Skip to main content
SpringerLink
Log in

The Tree-Ring Method of Estimation of the Effect of Industrial Pollution on Pine (Pinus sylvestris L.) Tree Stands in the Northern Part of the Sandomierz Basin (SE Poland)

  • Published:
Water, Air, & Soil Pollution Aims and scope Submit manuscript

Abstract

In the last 40 years of the twentieth century, as a result of the growth in the exploitation and industrial processing of sulphur, the northern part of the Sandomierz Basin was one of the most polluted areas of Poland. Forests growing in this region, predominantly the Scots pine, offered an opportunity to analyse the degradation of the environment during that period using the dendrochronological method. The study was based on 814 samples, taken from 53 research surfaces belonging to nine linear transects. The investigations demonstrated that the highest reduction in growth occurred during the years 1970–1990. After that period, a considerable improvement in the condition of the pine trees was observed in most of the research plots. The spatial schedule of the trees with reductions reveals a clear relationship with the distance from the emitter i.e. the reductions were significantly lower in more distant sites. A distinct weakening of the trees is also indicated by missing rings, recorded in the years: 1964, 1974, 1978, 1979, 1980, 1985, 1990, and 2002. A definite impact on the condition of the tree stands was also due to the cone of depression around the Jeziórko mine, the post-flotation landfills, as well as pollution on a regional scale.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Log in via an institution

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Institutional subscriptions

Fig. 1
Fig. 2
Fig. 3

Similar content being viewed by others

References

  • Borowski, M. (1974). Przyrost drzew i drzewostanów (pp. 51–89). Warszawa: Państwowe Wydawnictwa Rolnicze i Leśne.

    Google Scholar 

  • Breymeyer, A. (1997). Transect studies of pine forests along parallel 52° N, 12–32° E and along a pollution gradient in central Europe: general assumptions, climatic conditions and pollution deposition. Environmental Pollution, 98(3), 335–345.

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Bussotti, F., & Ferretti, M. (1998). Air pollution, forest condition and forest decline in southern Europe: an overview. Environmental Pollution, 101(1), 49–65.

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Danek, M. (2007). The influence of industry on Scots pine stands in the south-eastern part of the Silesia-Krakow Upland (Poland) on the basis of dendrochronological analysis. Water, Air and Soil Pollution, 185, 265–277.

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Danek, M. (2008). Wpływ działalności przemysłowej na szerokość przyrostów rocznych sosen (Pinus sylvestris L.) w rejonie Olkusza. Sylwan, 152(11), 56–62.

    Google Scholar 

  • Dziewański, J. (Ed.). (1988). Oddziaływanie przemysłu siarkowego na środowisko przyrodnicze województwa tarnobrzeskiego. Kraków: AGH.

    Google Scholar 

  • Farrar, J. F., Relton, J., & Rutter, A. J. (1977). Sulphur dioxide and the scarcity of Pinus sylvestris in the industrial pennines. Environmental Pollution, 14, 63–68.

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Fowler, D., Cape, J. N., Coyle, M., Flechard, C. H., Kuylenstierna, J., Hicks, K., Derwent, D., Johnson, C., & Stevenson, D. (1999). The global exposure of forests to air pollutants. Water, Air and Soil Pollution, 116(1–2), 5–32.

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Głowaciński, Z., & Michalik, S. (1979). Przyroda polska: Kotlina Sandomierska. Warszawa: Wiedza Powszechna.

    Google Scholar 

  • Greszta, J. (1987). Wpływ przemysłowego zanieczyszczenia powietrza na lasy. Warszawa: Wydawnictwa SGGW–AR.

    Google Scholar 

  • Greszta, J., & Barszcz, J. (1989). Effect of emissions from the electric power station Połaniec on some biometric traits in the scotch pine (Pinus sylvestris L.). Zeszyty Naukowe Akademii Rolniczej im. H. Kołłątaja w Krakowie, Poland. Sesja Naukowa, 23, 57–72.

    Google Scholar 

  • Grodzińska, K., & Szarek–Łukaszewska, G. (1997). Polish mountain forests: past, present, future. Environmental Pollution, 98(3), 369–374.

