Influence of regional geology and hydrogeology on river habitat quality: examples from Mill Brook and Elderkin Brook, Kings County, Nova Scotia

Elderkin Brook and Mill Brook are tributaries of the Cornwallis River and were investigated with the intent of understanding the geological conditions that could influence both habitat quality and river restoration efforts. The Cornwallis River and its tributaries have been the focus of restoration efforts in an attempt to re-establish brook trout (Sahelinus fontinalis) and Atlantic salmon (Salmo salar) populations. Both tributaries are relatively short, high-gradient headwater streams that are ungraded along much of their length. Data from Elderkin Brook indicate that pyrite-rich slate of the Kentville and Halifax formations that dominate the watershed geology do not govern the pH of the river discharge. The carbonaceous New Canaan Formation buffers regional groundwater and has resulted in elevated pH levels (7.5-8.0). Springs in the ungraded portion of Elderkin Brook introduce slightly acidic iron-rich groundwater into the system and, upon contact with the alkaline discharge, have produced sporadic masses of flocculated ferric hydroxide (Fe(OH)5). Along the upper reaches of Mill Brook, iron-rich acidic groundwater (pH 5.O-5.5) originating from the Kentville Formation influences the chemistry of the river discharge during low-flow conditions. However, groundwater input from the porous, calcareous-cemented Wolfville Formation that underlies the lower portion of Mill Brook has resulted in locally elevated pH levels (6.0-6.5) and the precipitation of extensive Fe(OH)5 deposits. In both Elderkin Brook and Mill Brook, the precipitation, deposition and preservation of ferric hydroxide is controlled by regional and local, geological and hydrogeological conditions. During the winter and spring, increased discharge and dilution of the groundwater chemistry by precipitation keep iron in either solution or suspension. During low-flow periods (primarily in the fall) flocculated ferric hydroxide accumulations develop coincident with the spawning of both fish species. These conditions result in both temporally and spatially constrained habitat degradation that may be difficult to recognise using the habitat evaluation techniques that are presently being employed by river management groups. RÉSUMÉ Le ruisseau Elderkin et le ruisseau Mill sont des affluents de la rivière Cornwallis; on les étudies dans le but de comprendre les conditions géologiques qui pourraient influer tant sur la qualité de l'habitat que sur les efforts de remise en état de la rivière. La rivière Cornwallis et ses affluents ont fait l'objet de travaux de remise en état visant à rétablir les populations d'ombles de fontaine (Salvelinus fontinalis) et de saumons atlantiques (Salmo salar). Les deux affluents sont des cours d'eau d'amont relativement peu étendus a forte déclivité et au lit accidenté sur une bonne partie de leur longueur. Les données provenant du ruisseau Elderkin révèlent que l'ardoise riche en pyrite des formations de Kentville et d'Halifax qui prédomine dans la structure géologique du bassin versant ne regit pas le pH du débit fluviatile. La Formation carbonée de New Canaan tamponne l'eau souterraine de la région et elle a entrainé des pH eleves (7,5-8,0). Les sources qui coulent dans la partie accidentée du ruisseau Elderkin introduisent de l'eau souterraine riche en fer légèrement acide dans le réscau et elles ont, au contact avec l'écoulement alcalin, produit des masses sporadiques d'hydroxy de ferrique [Fe(OH)5] floculé. Le long des sections supérieures du ruisseau Mill, l'eau souterraine acide riche en fer (pH de 5,0-5,5) en provenance de la Formation de Kentville influence la composition chimique du débit fluviatile à l'étiage. L'apport d'eau souterraine de la Formation a ciment calcaire poreux de Wolfville sous-jacente à la partie inférieure du ruisseau Mill a entrainé des pH localement élevés (6,0-6,5) et la precipitation de vastes dépôts de Fe(OH)5 Dans les ruisseaux Elderkin et Mill, la precipitation, la sedimentation et la conservation de l'hydroxyde ferrique sont fonction des conditions géologiques et hydrogeologiques régionales et locales. En hiver et au printemps, l'écoulement accru d'eau souterraine et la dilution de sa composition chimique due à la précipitation maintient du fer en place en solution ou en suspension. Pendant les périodes d'étiage (surtout l'automne), l'hydroxyde ferrique floculé s'accumule au moment de la periode de frayage des deux especés de poissons. Ces conditions entrainent une degradation de l'habitat qui est soumis à des contraintes temporelles et spatiales qu'il pourrait etre difficile de caractériser au moyen des techniques devaluation de l'habitat présentement employées par les groupes de gestion des rivières. Traduit par la rédactio

A model for uranium mobility in groundwater in the Grand Pré region, Nova Scotia, Canada

