Ionic and mass balances in a dilute acidified brown water lake

Abstract

Soldier Lake (1.98 km²) is an undeveloped, oligotrophic, brown water lake near the Halifax International Airport in central Nova Scotia, which has been acidified from leaching of pyritized metalliferous slates since the 1960s as a result of airport construction and development. Ionic and mass balances demonstrate the effects of strong mineral acids (principally H₂SO₄) and heavy metals from a small segment of the lake's catchment area.

Although based on only two weeks of detailed hydrologic and chemical sampling during the summer of 1963, the study demonstrates significant implications for loading and yield of major ions and heavy metals from widely different substrates within a single catchment. Water chemistry and hydrology of sub-watershed components from 5-18 July, 1963 show substantial retention (30-80%) of potassium, hydrogen, aluminum, iron, and organic carbon in the lake, while sodium, magnesium, manganese, zinc, chloride and sulfate show little, if any, accumulation within the lake. Calcium shows moderate (19%) retention.

Accelerated weathering of bedrock and tills in the airport segment are reflected in elevated levels of calcium and magnesium in water samples from this portion of the catchment. Reduction of acid loadings from the airport segment of the watershed (1.7% of the catchment area) could reduce acidic loadings of the lake by 50% and raise Soldier Lake pH by about 0.4 pH units, into the range of 4.8 to 5.0.

Soldier Lake (1.98km²) est un lac non développé, oligotrophe dont les eaux sont brunes. Il est situé près de l’aéroport international d’Halifax, au centre de la Nouvelle-Ecosse. Depuis les années 60, le lessivage des schistes métallifères pyriteux causé par la construction et le développement de l’aéroport a provoqué l’acidification de ce lac. Les équilibres ionique et des masses démontrent les effets des acides forts (principalement H₂SO₄) et des métaux lourds prouvenant d’une petite partie du basin versant du lac Soldier.

Même si elle n'est basée que sur deux semaines d’échantillonnage hydrologique et chimique détaillé ayant eu lien pendant l’été 1983, cette étude démontre les implications importantes pour la charge et la production des ions principaux et des métaux lourds prouvenant de substrates largement différents à l’interieur d’un seul Basin.

La chimie de l’eau et l’hydrologie de segments du basin hydrologique, du 5 au 18 juillet 1983, montre une rétention substantielle (30-80 %) du potassium, de l’hydrogéne de l’aluminum, du fer et du carbone organique dans le lac, alors que le sodium, le magnesium, le manganése, le zinc, les chlorures et le sulfates montre une très faible accumulation dans le lac. La rétention du calcium est modérée (19 %).

L’atteration accélérié la roche de fond et des argiles dans le secteur l’aeroport est reflétée par les niveaux élévés de calcium et de magnesium dan les échantillons d’eau provenant de cette partie du basin versant.

Une réduction de la charge en acide provenant du secteur de l’aeroport du basin versant (1.7 % de la surface de captation des eaux) pourrait réduire la charge en acide du lac de 50 % et augmenter le pH dénviron 0.4 unité de pH, dan la zone des pH 4.8 - 5.0.