    Article  Google Scholar 

  • Grodzińska – Jurczak, M., & Szarek – Łukaszewska, G. (1999). Evaluation of SO2 and NO2-related degradation of coniferous forest stands in Poland. The Science of the Total Environment, 241, 1–15.

    Article  Google Scholar 

  • Grzmil, A. (1990). Uciążliwość przemysłu siarkowego w województwie tarnobrzeskim. In Międzyrzecze Wisły i Sanu – przykład regionu przeobrażonego przez górnictwo siarki i przemysł: VIII Sympozjum Geografów Wspólnej Komisji Podręcznikowej PRL – RFN 5 – 10 June 1989, Tarnobrzeg, Poland, Wydawnictwo Poznań: Instytut Zachodni

  • Gutman, E., & Kwiecień, K. (1982). Przemysł siarkowy w Polsce: tradycje, teraźniejszość, przyszłość. Rzeszów: KAW.

    Google Scholar 

  • Hirano, T., & Morimoto, K. (1999). Growth reduction of the Japanese black pine corresponding to an air pollution episode. Environmental Pollution, 106, 5–12.

  • Holmes, R. L. (1994). Dendrochronology program library users manual. Arizona: Tucson.

    Google Scholar 

  • Innes, J. L., & Cook, E. R. (1989). Tree-ring analysis as an aid to evaluating the effects of pollution on tree growth. Canadian Journal of Forest Research, 19, 1174–1189.

    Article  Google Scholar 

  • Ivshin, A. P., & Shiytov, S. G. (1995). The assessment of subtundra forest degradation by dendrochronological methods in the Norilsk industrial area. Dendrochronologia, 13, 113–126.

    Google Scholar 

  • Jaskulski, J., & Ząbecki, W. (1989). Przemysł siarkowy a środowisko leśne. Aura, 4, 12–14.

    Google Scholar 

  • Jämbäck, J., Heikkinen, O., Tuovinen, M., & Autio, J. (1999). The effect of air-borne pollutants on the growth of Pinus sylvestris in the City of Oulu, Finland. Fennia, 177(2), 161–169.

    Google Scholar 

  • Juknys, R., Stravinskiene, V., & Vencloviene, J. (2002). Tree-ring analysis for the assessment of anthropogenic changes and trends. Environmental Monitoring and Assessment, 77(1), 81–97.

    Article  Google Scholar 

  • Juknys, R., Vencloviene, J., Stravinskiene, V., Augustaitis, A., & Bartkevicius, E. (2003). Scots pine (Pinus sylvestris L.) growth and condition in a polluted environment: from decline to recovery. Environmental Pollution, 125(2), 205–212.

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Kirejczyk, J. (1993). Postęp w zakresie ekologicznego prowadzenia otworowej eksploatacji siarki. In Górnictwo siarki a ekologia: międzynarodowe sympozjum naukowe, Baranów Sandomierski 24–25 November 1993, Pracownia Informacji Naukowo Technicznej i Ochrony Własności Przemysłowej Ośrodka Badawczo Rozwojowego Przemysłu Siarkowego Siarkopol, Tarnobrzeg pp. 1–7.

  • Krawczyk, A., Krąpiec, M. 1995. Dendrochronological database. In Proceedings of the 2nd national conference: Computers support of scientific studies. Wrocław Scientific Society, Wrocław, 4 – 16 Dec 1995, pp. 247–252.

  • Krąpiec, M., & Szychowska-Krąpiec, E. (2001). Tree-ring estimation of the effect of industrial pollution on pine (Pinus sylvestris) and fir (Abies alba) in the Ojców National Park (southern Poland). Nature Conservation, 58, 33–42.

    Google Scholar 

  • Kuang, Y. W., Sun, F. F., Wen, D. Z., Zhou, G. Y., & Zhao, P. (2008). Tree-ring growth patterns of Masson pine (Pinus massoniana L.) during the recent decades in the acidification Pearl River Delta of China. Forest Ecology and Management, 255, 3534–3540.

    Article  Google Scholar 

  • Malik, I., Danek, M., Marchwińska-Wyrwał, E., Danek, T., Wistuba, M., & Krąpiec, M. (2012). Scots pine (Pinus sylvestris L.) growth suppression and adverse effects on human health due to air pollution in the Upper Silesian Industrial District (USID), southern Poland. Water Air Soil Pollut, 223, 3345–3364.

