Abstract
Peat and needle samples were collected from an old Cu, Zn and Ni ore-prospecting experiment at Alkkia, SW Finland. The element rates applied were 100–400 kg ha-1 for Ni and 100–1000 kg ha-1 for Cu and Zn. The heavy metal toxicity of Scots pine stand was estimated primarily on the basis of stand mortality during 28 yr. The tolerance limit values were applied to pine stands growing along a Cu-Ni deposition gradient (0.9–10 km) at Harjavalta copper smelter, SW Finland. Very high heavy metal concentrations in the pine needles and strong accumulation in the surface humus and uppermost peat layers were found. A Cu concentration of 840, Ni 180 and Zn 220 mg kg-1 in peat 0–10 cm, and a Cu concentration of 50, Ni 30 and Zn 175 mg kg-1 in the current needles of the uppermost whorl are proposed as toxicity limits for peatland forests at Harjavalta. According to the heavy metal amounts in peat 0–20 cm, the toxicity area for Cu extended to a distance of 2.0 km, for Ni about 1.0 km and for Zn 0.4 km to the west of the emission point source.
Similar content being viewed by others
References
Anonymous: 1984, 'Heavy Dressings Safe on Histosols', Micronutrient News 4(4).
Babich, H-J. and Stotzky, G.: 1983, Ecotoxicol. Environ. Safety 7, 576.
Beavington, F.: 1973, Aust. J. Soil. Res. 11, 27.
Beavington, F.: 1977, Environ. Pollut. 13, 127.
Brække, F.: 1977, 'Fertilization for Balanced Mineral Nutrition of Forests on Nutrient-Poor Peatland', Lyhennelmä: Turvemaiden tasapainoinen lannoitus.Suo 28(3): 53-61.
Burton, K. W., Morgan, E. and Roig, A.: 1983, Plant and Soil 73, 327.
Bååth, E.: 1989, Water, Air and Soil Pollution 47, 335.
Chuan, M., Shu, G. and Liu, J.: 1996, Water, Air, and Soil Pollut. 90, 543.
Damman, A.: 1978, Oikos 30, 480.
Dmuchowski, W. and Bytnerowicz, A.: 1995, Environmental Pollution 87, 87.
Dudka, S., Ponce-Hernandez, T. and Hutchinson, T.: 1996, Water, Air, and Soil Pollut. 90, 531.
Flemming, C. and Trevors, J.: 1989, Water, Air and Soil Pollut. 44, 143.
Foy, C., Chaney, R. and White M.: 1978, Ann. Rev. Plant. Physiol 29, 511.
Freedman, B. and Hutchinson, T.: 1980, Can. J. Bot. 58, 108.
Goodman, G. and Roberts, T.: 1971, Nature 231, 287.
Hawkes, H. and Salomon, M.: 1960, 'Trace Elements in Organic Soil as a Guide to Copper Ore', Int. Geol. Congr. XXI session 1966, pp. 38-43.
Heikurainen, L. and Pakarinen, P.: 1982, 'Peatland Classification', in J. Laine (ed.), Peatlands and their Classification in Finland, Finnish Peatland Society, pp. 14-24.
Heliövaara, K. and Väisänen, R.: 1989, Silva Fennica 23(1), 1.
Helmisaari, H-S., Derome, J., Levula, T., Nieminen, T., Palmgren, K., Salemaa, M., Vanha-Majamaa, I., Reponen, P. and Rutter, O.: 1994, Metsäntutkimusalaitoksen tiedonantoja 527, 156.
Huikari, O.: 1952, Suotyypin määritys maa ja metsätaloudellista käyttöarvoa silmälläpitäen. Summary: On the Determination of Mire Types, Especially Considering their Drainage Value for Agriculture and Forestry, Silva Fenn. 75. 22 p.
Huikari, O.: 1977, Silva Fennica 11(3), 251.
Hutchinson, T. and Whitby, L.: 1974, Environmental Conservation 1(2), 123.
Huttunen, S., Laine, K. and Torvela, H.: 1985, Annales Botanici Fennici 22, 343.
Hynninen, V.: 1986, Ann. Bot. Fennici 23, 83.
Kabata-Pendias, A. and Pendias, H.: 1984, 'Trace Elements in Soils and Plants', CRC Press, Inc., Boca Raton, Florida, 315 s.
Kaunisto, S.: 1987a, 'Effect of Refertilization on the Development and Foliar Nutrient Contents of Young Scots Pine Stands on Drained Mires of Different Nitrogen Status', Seloste: Jatkolannoituksen vaikutus mäntytaimikoiden kehityseen ja neulasten ravinnepitoisuuksiin typpitaloudeltaan erilaisilla ojitetuilla soilla.-Communicationes Instituti Forestalis Fenniae 140. 58 s.
