Lori Dufour - FLM

38
THE USE OF BENTHIC INVERTEBRATE COMMUNITY STRUCTURE AND CHEMICAL PARAMETERES IN THE ANALYSIS OF WATER QUALITY AT THREE STREAMS WHERE A ROAD CROSSING IS PRESENT IN HALIBURTON FOREST LORI DUFOUR A FIELD RESEARCH REPORT SUBMITTED TO THE FACULTY OF APPLIED SCIENCE AND ENGINEERING TECHNOLOGY IN PARTIAL FULFILLMENT OF THE REQUIREMENTS FOR THE DIPLOMA OF ENVIRONMENTAL TECHNICIAN – SAMPLING AND MONITORING DIPLOMA PROGRAM IN ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY SENECA COLLEGE, TORONTO, ONTARIO MAY 2015

Transcript of Lori Dufour - FLM

 THE  USE  OF  BENTHIC  INVERTEBRATE  COMMUNITY  STRUCTURE  AND    

CHEMICAL  PARAMETERES  IN  THE  ANALYSIS  OF  WATER  QUALITY  AT  THREE    

STREAMS  WHERE  A  ROAD  CROSSING  IS  PRESENT  IN  HALIBURTON  FOREST          

                       

 LORI  DUFOUR  

     

A  FIELD  RESEARCH  REPORT  SUBMITTED  TO  THE  FACULTY  OF  APPLIED  SCIENCE      

AND  ENGINEERING  TECHNOLOGY  IN  PARTIAL  FULFILLMENT  OF  THE      

REQUIREMENTS  FOR  THE  DIPLOMA  OF  ENVIRONMENTAL  TECHNICIAN  –      

SAMPLING  AND  MONITORING        

DIPLOMA  PROGRAM  IN  ENVIRONMENTAL  TECHNOLOGY    

SENECA  COLLEGE,    

TORONTO,  ONTARIO        

MAY  2015    

  2  

ABSTRACT    Streams  are  an  important  aspect  for  watershed  management  as  they  are  the  initial  

catchment  for  storm  water  runoff.    It  is  important  to  monitor  streams  in  order  to  

gain  an  understanding  of  the  degree  that  organic  pollution  may  have  on  an  aquatic  

ecosystem.    This  study  examined  two  streams  in  Haliburton  Forest  where  road  

crossings  are  present  using  the  control/impact  study  design.    Results  showed  that  

there  was  no  indication  of  possible  impairment  at  both  streams  between  the  

reference  and  exposure  units.    Because  of  time  constraints,  sampling  three  streams  

for  the  purposes  of  statistical  analysis  could  not  be  completed.    Additional  research  

should  be  done  to  gain  a  clearer  understanding  of  the  impacts  of  organic  pollution  in  

rural  developments.  

 

 

 

 

 

 

 

     

  3  

Acknowledgements    I  would  like  to  thank  my  crew  members,  Hayley  Tompkins  and  Alex  Kosyakov,  for  

their  hardwork,  commitment,  guidance  and  contributions  to  this  report.    I  would  

like  to  thank  Nadia  Kelton  for  her  encouragement  and  allowing  this  trip  to  be  able  to  

happen  as  I  could  not  have  asked  for  a  better  place  to  do  my  final  project,  to  Carmen  

Schlamb  for  her  guidance  and  support  throughout  the  entire  ESM  program,  and  to  

Gary  Pritchard  for  his  vast  knowledge  of  aquatic  ecology  that  he  has  passed  on  with  

great  efficiency.    Lastly,  I  would  like  to  thank  my  family  and  friends  for  their  

patience  for  the  past  16  months  while  I  have  been  completing  this  program  

 

                                           

  4  

Table  of  Contents  ABSTRACT  ................................................................................................................................................  2  ACKNOWLEDGEMENTS  ........................................................................................................................  3  1.0  INTRODUCTION  ...............................................................................................................................  6  2.0  METHODS  ...........................................................................................................................................  8  STUDY  SITES  ...............................................................................................................................................................  8  STUDY  DESIGN  ............................................................................................................................................................  9  BIC  INDICES  .............................................................................................................................................................  10  Hilsenhoff  Biological  Index  (HBI)  ...............................................................................................................  10  %EPT  .......................................................................................................................................................................  10  Equitability  (ED)  .................................................................................................................................................  11  Diversity  (D)  .........................................................................................................................................................  11  