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Malinowski, J., & Perek, M. (1993). Zmienność chemizmu wód podziemnych w utworach czwartorzędowych rejonu złoża siarki Jeziórko. Przegląd Geologiczny, 2, 85–89.

    Google Scholar 

  • Nöjd, P., Mikkola, K., & Saranpää, P. (1996). History of forest damage in Monchegorsk, Kola; a retrospective analysis based on tree rings. Canadian Journal of Forest Research, 26, 1805–1812.

    Article  Google Scholar 

  • Nöjd, P., & Reams, G. A. (1996). Growth variation of Scots pine across a pollution gradient on the Kola Peninsula, Russia. Environmental Pollution, 93(3), 313–326.

    Article  Google Scholar 

  • Oleksyn, J., Fritts, H. C., & Hughes, M. K. (1993). Tree-ring analysis of different Pinus sylvestris provenances, Quercus robur, Larix decidua and L. decidua x L. kaempferi affected by air pollution. Arboretum Kórnickie, 38, 89–109.

    Google Scholar 

  • Orzeł, S. (1994). Wzrost drzewostanów sosnowych w rejonie Tarnobrzeskiego Kombinatu Siarkowego. In Reakcje biologiczne drzew na zanieczyszczenia przemysłowe (pp. 273–280). Kórnik: III Krajowe Sympozjum.

    Google Scholar 

  • Orzeł, S. (1996). Dynamika przyrostu grubości drzewostanów sosnowych położonych w zasięgu emisji Tarnobrzeskiego Kombinatu Siarkowego (TKS). Sylwan, 140(2), 13–23.

    Google Scholar 

  • Orzeł, S., & Rieger, R. (1988). Próba oszacowania spadku produkcyjności drzewostanów sosnowych w rejonie Tarnobrzeskiego Zagłębia Siarkowego na przykładzie nadleśnictwa Buda Stalowska. Sylwan, 132(9), 55–63.

    Google Scholar 

  • Rieger, R., Grabczyński, S., Orzeł, S., & Rainer, J. (1989). Dendrometryczna charakterystyka wpływu przemysłu na lasy na przykładzie Tarnobrzeskiego Zagłębia Siarkowego. Zeszyty Naukowe Akademii Rolniczej w Krakowie, 232. Sesja Naukowa, 23, 73–89.

    Google Scholar 

  • Rigling, A., Brühlhart, H., Bräker, O. U., Forster, T., & Schweingruber, F. H. (2003). Irrigation effect on tree growth and vertical resin duct production of Pinus sylvestris L. on dry sites in the Central Alps, Switzerland. For. Ecol. and Man., 163, 105–121.

    Google Scholar 

  • Rydval, M., & Wilson, R. (2012). The impact of industrial SO2 pollution on north Bohemia conifers. Water Air and Soil Pollution, 223, 5727–5744.

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Schweingruber, F. H. (1986). Abrupt growth changes in conifers. IAWA Bulletin, 7(4), 277–283.

    Article  Google Scholar 

  • Schweingruber, F. H. (1996). Tree rings and environment. Dendroecology. Bern: Paul Haupt Verlag.

    Google Scholar 

  • Schweingruber, F. H., Kontic, R., Niederer, M., Nippel, C. A., & Winkler-Seifert, A. (1985). Diagnosis and distribution of conifer decay in the Swiss Rhone Valley: A dendrochronological study. In H. Turner & W. Tranquillini (Eds.), Establishment and tending of subalpine forest; research and management (Vol. 270, pp. 189–192). Berichte: Eidgenossische Anstalt fur das Forstliche Versuchswesen.

    Google Scholar 

  • Sękiewicz, J. (1989). Wody podziemne tarnobrzeskiego i grzybowskiego zagłębia siarkowego. Górnictwo Surowców Chemicznych, 1, 21–23.

    Google Scholar 

  • Szmyd, S. (1993). Środowisko naturalne po eksploatacji siarki metodą odkrywkową. In Górnictwo siarki a ekologia: międzynarodowe sympozjum naukowe, Baranów Sandomierski 24–25 November 1993, Pracownia Informacji Naukowo Technicznej i Ochrony Własności Przemysłowej Ośrodka Badawczo Rozwojowego Przemysłu Siarkowego Siarkopol, pp.1–6.