Kaunisto, S. and Paavilainen, E.: 1988, 'Nutrient Stores in Old Drainage Areas and Growth of Stands', Seloste: Turpeen ravinnevarat vanhoilla ojitusalueilla ja puuston kasvu. Commun. Inst. For. Fenn. 145. 39 p.
Kaunisto, S., Kinnunen, K., Lehtinen, S., Nevanranta, K. and Tukeva, J.: 1986, Alkkian kenttäkokeet 1961-86. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 236. 98 s.
Kolari, K. K.: 1979, Hivenravinteiden puute metsäpuilla ja männyn kasvuhäiriöilmiö Suomessa-kirjallisuuskatsaus. Abstract: Micro-Nutrient Deficiency in Forest Trees and Die Back of Scots Pine in Finland - A Review. Folia Forestalia 389. 37 s.
Kryuskov, V.: 1991, 'Heavy Metal Accumulation in Spruce Needles and Changes of Northern Taiga Ecosystems', Geological Survey of Finland. Special Paper 9: 177-184.
Kurki, M., Lakanen, E., Mäkitie, O. and Vuorinen, J.: 1965, Ann. Agr. Fenn. 4, 145-153.
Laaksovirta, K. and Silvola, J.: 1975, Ann. Bot. Fennici 12, 81.
Lukina, N. and Nikonov, V.: 1993, 'Pollution Induced Changes in the Foliar Composition of Siberian Spruce (Picea abies obovata subsp. (Lebed.) Domin) and Scots pine (Pinus sylvestrisL.) in the Kola Peninsula', Symposium on the State of the Environment and Environmental Monitoring in Northern Fennoscandia and the Kola Peninsula. October 6-8, 1992, Rovaniemi, Finland. Extended Abstract. Arctic Centre Publications 4: 307-309.
Löbersli, E. and Steinnes, E.: 1988, Water, Air, Soil Pollut. 37, 25.
Moen, J., Cornel, J. and Evers, C.: 1985, 'Soil Protection and Remedial Actions: Criteria for Decision Making and Standardization of Requirements', Proc. 1st INO Conf. Contaminated Soil. Utrecht 11-15.11.1985.
Norton, S., Hutchinson, T. and Meema, K.: 1987, Effects of atmospheric pollutants on forests, wetlands and agricultural ecosystems. NATO ASI Series G: Ecological Sciences 16: 561-576. Springer Verlag, Berlin.
Oertli, J. and Jacobson, L.: 1960, 'Some Quantitative Considerations in Iron Nutrition of Higher Plants', Plant Physiol. 35. Paarlahti, K., Reinikainen, A. and Veijalainen, H.: dy1971, 'Nutritional Diagnosis of Scots Pine Stands by Needle and Peat Analysis', Seloste: Maaja neulasanalyysi turvemaiden männiköiden ravitsemustilan määrityksessä. Commun. Inst. For. Fenn. 74(5): 58 p.
Paarlahti, K. and Veijalainen, H.: 1988, Leivonmäen Kivisuon metsänlannoituskokeet.-Mets äntutkimusl aitoksen tiedonantoja 306. 73 s.
Paavilainen, E.: 1969, Juuristojen ja kasvualustan hivenaine-pitoisuuksien välisistä suhteista suometsissä. Summary: 'On the Correlation Between the Contents of Trace Elements in Roots and Growth Substratum in Certain Peatland Sites', Suo 20(2), 104.
Pakarinen, P.: 1981, Suo 32(1): 15.
Pakarinen, P. and Tolonen, K.: 1977, Suo 28(4-5), 95.
Pakarinen, P. and Tolonen, K.: 1980, Suo 31(1), 6s.
Pakarinen, P., Tolonen, K. and Soveri, J.: 1980, 'Distribution of Trace Metals and Sulfur in the Surface Peat of Finnish Raised Bogs', Proc. 6th International Peat Congress, August 17-23, 1980, Duluth.
Pettersson, O.: 1976, Tungmetaller in mark och växter. En litteraturöversikt. Statens naturvårdsverk PM 761. 56 s.
Puolanne, J., Pyy, O. and Jeltsch, U.: (toim) 1994, Saastuneet maa-alueet ja niiden käsittely Suomessa. Saastuneiden maa-alueiden selvitys-ja kunnostusprojekti; loppuraportti. Helsinki, Ympäristöministeriö. 218 s.
Pätilä, A. and Nieminen, M.: 1990, Turpeen emäsravinne-ja rikkitase karuilla ojitetuilla rämeillä laskeuma huomioon ottaen. Summary: 'Base Cation Nutrients and Sulphur Status of Drained Oligotrophic Pine Mires Considering the Atmospheric Input', Folia For. 759. 16 s.