3.0  RESULTS  ..........................................................................................................................................  12  4.0  DISCUSSION  ....................................................................................................................................  13  5.0  CONCLUSION  ..................................................................................................................................  14  REFERENCES  ..........................................................................................................................................  16  GLOSSARY  ..............................................................................................................................................  18  APPENDIX  I  –  DATA  FIELD  SHEETS  ................................................................................................  19  APPENDIX  II  –  RAW  DATA  ................................................................................................................  28                                            

  5  

List  of  Tables    Table  1    Results  of  the  BIC  indices  from  K-­‐1  show  that  there  is  no  impairment  between  the  reference  

and  exposure  site  ............................................................................................................................................................  30  Table  2  Results  fromt  he  BIC  indices  at  W-­‐2  indicating  no  perceived  impairment  from  organic  

pollution  ..............................................................................................................................................................................  31    List  of  Figures    Figure  1  Map  of  Haliburton  Forest  and  Wildlife  Reserve  trails  and  property  boundary  lines.    Retrieved  from  http://www.haliburtonforest.com/directions/maps  on  May  1,  2015…………...32  

Figure  2  Original  plan  for  sampling  sites.    Site  3  remained  as  a  sample  site  for  this  study    Source:  Google  Maps  (2015).  [Haliburton  Forest  and  WIldlife  Reserve,  Haliburton,  ON][Satellite  map].    Retrieved  from  https://www.google.com/maps/d/viewer?authuser=0&hl=en&mid=zZdWUXWGitzk.k6MbgD2Jz5vQ  …………………………………………………………………………………………………………………………………………………...33    Figure  3  Map  location  showing  both  sampling  sites.    One  original  site  was  used  as  site  K-­‐1  and  backup  2  was  used  as  site  W-­‐2  Source:  Google  Maps  (2015).  [  Haliburton  Forest  &  WIldlife  Reserve,  Haliburton,  ON]  [satellite  map].    Retrieved  from  https://www.google.com/maps/d/viewer?authuser=0&hl=en&mid=zZdWUXW…………………………..34    Figure  4  Upstream  site  photo  of  the  exposure  site  at  K-­‐1.    Author:  Alex  Kosyakov…………………………..35    Figure  5  Upstream  site  photo  of  the  reference  unit  at  site  K-­‐1.    Author:  Alex  Kosyakov…………36  

Figure  6  Upstream  photo  of  the  exposure  unit  at  site  W-­‐2.    Author:  Alex  Kosyakov………………………...37    Figure  7  Upstream  photo  of  reference  unit  at  site  W-­‐2.    Author:  Alex  Kosyakov……………………………...38      

  6  

1.0  INTRODUCTION    

 Watersheds  are  home  to  countless  plants  and  animals  that  rely  on  the  health  

of  these  waters  to  survive.  Watersheds  are  an  important  area  of  environmental  

research  because  storm  water  runoff  drains  to  other  bodies  of  water,  ultimately  

carrying  harmful  substances  that  can  alter  the  life  histories  of  many  aquatic  species  

(Panas,  J.,  2014).  Considering  these  downstream  impacts  is  important  from  a  water  

quality  and  restoration  point  of  view.  Streams  are  the  initial  catchment  from  

precipitation  runoff  and  are  ecologically  important  because  of  the  goods  and  

services  they  provide  to  the  environment  (Kafle,  et  al.,  2013).    These  services  

include  a  source  of  clean  drinking  water,  flood  and  erosion  protection,  groundwater  

recharge,  pollution  reduction,  and  wildlife  habitat.    

