evidence for the effects of metal contamination on the intertidal macrobenthic assemblages of the...

4
Evidence for the Eects of Metal Contamination on the Intertidal Macrobenthic Assemblages of the Fal Estuary R. M. WARWICK Plymouth Marine Laboratory, Prospect Place, West Hoe, Plymouth PL1 3DH, UK The intertidal invertebrate macrofauna of ®ve creeks in the Fal estuarine system, Cornwall, UK, is compared with data from 40 locations in six other estuaries in south-west Britain. Multivariate analysis shows that the community composition in the Fal is distinct from all the other estu- aries. The dierences are principally due to the absence of two crustacean species, Corophium volutator and Cyath- ura carinata, and the high abundance of small opportu- nistic annelid species. The Fal Estuary is heavily contaminated with heavy metals as a result of mining in the catchment, and the faunistic features are commensu- rate with what is known of the relative sensitivities of marine invertebrate taxa to pollution. Ó 2001 Elsevier Science Ltd. All rights reserved. Keywords: estuarine comparisons; macrobenthos; pollu- tion; metals; crustaceans; annelids. Due to extensive mining in the catchment area of the Fal estuarine system in the past, metal concentrations in the intertidal sediments are the highest in Britain Bryan and Gibbs, 1983). A marked gradient of sediment metal concentrations has built up, and sediments in otherwise similar creeks in dierent parts of the system have levels of metals including copper, zinc, arsenic, cadmium, iron) which dier by orders of magnitude Bryan and Gibbs, 1983; Somer®eld et al., 1994a,b). For this reason the Fal Estuary system has been the site for a number of studies on the eects of long-term heavy metal pollution on marine organisms see Bryan and Gibbs, 1983; Bryan and Langston, 1992 for reviews). Metal levels have been elevated in the Fal for such a long period that events in the estuary cannot be viewed as simple pollution/re- covery incidents, and the eects of heavy metal toxicity can be ameliorated by the induction of metal tolerance mechanisms in some species, and in others by the evo- lution of tolerant strains Bryan and Langston, 1992). Nevertheless, recent surveys of the macrobenthic and meiobenthic communities of the intertidal ¯ats of the Fal Estuary system have shown that, of all environ- mental variables measured, heavy metal concentrations in the sediments correlate most strongly with the com- position of the biological communities and are therefore the most likely causal agents Somer®eld et al., 1994a,b). However, since the whole of the Fal system is histori- cally contaminated with metals to some degree, it is not possible to determine what special features of the biol- ogy of the Fal as a whole might be attributable to metal contamination, and in this paper a wider formal com- parison is made between the Fal biota and data from similar surveys of other comparable estuaries in south- west Britain. The intention of this paper is not to provide detailed accounts of the macrobenthos of the Fal or of other south-west estuaries, which are published individually elsewhere, but rather to undertake a meta- analysis of the most recent survey data from each estuary in order that the Fal can be viewed in context. Methods Field data Based on sediment copper data in Bryan and Gibbs 1983), ®ve creeks in the Fal estuarine system Re- stronguet, Mylor, Pill, St Just in Roseland and Percuil) were sampled, to cover the expected range of heavy metal concentrations in the system Somer®eld et al., 1994a,b). The samples were collected in November 1991 and again in March 1992, before and after the much publicised over¯ow from the Wheal Jane mine Somer- ®eld et al., 1994b). Single sediment core samples of 20 cm diameter, to a depth of 20 cm, were taken from seven sites in Restronguet creek and ®ve in the other four creeks Fig. 1). The sediment was sieved on a 0.5 mm mesh and all the invertebrates retained were identi®ed and counted. For the purposes of the present analysis the set of ®ve or seven) core samples from each creek has been combined as a single sample representative of that creek. In 1987, the Plymouth Marine Laboratory undertook extensive surveys of macro-invertebrates at 40 estuarine Marine Pollution Bulletin Vol. 42, No. 2, pp. 145±148, 2001 Ó 2001 Elsevier Science Ltd. All rights reserved Printed in Great Britain 0025-326X/01 $ - see front matter PII: S0025-326X00)00120-X 145

