Methyl mercury dynamics in littoral sediments of a temperate seepage lake

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Abstract

The sites and rates of methyl mercury (MeHg) production and transport in littoral zone sediments were investigated at Pallette Lake in northern Wisconsin. In littoral areas where groundwater inflow occurs, sulfate supply from groundwater creates profiles of electron acceptors (sulfate) and donors (methane, sulfide) that are reversed from those found in sediments whose sulfate supply is delivered from overlying water. The highest MeHg concentrations in porewaters and the maximal advective MeHg flux rates (4.5–61.7 ng ·m−2 ·day−1) were observed in the spring, while highest bulk phase concentrations occur later in the summer. These estimated MeHg fluxes are greater than the mean areal production rates estimated previously for the water column and are similar to the atmospheric flux. Gross MeHg production was measured using the addition of 203Hg as a tracer to sediments. The depth at which maximal 203Hg methylation occurred coincided with the observed maximums in solid-phase and porewater MeHg concentrations. Because input, advection, and accumulation of MeHg in these sediments were measured directly, an independent estimate of MeHg production could be made and compared with 203Hg-derived rates. This comparison suggests that that the 203Hg tracer method provides reasonable estimates of gross methylation rates and that a substantial fraction of solid-phase Hg is available for methylation.

On a étudié les sites et les taux de production et de transport du méthyl mercure (MeHg) dans les sédiments de la zone littorale au lac Pallette, dans le nord du Wisconsin. Dans les zones littorales où il y a afflux d'eau souterraine, l'apport de sulfate provenant de l'eau souterraine crée des profils d'accepteurs (sulfate) et de donneurs (méthane, sulfure) d'électrons qui sont inversés par rapport à ceux observés dans les sédiments qui reçoivent l'apport de sulfate des eaux de surface. Les plus fortes concentrations de MeHg dans les eaux interstitielles et les taux maximaux des flux d'advection du MeHg (4,5–61,7 ng ·m−2 ·jour−1) ont été observés au printemps, tandis que les plus fortes concentrations dans la phase solide des sédiments ont été observées plus tard dans l'été. Ces flux estimés du MeHg sont supérieurs aux taux moyens de production par unité de surface estimés antérieurement pour la colonne d'eau, et sont similaires au flux atmosphérique. On a mesuré la production brute de MeHg en ajoutant aux sédiments du 203Hg à titre de traceur. La profondeur à laquelle a eu lieu la méthylation maximale du 203Hg a coïncidé avec les maximums observés des concentrations de MeHg dans la phase solide et dans l'eau interstitielle. Étant donné que l'afflux, l'advection et l'accumulation du MeHg dans ces sédiments ont été mesurés directement, une estimation indépendante de la production de MeHg a pu être réalisée et comparée aux taux dérivés à partir du 203Hg. Cette comparaison fait ressortir que la méthode utilisant le 203Hg comme traceur fournit des estimations raisonnables des taux bruts de méthylation, et qu'une fraction substantielle du Hg de la phase solide est susceptible d'être méthylée.

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