Streams  flow  through  industrialized  area,  cities,  and  towns  where  there  are  a  

lot  of  road  crossings.    This  gives  the  opportunity  for  pollution  from  automobiles  and  

agricultural  practices  to  enter  aquatic  ecosystems  (Delucchi,  M.A,  2000).    The  most  

common  type  of  pollutants  are  oil,  petroleum  products,  heavy  metals,  and  nutrients  

such  as  phosphorus    (Vinodhini,  R.,  &  Narayanan,  M.,  2008).  Heavy  metals  are  

particularly  concerning  due  to  their  toxicity,  pervasiveness,  and  persistence.  Metals  

present  in  water  are  absorbed  by  fish  and  other  aquatic  organisms  and  tend  to  

bioconcentrate  in  the  tissues  of  these  organisms  (Hsu,  Selvaraj,  &  Agoramoorthy,  

2006).    This  leads  to  metal  toxicity  and  causes  adverse  biological  effects  on  an  

organism’s  survival,  activity,  growth,  metabolism,  and  reproduction  (Blasius,  B.J.,  

2002).    This  diminishes  the  quality  of  the  ecosystem  as  fish,  birds,  and  aquatic  plant  

populations  start  to  decline  and  ecosystem  services  are  no  longer  being  provided.    

  7  

Streams  are  therefore  the  focus  of  a  lot  of  environmental  monitoring  

research.  Stream  monitoring  efforts  are  focused  mainly  on  the  assessment  of  the  

benthic  invertebrate  community  (Bailey,  et  al.,  1998).  Aquatic  benthic  invertebrates  

play  a  significant  role  in  understanding  the  health  of  streams,  as  they  are  universal,  

species  rich,  sedentary,  long  lived,  and  they  integrate  conditions  temporally  .    

Because  of  these  reasons,  benthic  invertebrates  are  assigned  different  values  based  

on  their  tolerance  to  pollution  in  the  water  (Goodnight,  C.J.,  1973).    Tolerance  values  

can  be  applied  to  the  family  level  or  the  species  level  and  ranges  from  0.00  –  10.00,  

where  0  indicates  excellent  water  quality  and  10.00  indicates  very  poor  water  

quality  (Mandaville,  2012).    

Using  tolerance  values  can  give  an  indication  that  a  community  is  impacted,  

but  it  should  not  be  used  to  make  decisions  regarding  management  and  

remediation.    Instead,  the  most  effective  way  to  use  the  information  available  from  a  

community  is  to  establish  biocriteria,  usually  through  testing  a  reference  site  to  an  

exposure  site  (Bailey,  1998).    This  involves  testing  a  site  exposed  to  a  stressor  

against  a  reference  site  that  is  not  exposed  to  a  stressor.  For  the  purposes  of  this  

study,  only  the  control/impact  approach  will  be  used.  The  control/impact  approach  

focuses  on  a  single  reference  site  upstream  of  the  stressor  discharge  and  a  test  site  

downstream  of  the  stressor  discharge  (Jones,  2007).  

This  research  project  aimed  to  investigate  if  stream  condition  in  Haliburton  

Forest  would  be  compromised  due  to  pollutants  from  storm  water  runoff  where  

road  crossings  are  present.    Since  Haliburton  Forest  is  a  property  that  is  not  

available  to  agriculture  and  heavy  industrialization,  it  was  hypothesized  that  stream  

  8  

quality  would  not  be  compromised.  Chemical  analysis  was  also  used  as  

supplementary  data  to  explain  any  discrepancies  between  the  reference  site  and  the  

test  site.  

2.0  METHODS    

Study  Sites    

Research  was  conducted  at  Haliburton  Forest  and  Wildlife  Reserve  located  in  

the  Kennisis  watershed  (Figure  1).    The  Kennisis  watershed  is  located  in  Haliburton  

County,  Ontario.    Data  was  originally  to  be  collected  from  three  stream  reaches  at  

road  crossings  within  the  watershed  (shown  as  ‘preferred’  in  figure  2)  that  were  

previously  identified  before  fieldwork  commenced.    However,  due  to  time  

constraints  only  two  streams  were  sampled  and  only  one  stream  was  on  the  original  

sampling  plan  (shown  as  preferred  3  and  backup  2  in  figure  3).  The  second  sampling  

site  was  identified  as  a  backup  site  in  the  situation  that  any  of  the  original  sites  were  

not  suitable  for  this  study.    For  this  reason,  statistics  applied  to  measures  of  central  

tendency  and  one-­‐way  ANOVA  was  not  completed.    