Upload: rm-warwick

Post on 14-Sep-2016

212 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Evidence for the Effects of Metal Contamination on the Intertidal Macrobenthic Assemblages of the Fal Estuary

�������� � ��� � ���� � ���������������� � ��� ������������������� ����������� � ��� ����������� �� ��������������� �� � ��������� �������� ����� ���� ���� �������� ��� ���� ��

��� ��������� ���������� �������� � ��� ����� ����� ��� �������� ������� ������� !� �� ��"��� �������� �� #$ ������� �� ��% ��� �������� �� ����&����'�����( ����������� �������� ���� ���� ��� ����������"����� �� ��� ��� �� �������� �� ��� ��� ��� ����&����( ��� �� ������ �� "����"���� ��� � ��� ������� ��� ��������� �"������ ��������� ������� ��� � ������� ��������� ��� ��� ���� ��������� � ����� ""��&������ ������� �"�����( ��� ��� ������ �� ������������������ ���� ����� ������ �� � ����� � ������ ����� ���������� ��� ��� ��������� ������� �� �������&��� ���� ���� �� ���� � ��� ������� ������������� ������ ���������� ��%� � "������( � )$$* �������+������ ,��( ��� ����� ������(

!�����- �������� ��"�����. ���������. "���&���. ������. ����������. ��������(

� � ��������� ������ �� ��� ��������� ���� � ��� ����������� ������ �� ��� ����� ����� � ��������� �� �� ������������� ��������� ��� ��� ������� �� ������ ! ������� "�##�� $%&'(� � ���)�� �������� � �������� ������ ��������� �� ��� #��� �� ��� ��������� �� ����*���������� ����)� �� ��+����� ����� � ��� ������ ���� ������ � ������ !�������� � ����� ,���� �������� ��������� �( *���� ��+�� #� ����� � �������� ! ���� ���"�##�� $%&'- . ���/��� �� ��� $%%0��#(� � � ���� ���� ���� ��� 1����� ������ ��� #��� ��� ���� � � � ��#�� ������� � ��� �+���� � � ��2���� ����� ����� � ���� � � ������ �������� !��� ���� ��� "�##�� $%&'- ������� 3����� �� $%%4 � � �����*�(� ����� ������ ���� #����������� �� ��� ��� � � ��� � � �� ���� � ���� ������ ����� ������ ���� � #� ���*�� �� ������ � ���� �5��2� ���� ���������� ��� ��� �+���� � ����� ����� � ��������� #� ����� ����� #� ��� ������ � � ����� � ����������������� �� � �� �������� ��� �� ����� #� ��� �� 2��� � � � ������ ������� ! ���� ��� 3����� �� $%%4(�6������������ ������ ������ � ��� ���� #������ ������ #������ � �������� � ��� ���������� 7��� � ������ 1����� ������ ���� �� *� ����� � ��� ����� �2

������ �����#��� �������� ����� ����� � ��������� ���� ��� ��������� � ������� � �� ��� ���� *��� ��� � �2� ���� � � ��� #� � ����� � �������� ��� ��� ������ ����� � �� ��)��� ����� ������ !. ���/��� �� ��� $%%0��#(�8 *����� ����� ��� *� �� � ��� ��� ������ �� ���� ��2����� � ���������� *��� ������ � � �� ������� �� �� � �� ���#�� � ��������� *��� ������� ������� � ��� #� �2 �� � ��� ��� �� � *� �� ����� #� �����#��#�� � ������ ��������� �� ��� �� ���� ����� � *���� � ���� � �2����� � �� ���� #��*��� ��� ��� #� �� ��� ���� �� �������� ������ � ���� � �����#�� �������� �� � ��2*��� ������� 9�� ������� � � ���� ����� �� � � � �� ���� �������� ��� ��� � ��� ���� #���� � � ������ � � ���� � ��2*��� ��������� *���� ��� �#����������������� ����*����� #� ������ � ������)� � ����2�������� � ��� � �� ������ ����� ���� �� � ���������� �� ���� ���� ��� ��� ��� #� ���*�� �� � ������

