Phân tích quy mô lưu vực về sự phân bố chất ô nhiễm trong các hồ quản lý nước mưa

Springer Science and Business Media LLC - Tập 14 - Trang 469-484 - 2011
Matthew T. Gallagher1, Joel W. Snodgrass1, David R. Ownby2, Adrianne B. Brand1, Ryan E. Casey2, Steven Lev3
1Department of Biological Sciences, Towson University, Towson, USA
2Department of Chemistry, Towson University, Towson, USA
3Department of Physics, Astronomy and Geosciences, Towson University, Towson, USA

Tóm tắt

Các hồ quản lý nước mưa đã trở thành một thực tiễn quản lý tốt phổ biến trong các cảnh quan đô thị và ngoại ô. Các hồ này được thiết kế để chứa nước chảy ra từ các bề mặt không thấm hút và cho phép lắng đọng cặn bã và các chất ô nhiễm liên quan. Nhiều loài động vật hoang dã bán thủy sinh và thủy sinh đã được ghi nhận sử dụng các hồ quản lý nước mưa làm môi trường sống, nhưng các hệ thống giống như vùng ngập nước này không được quản lý theo các hướng dẫn về ô nhiễm môi trường sống nước ngọt. Để giải quyết khả năng tiếp xúc với chất ô nhiễm đối với động vật hoang dã, chúng tôi đã sử dụng mẫu ngẫu nhiên 68 hồ quản lý nước mưa và ước lượng tỷ lệ hồ trong một lưu vực cấp ba vượt quá các hướng dẫn về độ độc hại đối với kim loại vi lượng và hydrocarbon thơm đa vòng trong cặn và clorua trong nước bề mặt. Chín mươi sáu phần trăm các hồ đã vượt quá các nồng độ tác động ngưỡng dựa trên sự đồng thuận đối với ít nhất một kim loại vi lượng. Nồng độ của ít nhất một trong các PAH được đo đã vượt quá nồng độ tác động ngưỡng ở 63% các hồ. Chín phần trăm hồ đã vượt qua mức độ độc tính mãn tính của clorua vào tất cả các ngày lấy mẫu, và 21% vượt quá nồng độ độc tính cấp tính vào ít nhất một ngày lấy mẫu. Cần nhiều nghiên cứu hơn để đánh giá tác động độc hại của các chất ô nhiễm trong các hồ quản lý nước mưa và khả năng xảy ra các tác động tương tác của chất ô nhiễm đối với động vật hoang dã.

Từ khóa

#quản lý nước mưa #hồ chứa nước #ô nhiễm #động vật hoang dã #kim loại vi lượng #hydrocarbon thơm đa vòng

