Temporal Changes in Lead Bioaccessibility in Newly

Report 5 Downloads 48 Views
Temporal Changes in Lead Bioaccessibility in Newly Deposited, Floodplain Sediments 

0631

Chris Morrow, Daniel G. Strawn, Leslie L. Baker, Anita Falen Soil and Land Resources Division, University of Idaho Introduction:

Sediment Sampling

Temporal and Spatial Lead Bioaccessibility:

Over a century of mining activity  in the Coeur d’Alene (CDA) River  Valley has contaminated the  watershed with Pb, Zn, As, and  Cd.   Soils with high Pb  concentrations pose risks to  humans, fish, and birds in the  region.

The 2008 samples were taken from sediments that were uniformly  deposited across the floodplain during the 2008 flood.  The 2008 organic  mat was clearly visible during the 2010 sampling period at a depth of ~1‐5 cm.  Total elemental concentrations were measured using ICP‐OES  with HF digestion. Bioaccessible contaminants were measured using ICP‐ OES with TCLP digestion (EPA, 1992).  Organic Carbon was measured using  Elementar vario MAX CN, and soil particle size was determined using  standard UI PSES protocol.

Bioaccessible lead was inversely proportional to total carbon. Between 5% and  10% of total lead was bioaccessible in organic carbon‐rich soils (the silt loams).  Between 30% and 40% of total lead was bioaccessible in organic carbon‐poor  soils (the sandy loams).  There was a notable relationship between the  proximity of the soil classes to the river and bioaccessible lead, with samples  taken farther from the river having more carbon and less bioaccessible lead.  Thus lead bioaccessibility is not only affected by time, but also by site factors  such as total carbon and distance from the riverbank.

Periodic flood events  remobilize contaminated  sediments from the river  bottoms and banks and  redeposit them in the  CDA River Basin  floodplain.   The goal of  this research was to  investigate how lead  bioaccesibility in  sediments changes over  time. 

Schlepp Field , June 2010 Lead Concentrations: Total and bioavailable lead in the CDA River Basin soil is above EPA  minimum cleanup limits.  The total lead concentration at both sites  dropped by a maximum of 13% between 2008 and 2010. Average  bioaccessible lead decreased 20% overall. Depending on the distance  between the river and the sub‐sample site, bioaccessible lead varied from  +33% to ‐72% over two years between both sites. 

Methodology: Two sites were chosen in the CDA river valley, Killarney Lake and  Schlepp Field.  Newly deposited sediments were sampled  immediately after a flood in April 2008. To assess changes occurring  over time, the sediments were re‐sampled in June 2010, prior to a  subsequent flood. 

Killarney Lake Site

Schlepp Field Site

Correlations:

Conclusion:

Bioaccessible lead was found to be inversely proportional to percent silt  and percent clay, and directly proportional to percent sand.  The  observations that silt loam soils consist of less vegetative matter than  sandy loam soils, and the proximity of each soil class to the river, suggests  that there is also a spatial dependence for bioaccessible lead. 

These findings show that varying particle size distribution, proximity to river,  and soil carbon are important factors that will affect the bioaccessibility of Pb  in newly deposited floodplain sediments.  In this case, organic carbon‐poor  sandy loam soils closest to the river had higher bioaccessible lead than organic  carbon‐rich silt loam soils farther from the river.  Further studies need to be  conducted to investigate how physicochemical properties change over time,  and subsequently affect contaminant bioavailability in order to discern the  long‐term fate of Pb in contaminated soils.