Metal distribution in peat hummocks and hollows within 100 km of the copper smelter, Rouyn-Noranda, Quebec

Profile samples were collected from peat hummocks and hollows from 37 peatlands within a 100 km radius of the Horne copper smelter, to investigate the value of peat as an historical record of smelter metal emissions. Splits of 630 samples were digested with HNO3–HClO4 prior to analysis for smelterrelated (Cu, Pb, Zn) and non-smelter (Ni) elements. Twenty-four samples were subjected to a four-step sequential extraction analysis to identify the main metal residence sites. Peat age was constrained from 137Cs, bulk density, and vertical growth rate data. Concentrations of Cu, Pb, and Zn were relatively low in the uppermost 20 cm of the hummocks and increased markedly between depths of 20 and 45 cm. In the tallest hummocks, metal concentrations decreased again below 50 cm depths and, by 60 to 75 cm depth, reached values less than those in the uppermost 20 cm. This pattern was most pronounced within 25 km of the smelter but was still discernible in hummocks at distances of more than 60 km. A similar pattern of increased and decreased concentrations was found in hollows, but it was compressed over the uppermost 20 cm of the hollow peat sequence. In hummocks 10 km and more from the smelter, about 25% of the Cu and 75% of the Pb and Zn resided in the labile phases, whereas closest to the smelter, in the 7 km hummock, even larger amounts of these elements were labile. In contrast to the smelter-derived elements, Ni concentration in hummocks and hollows varied. 1 Geological Survey of Canada, 601 Booth Street, Ottawa, Ontario, Canada K1A 0E8 1 Résumé : Des échantillons du profil ont été prélevés dans des buttes de tourbe et des dépressions situés dans 37 tourbières réparties dans un rayon de 100 km autour de la fonderie de cuivre Horne et ce, afin de déterminer dans quelle mesure la tourbe renseigne sur l’histoire des émissions de métaux de la fonderie. Les sous-échantillons de 630 échantillons ont été dissous dans une solution de HNO3-HClO4 avant leur analyse visant à détecter des éléments issus de la fonderie (Cu, Pb et Zn) ou non (Ni). On a soumis 24 échantillons à une analyse d’extraction séquentielle en quatre étapes pour relever les principaux sites renfermant des métaux. L’âge de la tourbe a été délimité d’après une datation au 137Cs, la masse volumique apparente et des données sur le taux de croissance vertical. Les concentrations de cuivre, de plomb et de zinc étaient relativement faibles à des profondeurs de 20 cm et moins sous les buttes, mais elles augmentaient nettement à une profondeur allant de 20 à 45 cm. Dans les buttes les plus élevées, les concentrations de métaux diminuaient à nouveau à plus de 50 cm de profondeur pour atteindre, entre 60 et 75 cm de profondeur, des valeurs inférieures à celles relevées à 20 cm et moins de profondeur. C’était à moins de 25 km de la fonderie que ces variations étaient les plus apparentes, mais elles demeuraient discernables dans les buttes situés à plus de 60 km de la fonderie. Des variations similaires ont été observées dans les dépressions, mais elles étaient concentrées à 20 cm et moins de profondeur dans la séquence de tourbe. Dans les buttes se trouvant à 10 km ou plus de la fonderie, environ 25 % du cuivre et 75 % du plomb et du zinc étaient en phase labile, tandis que dans la butte qui se trouvait le plus près de la fonderie, soit à 7 km, ces pourcentages étaient encore plus élevés. Contrairement aux concentrations d’éléments issus de la fonderie, celles du nickel variaient dans les buttes et les dépressions.