Elevated levels of uranium that surpass maximum allowable concentrations have been recognized in some well water samples throughout Nova Scotia. In this study we examine the influence of redox conditions and regional geology on the mobility of uranium in groundwater in the Grand Pré region, located in the eastern end of the Annapolis-Cornwallis Valley in southwestern Nova Scotia. The study site is underlain by carbon-rich shale and arkosic sandstone of the Late Mississippian Horton Bluff Formation and the arenaceous sandstone of the Triassic Wolfville Formation. Water samples from drilled wells were analyzed on site for various water quality parameters (pH, conductivity, temperature, dissolved oxygen) and in the laboratory to determine alkalinity and cation (72) and major anion (9) concentrations. Several samples exceeded Health Canada (2011) limits for uranium (20 μg/L) with values up to 50.8 μg/L and aesthetic objectives (AO) for iron (up to 605 μg/L), manganese (up to 2.28 mg/L) and other cations. Data show that different redox conditions occur in the study area. The geospatial arrangement of the chemical data suggests that the lithology of the underlying aquifer strongly influences the availability of uranium in groundwater. Reduced groundwater in Horton Bluff sandstone typically contains elevated concentrations of Fe 2+ and Mn 2+ , whereas groundwater containing high concentrations of U is found primary in oxidizing environments in quartz arenite sandstone units in the Wolfville Formation. Consumption of groundwater in the Grand Pré region may pose a health risk; however, the level of risk remains unknown. This study emphasizes that in the area of Grand Pré, water that is considered aesthetically undesirable (containing high Fe and Mn) may pose less of a health risk (low U) than waters that are aesthetically pleasing.Des niveaux élevés d’uranium qui dépassent les concentrations maximales admises ont été détectés dans certains échantillons d’eau de puits en Nouvelle Écosse. Dans cette étude, nous examinons les effets de la réduction-oxydation et de la géologie régionale sur la mobilité de l’uranium dans l’eau souterraine de la région de Grand Pré, dans l’extrémité est de la vallée d’Annapolis-Cornwallis, dans le sud ouest de la Nouvelle Écosse. Le site étudié repose sur du schiste charbonneux et du grès arkosique de la Formation de Horton Bluff, du Mississippien tardif, et sur du grès arénacé de la Formation de Wolfville, du Trias. Les échantillons d’eau de puits creusés ont été analysés sur place pour ce qui est de divers paramètres de qualité de l’eau (pH, conductivité, température, oxygène dissous) et des analyses ont eu lieu en laboratoire pour établir l’alcalinité et les concentrations de cations (72) et de principaux anions (9). Plusieurs échantillons dépassaient les limites permises par Santé Canada (2011), en ce qui concerne la teneur en uranium (20 μg/L), certaines teneurs ayant atteint 50,8 μg/L. Il en allait de même en ce qui concerne les critères esthétiques pour le fer (des teneurs ayant atteint 605 μg/L), le manganèse (des teneurs ayant atteint 2,28 mg/L) et d’autres cations. Les données indiquent que divers phénomènes de réduction-oxydation surviennent dans le secteur étudié. Le contexte géospatial des données chimiques porte à croire que la lithologie de la couche aquifère sous jacente exerce une forte influence sur la disponibilité de l’uranium dans l’eau souterraine. L’eau souterraine qui a subi une réduction dans le grès de Horton Bluff contient généralement des concentrations élevées de Fe 2+ et de Mn 2+ , tandis que l’eau souterraine à forte concentration d’uranium est surtout observée dans les milieux oxydants de grès de quartz-arénite de la Formation de Wolfville. La consommation de l’eau souterraine dans la région de Grand Pré peut poser un risque pour la santé, mais le degré de risque demeure inconnu. Cette étude met en lumière le risque moindre pour la santé (faible teneur en U) de l’eau dans la région de Grand Pré, qui a une apparence pouvant laisse à désirer (elle a une forte teneur en Fe et en Mn), comparativement à d’autres sources d’eau d’apparence plus agréable. [Traduit par la redaction

Friends matter but so does their substance use: The impact of social networks on substance use, offending and wellbeing among young people attending specialist alcohol and drug treatment services

