The response of two remote, temperate lakes to changes in atmospheric mercury deposition, sulfate, and the water cycle

Atmospheric deposition is the ultimate source of Hg to many remote lakes, but the response to depositional change remains uncertain because of potential buffering by historical pools of Hg in sediments and soils. We investi- gated the responsiveness of two lakes over time scales ranging from weeks to decades. For waterborne Hg, results indicated that a precipitation-dominated seepage lake and a wetland-dominated drainage lake responded similarly to depositional change, despite high loadings of terrigeneous matter to the drainage lake. For methylmercury (meHg), the response was more complicated, reflecting the influence of multiple factors on in-lake methylation. In the seepage lake, waterborne meHg was correlated with the atmospheric deposition of Hg (II) and SO4, and there was an indirect depend- ence on the water cycle. In the drainage lake, although wetland export was always the dominant external source of meHg, mass balance indicated that net in-lake methylation was four- to seven-fold greater than loading from the wet- land. However, in-lake meHg production was related to the export of Hg (II) ,S O4, dissolved organic carbon, and P from the wetland to the lake. The results suggest that atmospheric Hg deposition, weather, and microbial activity interac- tively effect the aquatic mercury cycle in ways that can be independent of historical pools of Hg in catchments. Resume : Les depots atmospheriques constituent la source ultime de Hg dans plusieurs lacs retires, mais la reaction de ces lacs aux changements dans les depots atmospheriques reste incertaine a cause d'un tamponnage potentiel par les pools historiques de Hg dans les sediments et les sols. Nous avons etudie la reactivite de deux lacs a diverses echelles temporelles allant de semaines a des decennies. Nos resultats de Hg en solution aqueuse indiquent qu'un lac alimente par l'infiltration et domine par les precipitations et un lac alimente par le drainage et domine par les terres humides reagissent de facon semblable aux changements dans les depots atmospheriques, malgre l'apport considerable de ma- tiere terrigene au lac de drainage. Dans le cas du methyl-mercure (MeHg), la reaction est plus compliquee, ce qui re- flete l'influence de facteurs multiples sur la methylation au sein du lac. Dans le lac d'infiltration, la quantite de MeHg en solution aqueuse est reliee aux depots atmospheriques de Hg (II) et de SO4 et elle depend indirectement du cycle de l'eau. Dans le lac de drainage, meme si l'apport provenant des terres humides est toujours la source externe dominante de MeHg, le bilan massique indique que la methylation nette au sein du lac represent e4a6f oisl'apport des terres humides. Cependant, la production de MeHg dans le lac est reliee a l'exportation de Hg (II) ,d e SO4, de DOC et de P des terres humides vers le lac. Nos resultats laissent croire que les interactions des depots atmospheriques de Hg, des conditions climatiques et de l'activite microbienne affectent le cycle aquatique du mercure d'une facon qui peut etre independante des pools historiques de Hg dans les bassins versants. (Traduit par la Redaction) Watras and Morrison 116