Site  reconnaissance  was  conducted  on  Monday  April  27,  2015.    Site  1  (figure  

4  and  5)  was  located  on  Kennisis  Lake  Road  and  was  picked  on  April  28,  2015,  and  

site  2  (figure)  was  located  on  Watts  Road  and  was  picked  on  April  29,  2015  (figure  6  

and  7).    Both  of  the  stream  names  were  unknown,  so  they  were  named  based  on  the  

road  name.  Therefore,  the  stream  crossing  at  Kennisis  Lake  Road  was  named  K-­‐1  

and  the  stream  crossing  at  Watts  Road  was  named  W-­‐2.  

  9  

Study  Design    

Sample  units  for  the  reference  and  exposure  sites  was  a  stream  reach  and  

was  considered  as  the  basic  unit  in  which  data  was  collected  and  followed  the  

control/impact  study  design  specified  in  the  Ontario  Benthic  Biomonitoring  

Network  (OBBN)  protocol.    Sample  units  were  positioned  in  a  longitudinal  

configuration  where  the  reference  site  was  located  50  m  upstream  of  a  road  

crossing  and  an  exposure  site  immediately  below  the  culvert  outlet.      

Data  collected  at  each  sample  unit  included  water  quality  data,  benthic  

macroinvertebate  community  data,  and  physical  habitat  data,  which  included  

substrate  type,  organic  matter-­‐areal  coverage,  riparian  vegetative  community,  

aquatic  macrophytes  and  algae,  and  tree  cover.  

Both  the  reference  and  exposure  sampling  unit  consisted  of  three  

subsamples,  which  consisted  of  a  riffle,  pool,  riffle  sequence.    Each  subsample  was  

measured  for  maximum  depth  (m),  wetted  width  (m),  and  maximum  hydraulic  head  

(mm).  Maximum  depth  and  wetted  width  were  measured  using  a  meter  stick  and  

maximum  depth  was  measured  using  a  30  m  measuring  tape.    Water  quality  was  

taken  using  a  YSI  556  in  the  middle  of  the  sample  unit  at  both  the  reference  and  

exposure  site.  The  YSI  556  was  totally  submerged  into  the  water,  but  did  not  touch  

the  bottom  of  the  streambed.  The  data  taken  from  the  YSI  556  were  temperature  

(oC),  DO  (mg/L),  conductivity  (µS/cm),  and  pH.  Benthic  macroinvertebrate  

community  was  collected  following  the  OBBN  protocol.  Invertebrates  were  collected  

at  each  subsample  by  the  travelling  kick  and  sweep  method  using  a  500-­‐micron  d-­‐

net  frame.  Each  subsample  was  kicked  for  3  minutes  and  covered  10  m  of  sampling  

  10  

area  to  meet  the  minimum  100-­‐bug  requirement  at  each  subsample  and  300  for  

each  sampling  unit.    Benthos  were  picked  in  the  lab  using  the  bucket  sub-­‐sampling  

method  (David  et  al.,  1998)  and  were  identified  to  the  27  family  level  as  per  the  

OBBN  standard.    

BIC  Indices  

Hilsenhoff  Biological  Index  (HBI)         HBI,  otherwise  known  as  family  biotic  index  (FBI),  was  used  to  calculate  the  water  

quality  of  each  stream  sampling  unit  based  on  the  benthos  that  were  collected.    