Tài liệu tham khảo

Amrhein C, Strong JE, Mosher PA (1992) Effect of deicing salts on metal andorganic matter mobilization in roadside soils. Environ Sci Technol 26:703–709 Bingham FT, Sposito G, Strong JE (1984) The effect of chloride on the availability of cadmium. J Environ Qual 13:71–74 Bishop CA, Struger J, Barton DR, Shirose LJ, Dunn L, Lang AL, Shepherd D (2000a) Contamination and wildlife communities in stormwater detention ponds in Guelph and the Greater Toronto Area, Ontario, 1997 and 1998. Part I—Wildlife communities. Water Qual Res J Can 35:399–435 Bishop CA, Struger J, Shirose LJ, Dunn L, Campbell GD (2000b) Contamination and wildlife communities in stormwater detention ponds in Guelph and the Greater Toronto Area, Ontario, 1997 and 1998. Part II—Contamination and biological effects of contamination. Water Qual Res J Can 35:436–474 Brand AB (2008) Stormwater ponds in an urbanizing landscape: Landscape change and habitat value. M.S. Thesis, Towson University, Towson Maryland Brand AB, Snodgrass JW (2010) The value of manmade habitats for amphibian reproduction in altered landscapes. Conserv Biol 24:195–301 Brand AB, Snodgrass JW, Gallagher MT, Casey CE, Van Meter R (2010) Lethal and sublethal effects of embryonic and larval exposure of Hyla versicolor to stormwater pond sediments. Arch Environ Contam Toxicol 58:325–331 Campbell KR (1994) Concentrations of heavy metals associated with urban runoff in fish living in stormwater treatment ponds. Arch Environ Contam Toxicol 27:352–356 Casey RE, Shaw AN, Massal LR, Snodgrass JW (2005) Multimedia evaluation of trace metal distribution within stormwater ponds in suburban Maryland, USA. B Environ Contam Toxicol 74:273–280 Casey RE, Simon JA, Atueyi S, Snodgrass JW, Karouna-Renier N, Sparling DW (2007) Temporal trends of trace metals in sediment and invertebrates from stormwater retention ponds. Water Air Soil Pollut 178:69–77 Collins SJ, Russel RW (2008) Toxicity of road salt to Nova Scotia amphibians. Environ Pollut 157:320–324 Doner HE (1978) Chloride as a factor in mobilities of Ni, Cu and Cd in soil. Soil Sci Soc Am J 42:882–885 Ehrenfeld JB (2000) Evaluating wetlands within an urban context. Ecol Eng 15:253–265 Environment Canada (2001) Canadian Environmental Protection Act, 1999, Priority Substances List Assessment Report—Road Salt, Hull, Quebec EPA (2004) Assigning values to non-detected/non-quantified pesticide residues in human health food exposure assessments. US Environmental Protection Agency, Washington DC. Online at: http://www.epa.gov/pesticides/trac/science/trac3b012.pdf EPA (2009) National recommended water quality criteria. US Environmental Protection Agency, Washington DC. Online at: http://www.epa.gov/waterscience/criteria/wqctable/ Haas CN, Scheff PA (1990) Estimation of averages in truncated samples. Environ Sci Technol 24:912–919 Harris LD (1988) Edge effects and conservation of biotic diversity. Conserv Biol 2:330–332 Helsel DR (1990) Less than obvious—statistical treatment of data below the detection limit. Environ Sci Technol 24:1766–1774 Jahnige, P (1999) The Gwynns Falls Watershed Ecological Resource Atlas. United States Forest Service. Baltimore, MD: Parks and People Foundation, Revitalizing Baltimore Project Karouna-Renier NK, Sparling DW (1997) Toxicity of stormwater treatment pond sediments to Hyalella azteca (Amphipoda). B Environ Contam Toxicol 58:550–557 Karouna-Renier NK, Sparling DW (2001) Relationships between ambient geochemistry, watershed land-use and trace metal concentrations in aquatic invertebrates living in stormwater treatment ponds. Environ Pollut 112:183–192 Karraker NE (2008) Impacts of road deicing salts on amphibians and their habitats. In: Mitchell JC, Jung-Brown RE, Bartholomew B (eds) Urban Herpetology. Herpetological Conservation vol. 3. Society for the Study of Amphibians and Reptiles, Salt Lake City, pp Karraker NE, Gibbs JP, Vonesh JR (2008) Impacts of road deicing salt on the demography of vernal pool-breeding amphibians. Ecol Appl 18:724–734 Liebens J (2001) Heavy metal contamination of sediments in stormwater management systems: the effect of land use, particle size, and age. Environ Geol 41:341–351 Macdonald DD, Ingersoll CG, Berger TA (2000) Development and evaluation of consensus-based sediment quality guidelines for freshwater ecosystems. Arch Environ Contam Toxicol 39:20–31 Marsalek J (2003) Road salts in urban stormwater: an emerging issue in stormwater management in cold climates. Water Sci Technol 48:61–70 McDaniel TV, Harris ML, Bishop CA, Struger J (2004) Development and survivorship of Northern Leopard Frogs (Rana pipiens) and Green Frogs (Rana clamitans) exposed to contaminants in the water and sediments of the St. Lawrence River near Cornwall, Ontario. Water Qual Res J Can 39:160–174 MDE (2007) Total maximum daily loads of fecal bacteria for the non-tidal Gwynns Falls Basin in Baltimore City and Baltimore County, Maryland. Baltimore, MD: Maryland Department of the Environment. Online at: http://www.mde.state.md.us/assets/document/GwynnsFalls_TMDL_092106_final.pdf MDE (2010) Total maximum daily load of sediment in the Gwynns Falls watershed, Baltimore City and Baltimore County, Maryland. Baltimore, MD: Maryland Department of the Environment. Online at: http://www.mde.state.md.us/assets/document/Gwynns_Sed_TMDL_072610_Final.pdf Morgan RP II, Kline KM, Cushman SF (2007) Relationships among nutrients, chloride, and biological indices in urban Maryland streams. Urban Ecosyst 10:153–166 Nightingale HI (1987) Accumulation of As, Ni, Cu, and Pb in retention and recharge basins soils from urban runoff. Water Resour Bull 23:663–668 Niyogi S, Wood CM (2004) Biotic ligand model, a flexible tool for developing site-specific water quality guidelines for metals. Environ Sci Technol 38:6177–6192 Norrstrom AC, Jacks G (1998) Concentration and fractionation of heavy metals in roadside soils receiving de-icing salts. Sci Total Environ 218:161–174 Paul MJ, Meyer JL (2001) Streams in the urban landscape. Annu Rev Ecol Syst 32:333–365 R Development Core Team (2009) R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. URL http://www.R-project.org Ross TD (2003) Accurate confidence intervals for binomial proportion and Poisson rate estimation. Comput Biol Med 33:509–531 Scher O, Thiery A (2005) Odonata, Amphibia and environmental characteristics in motorway stormwater retention ponds (Southern France). Hydrobiologia 551:237–251 Simon JA, Snodgrass JW, Casey RE, Sparling DW (2009) Spatial correlates of amphibian use of constructed wetlands in an urban landscape. Landscape Ecol 24:361–373 Snodgrass JW, Casey RE, Joseph D, Simon JA (2008) Microcosm investigations of stormwater pond sediment toxicity to embryonic and larval amphibians: variation in sensitivity among species. Environ Pollut 154:291–297 Sparling DW, Eisemann JD, Kuenzel W (2004) Contaminant exposure and effects in red-winged blackbirds inhabiting stormwater retention ponds. Environ Manage 33:719–729 Travis CC, Land ML (1990) Estimating the mean of data sets with nondetectable values. Environ Sci Technol 24:961–962 Villareal EL, Semadeni-Davies A, Bengtsson L (2004) Inner city stormwater control using a combination of best management practices. Ecol Eng 22:279–298 Wiens JA (1976) Population responses to patchy environments. Annu Rev Ecol Syst 7:81–120 Wigington PJ, Randall CW, Grizzard TJ (1983) Accumulation of selected trace metals in soils of urban runoff detention basins. Water Resour Bull 19:709–718 Wilson EB (1927) Probable inference, the law of succession, and statistical inference. J Am Stat Assoc 22:209–212 Wren CD, Bishop CA, Stewart DL, Barrett GC (1997) Wildlife and contaminants in constructed wetlands and stormwater ponds: Current state of knowledge and protocols for monitoring contaminant levels and effects in wildlife. Canadian Wildlife Service Technical Report No. 269, Toronto