Aims: The current study assesses the impact of youth drug treatment on substance use, offending and wellbeing in a sample of young people recruited from specialist youth alcohol and drug treatment. The paper examines the impact of treatment engagement on the size and substance use profile of the young person's social network and hypothesises that the best treatment outcomes are associated with maintaining the size of the young person's social network but changing its composition to reduce the representation of substance use in social networks. Methods: A cohort study of 112 young people (aged 16–21) engaged in specialist youth alcohol and drug treatment services in Victoria, Australia, were recruited at the beginning of treatment and re-interviewed six months later using a structured questionnaire. Findings: There were improvements in substance use, social functioning, mental health and life satisfaction from baseline to follow-up. While network size was associated with mental health and quality of life markers, only having a lower proportion of substance users in the social network was associated with lower substance use and offending at follow-up. Conclusions: Social networks are a key component of wellbeing in adolescence. This study suggests that through independent analysis of network size and network composition, both the size and the composition of social networks have an important role to play in developing interventions for adolescent substance users that will sustain behaviour changes achieved in specialist treatment

Finishing the euchromatic sequence of the human genome

The sequence of the human genome encodes the genetic instructions for human physiology, as well as rich information about human evolution. In 2001, the International Human Genome Sequencing Consortium reported a draft sequence of the euchromatic portion of the human genome. Since then, the international collaboration has worked to convert this draft into a genome sequence with high accuracy and nearly complete coverage. Here, we report the result of this finishing process. The current genome sequence (Build 35) contains 2.85 billion nucleotides interrupted by only 341 gaps. It covers ∼99% of the euchromatic genome and is accurate to an error rate of ∼1 event per 100,000 bases. Many of the remaining euchromatic gaps are associated with segmental duplications and will require focused work with new methods. The near-complete sequence, the first for a vertebrate, greatly improves the precision of biological analyses of the human genome including studies of gene number, birth and death. Notably, the human enome seems to encode only 20,000-25,000 protein-coding genes. The genome sequence reported here should serve as a firm foundation for biomedical research in the decades ahead

Changes in lake-sediment stratigraphy associated with late glacial climate change: examples from western Nova Scotia

An investigation of lake-sediment stratigraphy in western Nova Scotia has focused on determining the environmental response to late-glacial climate change. Sediment records from Ave headwater lakes were recovered and sediment stratigraphy from four of the lakes was used to reconstruct late-glacial environments for this region. Results from Sand Lake and Canoran Lake (South Mountain) indicate that the South Mountain was deglaciated by about 11,500 B.P. The North Mountain was deglaciated slightly earlier. All cores contained till (unit 1) which was overlain by a fine-grained diamicton (unit 2) that was deposited after ice had receded. A gyttja with varying mineral sediment concentrations (unit 3) overlies unit 2. Unit 2 is interpreted as sediment that was transferred to the basin as the basin and catchment stabilized. The North Mountain sites are characterized by lack of a Younger Dryas-equivalent loss-on-ignition or mineral oscillation. The South Mountain sites both contain a thin (2 cm) Younger Dryas-equivalent mineral horizon (unit 4) bounded above and below by sandy gyttja (units 3 and 5). Image and grain size analysis of units 3,4 and 5 indicate that these units differ primarily in their amounts of fine silt and clay, as mavimiim grain size is similar in each unit. This result indicates that changes in sediment transfer mechanisms in response to climate change were subtle. The formation of unit 4 (YDimh) was primarily a consequence of intrabasin sediment transfer and reduced productivity; an increase in the extent and/or duration of lake ice cover may have been an important factor. The catchment response to Younger Dryas climate change in western Nova Scotia was probably subdued. Though aufeis and perennial snow cover may have existed at some sites, the presence of Younger Dryas-equivalent glacial ice in western Nova Scotia is unlikely. RÉSUMÉ Une étude stratigraphique des sédiments lacustres dans l'ouest de la Nouvelle-Écosse s'est attachée à déterminer la réaction de l'environnement au changement climatique tardiglaciaire. On a récuperé des échantilions de sédiments de cinq lacs d'amont et on a utilise les données stratigraphiques des sédiments de quatre des lacs pour reconstruire les environnements tardiglaciaires de cette région. Les résultats obtenus du lac Sand et du lac Canoran (mont South) reVelent que la déglaciation du mont South est survenue vers 11 500 avant le présent. La déglaciation du mont North s'est produite légèrement plus tôt. Toutes les carottes contenaient du till (unite 1) recouvert de diamicton à grain fin (unité 2) qui s'était déposé après la disparition de la glace. Un gyttja renfermant des concentrations de sédiments minéraux variables (unité 3) recouvre 1'unité 2. Cette demière est interprétée comme le resultat d'un transfert de sédiments dans le bassin sédimentaire au moment ou le bassin sédimentaire et le bassin hydrographique se sont stabilisés. Les points du mont North se caractérisent par une absence d'oscillation minérale ou de perte au feu équivalente au Dryas récent. Les points du mont South renferment tous deux une mince couche (2 cm) d'horizon minéral équivalent au Dryas récent (unité 4) délimitée au-dessus et au-dessous par un gyttja sableux. Les images et l'analyse de la granulométrie des unités 3,4 et 5 révèlent que ces unités sont différentes, principalement en ce qui concerne leurs teneurs en argile et en silt fins, car la taille maximale des grains est semblable dans chaque unité. Ce résultat témoigne du fait que les changements dans les mécanismes de transfert des sédiments consécutifs au changement climatique ont été subtils. La formation de l'unité 4 (YDimh) a principalement été provoquée par un transfert de sédiments à l'intérieur du bassin et une productivité réduite; l’augmentation de l’étendue ou de la durée de la couverture de glace du lac a peut-être constitue un facteur déterminant. La reaction du bassin hydrographique au changement climatique du Dryas récent dans l'ouest de la Nouvelle-Écosse a probablement été estompée. Même si un aufeis et un tapis de neige pérenne ont pu exister en certains endroits, la présence de glace de l'ère glaciaire équivalente au Dryas récent dans l'ouest de la Nouvelle-Écosse est improbable. Traduit par la rédactio