Tolerance  values  range  from  0  –  10  where  0  would  indicate  excellent  water  quality  

and  10  would  indicate  very  poor  water  quality.    The  HBI  is  a  single  value  for  a  

sampling  unit  and  is  based  on  the  individual  tolerance  values  for  a  taxon.    HBI  was  

calculated  using  the  following  formula  specified  by  Mandaville  (2002):  

𝐻𝐵𝐼 =  Σ𝑥𝑖𝑡𝑖𝑛  

xi  =  #  of  individuals  within  a  taxon  ti  =  tolerance  value  of  a  taxon  

n  =  total  number  of  organisms  in  the  sample  

%EPT       Individuals  belonging  to  the  Ephemeroptera,  Plecoptera,  and  Trichoptera  families  

are  considered  to  be  sensitive  to  pollution  (Mandaville,  2002).    Therefore,  %EPT  

was  used  because  it  considers  the  percentage  of  Ephemeroptera,  Plecoptera  and  

Trichoptera  in  relation  to  the  total  number  of  animals  in  the  sample  and  was  

calculated  as  follows:  

  11  

%𝐸𝑃𝑇 =Σ  𝐸,𝑃,𝑇

total  individuals  

Equitability  (ED)    

The  Species  Evenness  Index  (SEI),  or  equitability,  is  a  measure  of  relative  

abundance  of  the  different  taxa  contributing  to  the  richness  in  an  area.      The  Species  

Evenness  Index  quantifies  how  equal  the  community  is.      Species  Evenness  Index  

values  range  from  0  to  1.  Values  closer  to  0  indicate  a  community  that  is  dominated  

by  only  a  few  taxa,  whereas  values  closer  to  1  indicate  that  the  community  is  more  

evenly  distributed.    ED  was  calculated  using  the  following  formula  adapted  from  

Beals,  Gross,  and  Harrel  (1999):  

𝐸𝐷 =𝐷𝑠  

D  =  Simpson’s  diversity  index  s  =  total  number  of  species  in  the  community  

 𝐷 = 1/𝑝𝑖^2  

 pi  =  proportion  of  S    made  up  of  the  ith  species  

Diversity  (D)      

The  Simpson’s  Diversity  Index  (D,  or  SDI)  measures  diversity  within  the  

benthic  invertebrate  community  and  provides  information  about  rarity  and  

commonness  of  species  in  a  community.    This  index  places  a  greater  weight  on  

common  species  from  the  population  rather  than  the  rare  species.    Values  range  

from  0  to  1.    Values  of  0,  or  close  to  0,  indicate  a  low  level  of  diversity,  while  values  

ranging  closer  to  or  equal  to  1  indicate  a  high  level  of  diversity.    The  Simpson’s  

Diversity  Index  was  calculated  using  the  following  formula:  

  12  

           

n  =  number  of  individuals  from  a  sample  site  N  =  number  of  individuals  in  total  from  a  station  

S=  richness  

3.0  RESULTS       From  12  subsamples  collected  in  this  study,  a  total  of  981  benthic  

invertebrates  were  identified  representing  19  different  families.  At  the  K-­‐1  stream,  

HBI  values  did  not  differ  significantly  from  the  exposure-­‐sampling  unit,  which  was  

3.19,  to  the  reference  sampling  unit,  which  was  2.01  (Table  1).    Both  of  the  reference  

and  exposure  areas  are  considered  to  have  excellent  water  quality  with  organic  

pollution  unlikely.  The  same  is  true  for  the  reference  and  exposure  sampling  unit  at  

the  W-­‐2  site.    HBI  values  for  the  exposure  and  reference  unit  were  calculated  as  3.51  

and  3.11  (table  2),  respectively.  Overall,  K-­‐1  had  a  higher  richness  as  the  exposure  

had  a  richness  value  of  16  and  the  reference  site  had  a  richness  value  of  14  (table  1),  

whereas  the  exposure  unit  at  W-­‐2  had  a  richness  value  of  10  and  the  reference  unit  

had  a  richness  value  of  12  (table  2).  Although  there  is  a  difference  in  the  richness  

values,  the  diversity  values  remain  consistent  between  the  exposure  and  reference  

units  at  both  K-­‐1  and  W-­‐2.  Relevantly,  ED  values  differed  slightly  between  the  K-­‐1  

and  W-­‐2  sites.    ED  for  the  exposure  site  was  0.30  at  K-­‐1  vs.  0.53  at  W-­‐2  and  0.18  for  

the  reference  site  at  K-­‐1  and  0.48  at  W-­‐2  (table  1  &  2).    

