Abstract

The purpose of this study is to evaluate the longitudinal trends of mercury (Hg) and copper (Cu) in active channel sediments downstream from the Gold Hill mining district in the Piedmont of North Carolina. Mining for gold (Au) and Cu from 1844 to 1915 released both Hg (associated with Au processing) and Cu in a 254 km2 watershed. Multiple linear regression is used to quantify spatial and geochemical trends in 93 active channel samples collected from contaminated main stem and background tributary sites. Simple two-parameter regression models combining the effects of both watershed-scale dispersal processes (distance downstream) and reach-scale sediment transport (percent sand) explain 85 percent of the variance in Hg and 90 percent of the variance in Cu in active channel sediments. Contamination trends in two different sediment media, low bar and higher elevation bench deposits, were effectively similar when local grain size influence was accounted for in the two-parameter models. Background geochemistry models explain 84 percent of the variance of Hg and Cu in uncontaminated tributary samples using parameters related to grain-size, secondary geochemical substrates, and mineral weathering sources. More than 45 percent of the variance of Hg and 20 percent of Cu in contaminated sediment can be explained by background parameters. Geochemical signatures differ between Hg and Cu in active channel sediments due to variations in mining inputs, background geochemistry, and present-day pollution sources.

Abstract

El propósito de este estudio es evaluar la evolución longitudinal de mercurio (Hg) y cobre (Cu) en sedimentos de canales activos en la parte baja del distrito minero de Gold Hill, en el Piedmont de Carolina del Norte. La minería de oro (Au) y Cu desde 1844 a 1915 produjo Hg (asociados con el procesamiento de Au) y Cu en una cuenca de 254 km2. Regresión lineal múltiple se utiliza para cuantificar las tendencias espaciales y geoquímicas en 93 muestras de canales activos, recolectadas en cauces principales contaminados y en localidades en tributarios secundarios. Modelos de regresión simple de dos parámetros combinando los efectos de ambos procesos de dispersión a escala de las cuencas hidrográficas (distancia río abajo) y a escala del alcance del transporte de sedimentos (arena por ciento) explican el 85 por ciento de la variación de Hg y 90 por ciento de la variación de Cu en los sedimentos de canales activos. Las tendencias de contaminación en dos diferentes medios de sedimentos, barra baja y bancos de depósitos de mayor elevación, fueron efectivamente similares cuando la influencia del tamaño del grano local se contabilizó en los modelos de dos parámetros. Modelos geoquímicos de antecedentes explican el 84 por ciento de la variación de Hg y Cu en muestras no contaminadas de tributarios utilizando parámetros relacionados al tamaño de grano, sustratos geoquímicos secundarios, y fuentes de meteorización de minerales. Más del 45 por ciento de la variación de Hg y 20 por ciento de Cu en sedimentos contaminados puede ser explicada a través de parámetros de antecedentes. Firmas geoquímicas difieren entre Hg y Cu en los sedimentos de canales activos debido a variaciones en insumos mineros, trasfondo geoquímico, y las fuentes de contaminación actual.

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