Raitio, H.: 1979, Boorin puutteesta aiheutuva männyn kasvuhäiriö metsitetyllä suopellolla. Oireiden kuvaus ja tulkinta. Abstract: 'Growth Disturbances of Scots Pine Caused by Boron Deficiency on an Afforested Abandoned Peatland Field. Description and Interpretation of Symptoms', Folia For. 412: 16 p.
Rankama, K.: 1940, Bull. Comm. Geol. Finl. 126, 90.
Reinikainen, A. and Veijalainen, H.: 1983, Commun. Inst. For. Fenn. 116, 44.
Rühling, Å. and Tyler, G.: 1971, Anrikning av tungmetaller i barrskog vid Finspång, Trollhättan, Oskarshamn och Fliseryd. Rapport nr 23 från Ekologiska tungmetallundersökningar (Lund) 14 s.
Safaya, N.: 1976, Soil Sci. Soc. Am. J. 40(5), 719.
Salemaa, M. Vanha-Majamaa, I., Reinikainen, A. and Nousiainen, H.: 1994, Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 527, 72.
Salmi, M.: 1955, 'Prospecting for Bog-Covered Ore by Means of Peat Investigations', Bull. Comm. Geol. Finland 196. 34 p.
Salmi, M.: 1956, 'Peat and Bog Plants as Indicators of Ore Minerals in Vihanti Ore Field in Western Finland', Bull. Comm. Geol. Finl. 175: 1-22.
Shotyk, W.: 1996, Water, Air, and Soil Pollut. 90(3-4), 375.
Silfverberg, K.: 1980, 'Kuusen kasvuhäiriö ja hivenravinteet. Abstract: Micronutritional Growth Disorder in Norway Spruce. Folia For. 432. 13 p.
Sippola, J. and Erviö, R.: 1986, Raskasmetallit maaperässä ja viljelykasveissa Harjavallan tehtaiden ympäristössä. Ympäristö ja terveys 5/1986.
Stewart, C. and Ferguson, J.E.: 1994, Environmental Pollution 86, 243-249.
Tanskanen, H.: 1972, Suo 23(3-4), 63.
Tyler, G.: 1975, 'Effects of Heavy Metal Pollution on Decomposition in Forest Soils III', Nat. Swedish Environment Protection Board. 21 + 47 s.
Urvas, L.: 1995, 'Suomen peltojen maalajit, ravinnetaso ja viljavuusluokitus', Teoksessa: Hytönen, J. and Polet, K.(toim) Peltojen metsitysmenetelmät. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 581, 123.
Vangronsveld, J., Van Assche, F. and Clijsters, H.: 1995, Environmental Pollution 87, 51.
Veijalainen, H.: 1977, 'Use of Needle Analysis for Diagnosing Micronutrient Deficiencies of Scots Pine on Drained Peatlands', Seloste: Neulasanalyysi männyn mikroravinnetilanteen määrityksessä turvemailla. Commun. Inst. For. Fenn. 92(4). 32 p.
Veijalainen, H.: 1980, Eräiden hivenlannoitteiden käyttökelpoisuus suometsien lannoituksessa. Neulasanalyysiin perustuva tarkastelu. Summary: 'Usability of Some Micronutrient Fertilizers in Peatland Forests', Report Basing on Needle Analysis. Folia For. 443. 15 s.
Veijalainen, H.: 1984, Lannoitustarpeen määritys metsäojitusalueilla. Summary: 'Diagnosing Nutrient Deficiencies on Drained Peatlands', Suo 4-5, 94.
Veijalainen, H.: 1992, Neulasanalyysituloksia suometsistä talvella 1987-88. Summary: Nutritional diagnosis of peatland forest by needle analysis in winter 1987-88. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 408. 28 s.
Veijalainen, H.: 1994, Maaja neulasanalyysi suometsien ravinneja laskeumatilanteen määrityksessä Harjavallan ympäristössä. Metsäntukimuslaitoksen tiedonantoja 527, 256.
Veijalainen, H., Reinikainen, A. and Kolari, K. K.: 1984, Metsäpuiden ravinneperäinen kasvuhäiriö Suomessa. Kasvuhäiriöprojektin väliraportti. Summary: 'Nutritional Growth Disturbances of Forest Trees in Finland', Interim report. Folia For. 601. 41 s.
Virtanen, K.: 1991, 'Effect of Bedrock on Trace Element Concentration of Fuel Peat. Environmental geochemistry in Northern Europe', in E. Pulkkinen (ed.), Geol. Survey of Finland, Special paper 9, 241-246.
Zachmann, D. and Block, R.: 1994, Water, Air, and Soil Pollut. 90, 531.
Author information
Authors and Affiliations
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Veijalainen, H. The Applicability of Peat and Needle Analysis in Heacy Metal Deposition Surveys. Water, Air, & Soil Pollution 107, 367–391 (1998). https://doi.org/10.1023/A:1005082206083
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1023/A:1005082206083