At  the  reference  and  exposure  sampling  units  from  both  of  the  study  sites,  

ephemeroptera,  trichoptera,  and  plecoptera  dominated  the  fauna.    The  exposure  site  

  13  

at  K-­‐1  had  a    %EPT  of  50.22,  but  the  reference  site  shows  a  %EPT  value  at  21.85  

(table).      

4.0  DISCUSSION       Overall,  these  findings  may  suggest  that  organic  pollution  from  road  

crossings  in  a  rural,  remote  location  does  not  likely  present  a  great  risk  to  stream  

quality.    Likewise,  benthic  invertebrate  community  indices  detected  little  or  no  

difference  in  the  benthic  assemblages  between  the  exposure  and  reference  units  at  

each  site.    

However,  there  is  a  discrepancy  regarding  the  %EPT  values  at  the  K-­‐1  site.    

At  the  K-­‐1  site  the  dominant  substrate  at  the  exposure  site  was  classified  as  sand  

and  gravel,  but  had  higher  levels  of  silt  as  compared  to  the  reference  site.    According  

to  Angradi  (1999),  and  Hogg  and  Norris  (1991),  %EPT  values  decrease  with  

increased  sedimentation.    Additionally,  only  223  organisms  were  counted  at  the  

exposure  site  compared  to  302  at  the  reference  site.  The  higher  %EPT  value  can  be  

attributed  to  the  smaller  ratio  of  EPT  to  total  organisms.    This  suggests  that  

additional  sampling  needs  to  be  conducted  to  make  more  accurate  conclusions  for  

this  discrepancy.  

The  exposure  unit  at  the  W-­‐2  site  yielded  significantly  less  organisms  than  

the  reference  unit  at  the  same  site.  This  can  possibly  be  explained  by  the  high  flow  of  

the  water  and  the  substrate  type.  The  exposure  site  at  W-­‐2  was  dominated  by  gravel  

and  coarse  sand  sediments  and  had  very  high  flow  as  it  exited  the  culvert.    

Additionally,  directly  below  the  culvert,  the  substrate  was  bedrock.    The  high  

  14  

velocity  of  the  water  may  have  caused  the  benthos  to  be  dislodged  and  the  coarse  

sediments  may  not  have  provided  optimal  habitat  for  benthic  invertebrates  (Quinn    

&  Hickey,  1994;  Jowett  et  al.,  1991;  Quinn,  J.M.,  et.  al,  1997).  

HBI  values  for  the  exposure  and  reference  sites  at  both  K-­‐1  and  W-­‐2  are  low  

and  provide  indication  that  the  water  quality  is  excellent  and  organic  pollution  is  

unlikely  (Mandaville,  2002).    This  is  consistent  with  the  finding  that  with  increased  

concentrations  of  organic  pollution,  DO  decreases  (Lenntech  Inc.,  2015).    

The  miniscule  difference  in  the  indices  indicates  that  further  sampling  needs  

to  be  completed  in  order  to  make  an  accurate  conclusion  regarding  the  stream  

health  at  Haliburton  Forest.    The  original  plan  to  sample  three  streams  was  not  

viable.    Therefore,  statistical  analysis  was  not  permissible  for  comparison  purposes.    

As  a  result,  it  is  recommended  that  site  reconnaissance  be  completed  before  any  

type  of  fieldwork  is  completed.    Additionally,  the  HBI  values  that  were  calculated  for  

the  exposure  and  reference  units  did  not  consider  organisms  from  the  

ceratopogonidae  family  group  or  the  miscellaneous  diptera  group  as  their  tolerance  

values  were  not  indicated.    In  order  to  gain  more  accurate  information  for  HBI  

values,  more  time  can  be  spent  identifying  organisms  to  the  species  level.    However,  

the  correct  laboratory  equipment,  and  time  is  required  to  obtain  a  correct  

identification.  

5.0  CONCLUSION      

From  these  results,  it  is  shown  rural  streams  do  not  show  any  indication  of  

impact  from  organic  pollution  coming  from  road  crossings.    Additionally,  it  is  

  15  

recommended  that  more  research  needs  to  be  completed  in  order  to  make  accurate  

and  confident  conclusions  regarding  the  water  quality  of  streams  in  a  rural  area.    It  

is  also  important  to  ensure  that  site  reconnaissance  is  completed  thoroughly  to  

ensure  that  the  proper  amount  of  sampling  sites  is  available  to  conduct  statistical  

analysis.    

