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Long-term trends in catchment export and lake concentrations of base cations in the Dorset study area, central Ontario

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Abstract:

Decreases in exchangeable base cation reservoirs, base cation export, and lake concentrations have been reported for acid-sensitive regions in Europe and eastern North America. These decreases have produced smaller than anticipated increases in alkalinity in surface waters in response to reductions in sulphate emissions and may have ecological consequences. This study presents annual export rates of Ca, Mg, K, and Na from 20 forested catchments between 1978 and 1998 and concentrations in seven downstream lakes between 1975 and 2005 in an acid-sensitive region of central Ontario, Canada. In contrast to monovalent cation export, decreases in divalent cation export continued after an extended dry period ended. Lake concentration trends showed three distinct periods. The first period (1975–1976 to 1982–1983) coincided with high runoff and was characterized by relatively high Ca, Mg, and K concentrations. This was followed by a 10-year period of fluctuations around the long-term mean. Concentrations then dropped below the long-term means and remained 5%–20% below the means until 2004–2005. The latter trend in lake concentrations suggests that export likely remained low but stable after May 1998 (the last month for which export data are available). Na increased between 250% and 350% in Dickie and Harp lakes as a result of road salt contamination.

On a signalé des diminutions des réservoirs des cations basiques échangeables, ainsi que de l’exportation et des concentrations lacustres de cations basiques, dans les régions sensibles à l’acidité en Europe et dans l’est de l’Amérique du Nord. Ces baisses ont produit des augmentations plus faibles que prévues de l’alcalinité dans les eaux superficielles en réaction aux réductions d’émissions de sulfates et elles peuvent avoir des conséquences écologiques. Notre étude présente les taux annuels d’exportation de Ca, Mg, K et Na de 20 bassins versants forestiers entre 1978 et 1998, de même que leurs concentrations dans sept lacs d’aval entre 1975 et 2005, dans une région sensible à l’acidité du centre de l’Ontario, Canada. Les diminutions des exportations de cations bivalents se sont poursuivies après la fin d’une longue période de sécheresse, ce qui ne fut pas le cas pour l’exportation des cations monovalents. Les tendances dans les concentrations lacustres se répartissent en trois périodes distinctes. La première période (1975–1976 à 1982–1983) coïncide avec un écoulement élevé et se caractérise par des concentrations relativement élevées de Ca, Mg et K. Elle a été suivie par une période de 10 années de fluctuations autour d’une moyenne à long terme. Les concentrations ont ensuite diminué sous la moyenne à long terme et sont demeurées à 5–20 % sous cette moyenne jusqu’en 2004–2005. Cette dernière tendance dans les concentrations lacustres laisse croire que l’exportation est vraisemblablement demeurée faible mais stable après mai 1998 (le dernier mois pour lequel des données d’exportation sont disponibles). Les concentrations de Na ont augmenté de 250 à 350 % dans les lacs Dickie et Harp en conséquence de la contamination par le sel de déverglaçage des routes.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: May 1, 2008

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  • Published continuously since 1901 (under various titles), this monthly journal is the primary publishing vehicle for the multidisciplinary field of aquatic sciences. It publishes perspectives (syntheses, critiques, and re-evaluations), discussions (comments and replies), articles, and rapid communications, relating to current research on cells, organisms, populations, ecosystems, or processes that affect aquatic systems. The journal seeks to amplify, modify, question, or redirect accumulated knowledge in the field of fisheries and aquatic science. Occasional supplements are dedicated to single topics or to proceedings of international symposia.
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