Acid mine drainage and stream recovery: Effects of restoration on water quality, macroinvertebrates, and fish

Drainage minier acide et restauration d’une rivière: effets de la restauration sur la qualité de l’eau, des macroinvertébrés et des poissons cependant le % EPT n’était pas significativement différent. La richesse et la densité spécifique des poissons, la densité d’ombles de fontaine sont toutes sensiblement plus élevées post-restauration. Ces résultats démontrent clairement que les deux éléments abiotiques et biotiques des cours d’eau peuvent se remettre de la pollution AMD.

Department of Biology, Clarion University, Clarion, PA 16214, USA

^⋆ Corresponding author: aturner@clarion.edu

Received: 6 February 2015
Revised: 19 May 2015
Accepted: 2 June 2015

Abstract

Acid mine drainage (AMD) is a prominent threat to water quality in many of the world’s mining districts as it can severely degrade both the biological community and physical habitat of receiving streams. There are relatively few long-term studies investigating the ability of stream ecosystems to recover from AMD. Here we assess watershed scale recovery of a cold-water stream from pollution by AMD using a 1967 survey of the biological and chemical properties of the stream as a pre-restoration benchmark. We sampled water chemistry, benthic macroinvertebrates, and fish throughout the watershed during the spring and summer of 2011. Water chemistry results indicated that pH and total alkalinity increased post-restoration, while acidity, sulfate, and iron concentrations decreased. Watershed-level taxa richness, local taxa richness, biomass, diversity, and density of macroinvertebrates were significantly higher post-restoration; however, %EPT was not significantly different. Fish species richness, density, and brook trout density were all significantly higher post-restoration. These results provide clear evidence that both abiotic and biotic components of streams can recover from AMD pollution.

Résumé

Le drainage minier acide (AMD) est une menace importante à la qualité de l’eau dans de nombreux districts miniers du monde, car il peut endommager gravement à la fois la communauté biologique et l’habitat physique des cours d’eau récepteurs. Il y a relativement peu d’études à long terme sur la capacité des écosystèmes des cours d’eau à récupérer de l’AMD. Ici, nous évaluons la récupération à l’échelle d’un bassin versant d’un cours d’eau froid après pollution par AMD en utilisant un suivi fait en 1967 des propriétés biologiques et chimiques de la rivière comme référence pré-restauration. Nous avons échantillonné la chimie de l’eau, les macroinvertébrés benthiques, les poissons, dans tout le bassin au cours du printemps et de l’été 2011. Les résultats de la chimie de l’eau ont révélé que le pH et l’alcalinité totale ont augmenté post-restauration, alors que l’acidité, les concentrations en sulfate et en fer ont diminué. La richesse en taxons à l’échelle du bassin versant, la richesse locale en taxons, la biomasse, la diversité et la densité des macroinvertébrés étaient significativement plus élevées après restauration; cependant le % EPT n’était pas significativement différent. La richesse et la densité spécifique des poissons, la densité d’ombles de fontaine sont toutes sensiblement plus élevées post-restauration. Ces résultats démontrent clairement que les deux éléments abiotiques et biotiques des cours d’eau peuvent se remettre de la pollution AMD.