 

 

 

 

 

 

 

                             

  16  

REFERENCES    Angradi,  T.R.  (1999).    Fine  sediment  and  macroinvertebrate  assemblagesin  

Appalocian  streams:  a  field  experiment  with  biomonitoring  applications.  Journal  of  North  American  Benthological  Society  18(1):  49-­‐66.  

 Bailey,  R.,  et  al.  (1998).    Biological  assessment  of  freshwater  ecosystems  using  a  

reference  condition  approach:  comparing  predicted  and  actual  benthic  invertebrate  communities  in  Yukon  streams.  Freshwater  Biology  39:  765-­‐774.  

 Beals,  M.,  Gross,  L.,  and  Harrell,  S.  (1999).    Diversity  Indices:  Simpson’s  D  and  E.    

Retrived  from  http://www.tiem.utk.edu/~gross/bioed/bealsmodules/simpsonDI.html    

 Blasius,  B.J.,  Merritt,  R.W.  (2002).  Field  and  laboratory  investigations  on  the  effects  

of  road  salt  (NaCl)  on  stream  macroinvertebrate  communities.    Environmental  Pollution  120  219-­‐231.  

 David.  S.M.,  Somers,  K.M.,  Reid,  R.A.,  Hall,  R.J.,  and  Girard,  R.E.  (1998).    Sampling  

Protocols  for  the  rapid  bioassessment  of  streams  and  lakes  using  benthic  macroinvertebrates:  second  edition.    Ontario  Ministry  of  Environment,  Queens  Printer  for  Ontario,  Toronto.  

 Delucchi,  M.A.  (2000).  Environmental  externalities  of  motor-­‐vehicle  use  in  the  U.S.  

Journal  of  transport  Economics  and  Policy  34,  135-­‐168    Goodnight,  C.J.  (1973).    The  use  of  aquatic  macroinvertebrates  as  indicators  of  

stream  pollution.    Transactions  of  the  American  Microscopical  Society  92(1):  1-­‐13.  

 Hogg,  I.D.  and  R.H.  Norris.  (1991).  Effects  of  runoff  from  land  clearing  and  urban  

development  on  the  distribution  and  abundance  of  macroinvertebrates  in  pool  area  of  a  river.    Aust.  J.  Mar.  Freshwater  Res.  42:50718  

 Hsu,  M.  J.,  Selvaraj,  K.,  &  Agoramoorthy,  G.  (2006).  Taiwan's  industrial  heavy  metal  

pollution  threatens  terrestrial  biota.  Environmental  Pollution,  143(2),  327-­‐334.  

 Jones,  C.,  et.  al.  (2007).  Ontario  Benthos  Biomonitoring  Network:  Protocol  Manual,  

Ontario  Ministry  of  the  Environment.    Retrieved  on  1  May  2015  from  http://www.saugeenconservation.com/download/benthos/2009/OBBN%20Protocol%20Manual.pdf  

Jowett,  I.  G.,  et.  al.(1991):  Microhabitat  preferences  of  benthic  invertebrates  and  the  development  of  generalised  Deleatidium  spp.  habitat  suitability  curves,  

  17  

applied  to  four  New  Zealand  rivers.  New  Zealand  journal  of  marine  andfreshwater  research  25:  187-­‐200  

Kafle,  A.,  et.  al.  (2013).    Assemblage  structure  of  chironimidae  (diptera:  insect)  from  wadeable  streams  of  the  northern  glaciated  plains,  south  Dakota,  USA.    Proceedings  of  the  South  Dakota  Academy  of  Science.  Vol.  92.    

Lenntech  Inc.  (2015).    Organic  Compounds  in  Freshwater.    Retrieved  from  http://www.lenntech.com/aquatic/organic-­‐pollution.htm  

Mandaville,  S.M.  “Benthic  Macroinvertebrates  in  Freshwater  –  Taxa  Tolerance  Values,  Metrics,  and  Protocols”  Soil  &  Water  Conservation  of  Metro  Halifax  (2002).    Web.  1  May  2015.  