Using a linked table-based structure to encode self-describing multiparameter spatiotemporal data

Multiparameter data with both spatial and temporal components are critical to advancing the state of environmental science. These data and data collected in the future are most useful when compared with each other and analyzed together, which is often inhibited by inconsistent data formats and a lack of structured documentation provided by researchers and (or) data repositories. In this paper we describe a linked table-based structure that encodes multiparameter spatiotemporal data and their documentation that is both flexible (able to store a wide variety of data sets) and usable (can easily be viewed, edited, and converted to plottable formats). The format is a collection of five tables (Data, Locations, Params, Data Sets, and Columns), on which restrictions are placed to ensure data are represented consistently from multiple sources. These tables can be stored in a variety of ways including spreadsheet files, comma-separated value (CSV) files, JavaScript object notation (JSON) files, databases, or objects in a software environment such as R or Python. A toolkit for users of R statistical software was also developed to facilitate converting data to and from the data format. We have used this format to combine data from multiple sources with minimal metadata loss and to effectively archive and communicate the results of spatiotemporal studies. We believe that this format and associated discussion of data and data storage will facilitate increased synergies between past, present, and future data sets in the environmental science community

Inductive transfer applied to modeling river discharge in Nova Scotia

ABSTRACT Effective watershed management requires accurate modeling of river discharge. Many years of data collection are often required to capture variations in seasonal trends and produce accurate predictive and descriptive models. In this study artificial neural networks that employ inductive transfer are used to develop models that predict the discharge (flow rate) of streams in Nova Scotia from weather data. The models use two days of weather data to predict the discharge for the following day. The objective is to show that transfer of knowledge from previously learned models for streams can be used to reduce the time and cost associated with collecting large amounts of data for modeling the discharge of a nearby river. Results show that models developed using only 180 days of training data with transfer from related streams perform as well on independent test data as models constructed using five years of training data and no transfer. The results also show that a considerable variance in stream discharge and stream morphology can be accommodated and that the induced models may be acceptable for management of the resource when little data are available. There is scope for improving the method of transfer by taking into consideration the degree of relatedness between the streams, watersheds, and their associated climate conditions. RÉSUMÉ Une bonne gestion des bassins versants exige une modélisation exacte du débit fluvial. Il faut souvent de nombreuses années de collecte de données pour rendre compte des variations saisonnières et produire des modèles de prévision et des modèles descriptifs exacts. Dans le cadre de cette étude, des réseaux neuronaux qui font appel au transfert induit de données météorologiques sont utilisés pour prédire le débit de cours d'eau en Nouvelle-Écosse. Les modèles retenus reposent sur deux journées de données météorologiques pour la formulation de prévisions du débit pour le lendemain. Il s'agit d'illustrer qu'il est possible d'utiliser des connaissances tirées d'autres modèles de cours d'eau déjà établis et de réduire ainsi le temps et les coûts associés à la collecte de données de modélisation du débit d'une rivière proche. Les résultats indiquent que les modèles établis qui se fondent uniquement sur 180 jours de données de formation et tirées d'autres cours d'eau apparentés donnent d'aussi bons résultats à l'aide des données d'essai indépendant que par les données de modèles établis à partir de cinq années de données de formation, sans transfert. Les résultats éta-blissent par ailleurs qu'il est possible de rendre compte d'un écart considérable dans le débit et la morphologie des cours d'eau et que les modèles produits à l'aide de données préalables sont acceptables pour la gestion de la ressource s'il y a peu de données. Il serait possible d'améliorer ce transfert de connaissances en tenant compte du degré de similitude entre les cours d'eau, les bassins versants et les conditions climatiques connexes. [Traduit par la redaction