������

����� �� ���� � �������� � ���� ���� �� ���� ��� "�##�

!$%&'(� /�� ����)� �� ��� ��� �������� ������ !��2��� ����� ��� �� :���� .� ;�� �� � ������ ��� :�����(*��� �������� � � ��� ��� �������� ����� � ���������� � ��������� �� �� ��� ������ !. ���/��� �� ���$%%0��#(� 9�� ������� *��� � ������� �� 6 ���#�� $%%$��� ����� �� ����� $%%4� #�� �� ��� ����� ��� ����#������� ���7 * �� � ��� ����� ;��� ���� !. ���2/��� �� ��� $%%0#(� .����� �������� � �� ������� � 4<�� ��������� � � ����� � 4< ��� *��� ��)�� �� � ���������� �� ����� ���� ����) ��� /�� �� ��� ���� � �����)� !���� $(� 9�� �������� *�� ������ � � <�= ������ ��� ��� ��� �������#����� �������� *��� ������/����� � ����� � � ��� ��� ��� � ��� ������� ����������� ��� � /�� ! � �����( � �� ������� �� � ���� ����)��� #��� � �#���� �� � ������ ������ �������������� ����� ����)��� $%&>� ��� :��� �� ������ 3�# ��� �� ����� )

��������� ������ � ���� 2�������#����� �� 0< ��������

�� � �������� ������� ? �� 04� 6 � 4� ��� $0=@$0&� 4<<$

� 4<<$ 1������� .������ 3��� ��� ������ ��������

:������ �� "���� ������

<<4=2'4AB5<$ C 2 ��� �� �� ������/��- +$$)0&1)234$$5$$*)$&3

$0=

Page 2: Evidence for the Effects of Metal Contamination on the Intertidal Macrobenthic Assemblages of the Fal Estuary

���������� 7��� �� ��� ���� .� ��������� ���� � ���2��#�� �� ���� � ��� /�� ����)� ������ �� ��� ���D ���9����� :���� 1��� : �� 8��# �� . ������ � �������� .����� !���*��) �� ��� $%%$(� ��� � �������� �� ���� � �� � ���� ���� �� ������� �� � � ���� � $=�������� � ����� �� ���� � *���� �* $< �� ��������� �� ������� *��� ��)�� � � ���� ����� ��������� ��������� �� <�= ���

�� �����9�� ������� �#�������� � ������ � � ���� ����) �� ���

��� �� # �� 6 ���#�� $%%$ ��� ����� $%%4 ���� #������������� � ��� ���� ��� � ��� ������ ��� ������*��� ��� ���� �� � ��� ���� 0< � ��2*��� �������������� 9�� � �� *��� ����������� �������� ���� #��� �2�����)��D!�( � ��������� ���������� ������ #��*��� ����� ���� � � ���� �� *�� � �������� ���� � ���2� � �����2� ���� ������� �#������ ���� ��� ��� ��� ��������������� ������� 9��� ������ *�� ���� �#E������ � �2������ ����2������� ��� ������� ������� �!�.( !���)�� ��� ����� $%>&(�!��( � ���������� ���������� #���)� *� !.��:1�(!����)�� $%%'( *�� ��� � ��������� *���� ���������� ���� ���#�� � � ��+������� �� ��� ������� �������� ���������� #��*��� ��� ��� ����� ��� ���� ���2������ 1����������� ���� �� ����� � ����� ��� ����2��� ������������� #��*��� ��� ����� � �����2�� �!��� �� ��� ����( � ���� ��� ��� ���� #���)� ���� ����2

