl paprastos medienos sandaros, aiškiai matomų metinių rievių, tinkamumo metalų koncentracijų kitimui įvertinti laikui bėgant tai yra paranki medžių rūšis aplinkai sukeliamam stresui nustatyti. Pirminiam vertinimui atlikti pasirinkta viena iš miškingiausių Lietuvos vietovių – Pietryčių Lietuva. Iš gautų rezultatų galima teigti, kad Pietryčių Lietuvoje paprastosiose pušyse Zn foninis kiekis yra 7,2 mg·kg⁻¹, o Cu – 2,5 mg·kg⁻¹. Taip pat buvo apskaičiuotos šių metalų minimalios anomalios koncentracijos: Zn – 21,3 mg·kg⁻¹, o Cu – 9,0 mg·kg⁻¹. Zn ir Cu metinėse pušies rievėse buvo pasiskirstęs tolygiai, šiek tiek koncentracijos didėjo žievės link. Taip pat pastebėta, kad metinėse rievėse, susiformavusiose 1930–1950 m., abiejų metalų koncentracija, palyginti su kitų rievių, yra šiek tiek mažesnė. Tai gali būti siejama su 1930–1960 m. vyravusių itin ekstremalių orų laikotarpiu.

Reikšminiai žodžiai: cinkas, varis, Pietryčių Lietuva, paprastoji pušis (pinus sylvestris L.), metinės rievės, foninės koncentracijos.

Исследование и оценка изменений концентраций меди и цинкав годовых кольцах Pinus sylvestris L.

Резюме. Одной из актуальных современных экологических проблем являются тяжелые металлы, поэтому представляетсявсё более важным исследовать их рассеяние и аккумуляцию в природных системах. Для исследования фоновогонакопления тяжелых металлов древесиной сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) были выбраны деревья, произрастающие на техногенно ненарушенных территориях. Для первичной оценки была выбрана одна из наиболеелесистых местностей Литвы – юго-восточная Литва. На основании полученных результатов можно утверждать,что в юго-восточной Литве в древесине сосны обыкновенной фоновая концентрация Zn составляет 7.2 мг/кг, Cu – 2.5 мг/кг. Концентрации цинка и меди в годичных кольцах сосны разделились поровну со слегка выраженным ееувеличением в направлении коры. Было также отмечено, что в годовых кольцах, сформировавшихся в 1930–1950годах, концентрации обоих металлов по сравнению с другими годовыми кольцами роста несколько меньше, чтоможет быть связано с господствовавшими в 1930–1960 годах экстремальными погодными условиями.

Ключевые слова: цинк, медь, юго-восточная Литва, сосна обыкновенная, годовые кольца, фоновые уровни.

Keyword : zinc, copper, south-eastern Lithuania, Scots pine, tree-rings, background concentration