  • Szychowska–Krąpiec, E. (1997). Influence of industrial pollution on Niepołomice and Nowy Targ Forests pine-trees in the light of dendrochronological analysis. Kwartalnik Akademii Górniczo-Hutniczej, Geologia, 23(4), 389–406.

    Google Scholar 

  • Szychowska-Krąpiec, E., & Wiśniowski, Z. (1996). Tree-ring analysis of Pinus sylvestris as a method to assess the industrial pollution impast on the example of Police chemical faktory (NW Poland). Kwartalnik Akademii Górniczo-Hutniczej, Geologia, 22(3), 281–299.

    Google Scholar 

  • Thompson, M. A. (1981). Tree rings and air pollution: a case study of Pinus monophylla growing in east—central Nevada. Environmental Pollution, 26(4), 251–266.

    Article  Google Scholar 

  • Tolunay, D. (2003). Air pollution effects on annual ring widths of forest trees in mountainous land of Izmir (Turkey). Water, Air and Soil Pollution: Focus, 3(5-6), 233–250.

    Article  Google Scholar 

  • Walanus, A. (2005). Instrukcja obsługi programu Quercus. Kraków.

    Google Scholar 

  • Welsyng, H. (1979). Ograniczenie emisji zanieczyszczeń gazowych w Zakładach Przetwórczych Siarki „Siarkopol” w Tarnobrzegu. In Wpływ zanieczyszczeń atmosfery na środowisko, 28–29 May 1979, Wydawnictwa Czasopism Technicznych Naczelnej Organizacji Czasopism Technicznych, pp. 19

  • Wertz, B. (2012). Dendrochronological evaluation of the impact of industrial imissions on main coniferous species in the Kielce Upland. Sylwan, 156(5), 379–390.

    Google Scholar 

  • Wilczyński, S. (1999). Dendroklimatologia sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris L.) z wybranych stanowisk w Polsce. Maszynopis pracy doktorskiej. Akademia Rolnicza w Krakowie

  • Wilczyński, S. (2006). The variation of tree-ring widths of Scots pine (Pinus sylvestris L.) affected by air pollution. European Journal of Forest Research, 125(3), 213–219.

    Article  Google Scholar 

  • Witek, J. (Ed.). (2000). Gmina Padew Narodowa. Poland: Padew Narodowa.

    Google Scholar 

  • Ząbecki, W. (1999). Podatność drzewostanów sosnowych na zasiedlanie przez owady kambio- i ksylofagiczne w rejonie Tarnobrzeskiego Zagłębia Siarkowego. Zeszyty Naukowe Akademii Rolniczej w Krakowie, Rozprawy, 254, 98.

    Google Scholar 

  • Zielski, A. (1992). Dendrochronological studies on pines growing under the influence of air pollution near the Pulp and Paper Factory in Kwidzyn, Poland. Lundqua Report, 34, 360–363.

    Google Scholar 

Download references

Acknowledgments

The study was carried out as a part of the statutory research of the Faculty of Geology, Geophysics and Environmental Protection, AGH University of Science and Technology, grant No. 11.11.140.173.

Author information

Authors and Affiliations

  1. Faculty of Geology, Geophysics and Environmental Protection, AGH University of Science and Technology, A. Mickiewicza 30 Ave., 30-059, Krakow, Poland

    Joanna Barniak & Marek Krąpiec

Authors
  1. Joanna Barniak
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  2. Marek Krąpiec
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

Corresponding author

Correspondence to Joanna Barniak.

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Check for updates. Verify currency and authenticity via CrossMark

Cite this article

Barniak, J., Krąpiec, M. The Tree-Ring Method of Estimation of the Effect of Industrial Pollution on Pine (Pinus sylvestris L.) Tree Stands in the Northern Part of the Sandomierz Basin (SE Poland). Water Air Soil Pollut 227, 166 (2016). https://doi.org/10.1007/s11270-016-2862-7

Download citation

  • Received:

  • Accepted:

  • Published:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/s11270-016-2862-7

Keywords

Search

Navigation