��� � *� ��� ��� �������� � ����#�� �� �� � ������������

!���( � � ������� ����� !3��#����� �� ��� $%&'(*��� �� ����� �������� � � ���� ������� � ���������+������� �� ��������� �� /����

6������

F� ��� �* 2������� ��� �. �� � !���� 4( ��� .�����1����� ����� ��� ������� �������� �� ������� � �� ���� ����� ���� ��� #��� �����#��� � ��� ����� ��,� � ��� ��2���� ��� ��� ������ ���������� ������� ����� !���2*��) �� ��� $%%$(� � � ������� ������� � � ������ � *������ ���� � �� ������� ��������� ��� �������� ��� �����2� �� #��� �������� �������� ��� .����� ����� !���� '(��� � ���� �� � �� �� ����� ���� ��� ��� ����� ��� ���������� � ��� ���� ����� �� ��� ���� � ��2*��� ������������ ����� �� ��� ��� �������� �� � ��� ����� ������

���( ) �. ������� � �� � � � ��� ���� #���� � � 0< ������������ ��� ����27�� ����� �� G� ��������� � ������ *��� ���� ���� ��� ����)�� � � ��� ���� �� � �������������� ������ � ����� �� � �� ���� �� � ������� ��� ��� �H�� � �������� $%%$� � � ����� $%%4� � � ��� ������������� �� � ������ �� � �� �� �� � � �� �! ������ "������ �! � ������#��� $����� �� � �������

���( 1 �. ������� � �� �� ���� 4� #� ������� ��� .����� ������������

���( * ��� � ��� ��� ������� �� *��� ��� �������� � ���� �� �� ���/�� ����)��

$0A

������ : ���� � ������

Page 3: Evidence for the Effects of Metal Contamination on the Intertidal Macrobenthic Assemblages of the Fal Estuary

.���� ��� ��� ������� �� � ��� ��� 1����� *��� �� ����� ���������� �����#�� � ������ �� ��� ��� #����� #��*��� ����� ��� ��� �� � ���� �� �� � ��� ���� ��������� ��� � � *��� ��� ������ 9�� ������� ��� ����� ������������� #��*��� ��� ��� ��� ���� ��2������ �� ����� �� =%�&� 9�� � ����#�� � � ���������������� ! � ������ ����( � ���� �������������� ���)�� �� ���� � ��� ������� *��� � �� + �� �� A<I� �� ������� 9�#�� $� 6 �� ���� ��� ������������� ������� *������� � �������� �#���� �� � ��� ��� �������� !��������"������� ��� !����� ��� �� ��� *���� ��� �#�2���� �� ��� ���� �������� !��������� 40&% ��� '<' ��%�������������(� ��� # �� ����������� .���� ��#����� � ��2������� !������ �� #� ������ ��� �����������(� ����� ��� ��� � ��������� !������ ��$����� ���%����������( ��� ��� ������� !������ �#�/����( ���� �� �#����� �� ��� ��� ���� ���� ��������� �����2���� � ���������� � *����� ��� ���� �#����� �� ��� ����9�� ������ � �������� &������ ������$� �� � �� �� �2����� �� ��� ���� *������ �� ��� ���� �������� �� ��������� ��"��������� *���� �� ���� �#������

9�� ������� #2� ������� ���� � � ��� ��� �� � ���������� ��� ���� �# �� ��� ����� � � ��� ���� ������������������� � *�� ��������� !���� 0(� 9�� ������� � � ������� ������ �� � ��� ���� �#������� � ����� ���������� ��� ��� !��� /��� �* � ���� � ��� ���� ��� � ��#�/���� ��� ��� ����(�

7��������

� ��� � !$%&=( �� ����� � � ����������� ��� �� ���� �� � �� � ��� ��� 1����� #���� � ������ �2�����)�� #� ��� ����� .����� � ���� �� ��� $%&=!����������( ��� ;��@;�� $%&= !�#�����(� ��� � ��� � �� �����* � ����� � ������� 9��� ��� �� �� 2����� � ������ � ��� ������#�� � � � �� �� �� ����� �� ��� ��������� #� ��� ����� ��� � � ��������� � �� �����2� ���������� ����)� !����� �������� �(� � � �� �������� ���� � ����� ���� ����)*�� ������)�� #� 8 ������ ��� ��� !$%>%(�9�� � ������ �#����� � ��� ���������� !� "�������

