Earth and Atmospheric Sciences, Department of
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May 2004
Abstract
Abstract: A diatom-based transfer function was used to reconstruct water chemistry before European settlement in 55 Minnesota lakes. The lakes span three natural ecoregions, which differ in their history of land use, as well as in surficial geology, climate, and vegetation. Postsettlement trends were compared with water chemistry change reconstructed from two presettlement core sections (circa 1750 and 1800) as a measure of natural variability. Presettlement water quality changes were generally small and nondirectional in all three ecoregions. In contrast, half of the urban lakes showed a statistically significant increase in chloride, whereas 30% of urban and 30% of agricultural region lakes record a statistically significant increase in total phosphorus between 1800 and the present. These changes, which are attributed to road salt and nutrient runoff, are strongly correlated with the percentage of watershed area that is developed (residential or urban) in the case of chloride increases and the percentage of developed (metropolitan areas) or agricultural (agricultural areas) land in the case of nutrient increases. Water quality has changed little since 1800 for lakes in the forested regions of northeastern Minnesota. The few changes that are seen in this region are likely related to natural variations in climate or catchment soils.
Résumé : L’utilisation d’une fonction de transfert basée sur les diatomées nous a permis de reconstituer la chimie des eaux dans cinquante-cinq lacs du Minnesota avant l’établissement des européens. Les lacs se répartissent dans trois écorégions naturelles qui différent par l’utilisation que l’on a fait des terres dans le passé, ainsi que par la géologie de surface, le climat et la végétation. Nous avons comparé les tendances qui sont apparues après la colonisation avec les changements estimés à partir de deux sections de carottes datant d’avant la colonisation (vers 1750 et 1800) qui représentent la variabilité naturelle. Avant la colonisation, les changements de la qualité de l’eau dans les trois écorégions étaient généralement faibles et sans tendance marquée particulière. En revanche, entre 1800 et l’époque actuelle, la moitié des lacs urbains affichent une augmentation statistiquement significative des chlorures et 30 % des lacs urbains et 30 % des lacs des régions agricoles subissent une augmentation statistiquement significative du phosphore total. Il existe une forte corrélation entre ces changements, qui sont attribuables à l’apport du sel routier et de nutriments par ruissellement, avec le pourcentage des terres du bassin versant qui sont urbanisés (résidentielles ou urbaines) dans le cas de l’augmentation des chlorures ou alors développées (régions métropolitaines) ou exploitées pour l’agriculture (zones agricoles) dans le cas de l’augmentation des nutriments. Dans les régions forestières du nord-est du Minnesota, la qualité des eaux des lacs a peu varié depuis 1800. Les quelques changements observés dans cette région sont vraisemblablement reliés aux variations naturelles du climat ou des sols du bassin versant.
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Published in Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 61: 561–576 (2004); doi 10.1139/F04-015 Copyright © 2004 NRC Canada. Used by permission.