��� !� ��� � �� ��� ��� ������� �� � �/���� #�8 ������ ��� ��� !$%>%( *� ������� �# � $'< ���2�� �� �� ����� ���� ����) ��� � �� ���� !� "�������J ���� ������� �� ���� ��#��� �� ��������� �� ��� � #����� ���� ����� ��� ������ ��� �� �������� #������)�� �� ��� � *�� ���� � ��� ����)K� � ��� � !$%&=( ���� � ��� �� ���� ������� ���*���� �� ��� ��� �������������� !�������� ��� :����� 1�����( ������ � � � ���������� ���� � ��� ���� ������ �� 9��� ����� : ����6������ ��� �� ���� ��� ���� ��� �������� � !� ��� ������������ ��� )� *� � #� ��� � �� ��������� � ���

������ ���� � � ���� �� �������� ����� ������ !������� :��� ������ $%&=(� 9�� �#����� � ����� �* ��� �2���� �������� ������� �� � ��� ��� ������� ��� �����2����� � ���� � �� ��� ����� ����� ��� �������� ����� *���*���� ��� ��� ��� #��� � ������ ���� � ��� ����� �� ����� �� �� ��� ���� ������ 2�������� �������� !�����2���� ����� ������ ������ � ����� ����(� ��� ����� ������������ ��� ������� � ���� ���� �� � ������ � �2� ���� �� F������ ���������� ���� � #� ���������� ������ ����� ����� ��� ���������� � ��������� *���� ��� ��2������ �� ������� �� � ������ ���������� ��� �������

��',� *

9�� � ����#�� � � ��������� ���� � ��� ������� ��� ����� ������������� !=%�&I( #��*��� ��� ��� ��� ���� �������� �� ������ ���)�� �� ���� ���� ������� *��� � �� + �� �� A<I��

.������ F���� �������� ������� �#�� ��� ������� �#�� ������� ������������� �������� !I(

!�������� "������� 40&%�0$ < =�<$ &�'&.�#������� 4=�4A 4AA<�'& 0�&A $A�=<������� ��"��������� $A=A�'> A&�%' 0�'< 4'�A%9#�/����� 0>&4�%% $=A00�=4 0�4= '<�>%!����� ��� � '<'�$0 < '�'0 'A�'&����������� $$%'�'> A�0A '�'< 0$�%<&������ ������$�� $A�=> $A>�$' 4�%% 0A�%$������������ '<<�'$ < 4�&' =$�A=.�� ����� 4$0<�$% A4&$�4= 4�>0 =A�4'

�������� ��������� ��� ��������� �� ��#��� ��� �L��� ������

���( # �2� ������� �� �� �������� ��� ��� ������� �� ���� � �������� �������� � �������

$0>

? ��� 0456�#�� 45��#���� 4<<$

Page 4: Evidence for the Effects of Metal Contamination on the Intertidal Macrobenthic Assemblages of the Fal Estuary

� �� �#����� �� ��� ���� ��������� ��� �#���� �� ���� ��� �������������� � ��������� ���� � #������ � ������

� �� ���� � ������ ���� �������� ���� � ��� *� ��� ������������� ���� ��� ���� ��E � ���� #������ ��� � � �����#��� �� � ���� � )���� !���*��) ��� ����)��$%%'(� 9�� ���� �#������ � ����� �� �������� ��2����� ������� �� ��� ���� �� � ������ � *��� ��� ������������� ������ �� ��� ������� � � ��� #2� ������������ ��� ���� ��������� � ������� #� � ��* ���� !���� ��������� �� ��������( ��� ��� #� �������� �� � ����2� � � � ���� ���� � *��� �� )� *� � ��� #� � �� � ��� �������

��� ����� ����� � ���� � �� ������� ���������� �� ������� � ��� ����������� ����� � ��� ���� 2�������#����� �������� � ��� ���� 9���� ����������� ������� ��������� ��������� �� � � ������ �� ���� ������ �� ��� ������!*����� #���� ��� �������� /��( *���� ���� � ������� #���� � � � � ��

� �� ������� � ��� ���� �� ��� *� ������ *��� ��� /��� ����������� ������ �������� �� ��� ���� �� ��������� ��)� "��� .���� :����2���� ������ � *���� :�� . ���/��� ��� .���� ������ �#�� 9���* �) � ��� ���� � ��� ������ � ��������� �� ������ � ��� :���2 �� ������ 3�# ��� ��� 6����� 1���� ����� �������� � �����G� ��� *�� ����2����� #� ��� G� 1���� ����� ������5������:���� ���

����� "� �� ��� "�##�� :� 1� !$%&'( 8���� ������ �� ��� ��� 1������� ��*���D � ���� � � ��2���� � ��������� � #� ������ *���� ���

��� �+���� � �������� ��������� �� � �����$��� '�������� �(��� � ���� �� $���� )����� � ��������� )� $$4 ���

����� "� �� ��� 3����� �� �� ;� !$%%4( � ������#������ ������2�� � ��� �+���� � ����� ������ �� ��������� *��� ������� ���������� G����� ����� � ��������D � �����*� * "��� �� �� �������� 82�&%@$'$�

����)�� �� �� !$%%'( 6 �2���������� ����������� �������� � ��������� � ������ �������� '������ +��� � �( *����$� *9� $$>@$0'�

8 ������� �� ;� ��� ���� �� �� !$%>%( 9�� 1� � �� � ����� ��������) ��� ��� ��� ������� � ��*���� ��� �� � � ����� � ��������G� 3��� #� ��� 1���� ������� ����� �� G���� G��������� �3����� ��

���)��� ;� � ��� ����� �� !$%>&( �������� ��� � %��� $� .���� ������ 8����� ���

3��#������ :� ;� �� :����� 8� �� ��� .��*� �� �� !$%&'( 9��������� � � ��+������� �� �� �����#����� � ������ #������������� #���� � �� ���������� � � ������� ��� ���������� +��� ��( &���� ������� *8� &=%@&>0�

����� "� �� ��� :��� ������ .� �� !$%&=( �� ��� ��� �( ',����-�.�����$�� 8���������� �������� � ��

� ��� �� � !$%&=( %��"��� �( �������� /�� � *������� � %������ ����� � �������� ? �� $� ��� ��� ����� .����� � �����

. ���/���� :� ;�� "��� ;� �� ��� ���*��)� �� �� !$%%0�( . ���������� ��� ����� � ������ ������� �� ������ � � � � ��2��������� ����� �������� �� ��� ��� ������ ������� �� � *����$����$���� %����� *$0� >%@&&�

. ���/���� :� ;�� "��� ;� �� ��� ���*��)� �� �� !$%%0#( ������� ������ ������� �� ������ � � �� ���������� � ��������� �*���� *���� �� � � ��� ����� �� � �������� ������� )9� 'A'@'A%�

���*��)� �� �� ��� ����)�� �� �� !$%%'( � ������� ��� �������� ������#����D � ����2�������� � ������ ���� #������ � ����������� �� � *����$� ���$���� %����� :)� 44$@4'$�

���*��)� �� ��� " ��2������� ;� �� ���#�� ��� "� ���� �� 3�� : ���6� � ��� � *���� �� �� !$%%$( .����� ��� ������� ����� ����������� �� ����������� ��� � ������ ������� � �������� ���� 2#���� � �� .� ������D *�� �� ��� .����� ������ ��+�����M +��� ��( '������ *����$� )9� '4%@'0=�

$0&

������ : ���� � ������