Panas,  J.,  et.  al.  (2014).    Bioassessment  of  benthic  macroinvertebrates  of  the  middle  penns  creek,  Pennsylvania  watershed.  Journal  of  the  Pennsylvania  Academy  of  Science  88(1):  57-­‐62.  

Quinn,  J.M.,  et.  al.  (1997).  Land  use  effects  on  habitat,  water  quality,  periphyton,  and  benthic  invertebrates  in  Waikato,  New  Zealand,  hill  country  streams,  New  Zealand  Journal  of  Marine  and  Freshwater  Research,  31(5),  579-­‐597,  DOI:  10.1080/00288330.1997.9516791  

Quinn,  J.  M.;  Hickey,  C.  W.;  Linklater,  W.  (1996).  Hydraulic  influences  on  periphyton  and  benthic  macroinvertebrates:  simulating  the  effects  of  upstream  bed  roughness.  Freshwater  biology  35:  301-­‐309.  

Vinodhini,  R.,  &  Narayanan,  M.  (2008).  Bioaccumulation  of  heavy  metals  in  organs  of  fresh  water  fish  Cyprinus  carpio  (Common  carp).  International  Journal  of  Environmental  Science  &  Technology,  5(2),  179-­‐182.  

 

 

 

                   

  18  

GLOSSARY    biomonitoring  the  process  of  sampling,  evaluating  and  reporting  on  ecosystem  condition  using  biological  indicators  (Jones,  2007)  

pool  a  stream  segment  characterized  by  slow  flow  and  a  constant  surface  elevation;  in  alluvial  systems,  typically  occur  along  the  outside  bend  of  a  meander,  where  the  thalweg  is  adjacent  to  the  stream  bank  at  bank-­‐full  discharge  (Jones,  2007)  

richness  the  number  of  taxa  found  (Jones,  2007)  

riffle  a  stream  segment  having  fast,  sometimes  turbulent  flow  and  typically  shallow  depth;  typically  exibits  an  obvious  local  surface  elevation  change;  in  alluvial  systems,  typically  occurs  at  a  cross-­‐over  (Jones,  2007)  

Sampling  Unit  sampling  unit  for  streams;  a  segment  of  stream  containing  a  minimum  of  2  riffles  and  one  pool;  in  alluvial  streams,  often  defined  as  1  meander  wavelength,  beginning  and  ending  at  a  cross-­‐over;  where  there  is  no  discernable  pool-­‐riffle  sequence,  may  be  defined  as  14-­‐20  times  the  bank-­‐full  width  (Jones,  2007)  

sub-­‐sample  a  benthos  sample  collected  from  either  a  pool  or  riffle  transect  in  a  stream  Sampling  Reach;  a  portion  of  a  sample  to  be  picked  (Jones,  2007)  

test  site  a  site  where  biological  condition  or  health  is  questioned  (Jones,  2007)

 

     

 

 

                 

  19  

APPENDIX  I  –  Data  Field  Sheets                                                                                          

  20  

       

  21  

     

  22  

 

   

  23  

 

   

  24  

 

   

  25  

 

   

  26  

   

  27  

   

           

  28  

APPENDIX  II  –  Raw  Data      

  29  

   

  30  

Table  1    Results  of  the  BIC  indices  from  K-­‐1  show  that  there  is  no  impairment  between  the  reference  and  exposure  site  

Kennisis  Lake  Road  and  K-­‐1  stream  

  Exposure   Reference  

HBI   3.19   2.01  %EPT   50.22   21.85  D   0.80   0.61  

ED   0.30   0.18  S   16   14  

                                                               

  31  

 Table  2  Results  fromt  he  BIC  indices  at  W-­‐2  indicating  no  perceived  impairment  from  organic  pollution  

Watts  Road  and  W-­‐2  stream     Exposure   Reference  

HBI   3.51   3.11  

%EPT   44.85   32.19  

D   0.82   0.82  ED   0.53   0.48  

S   10   12  

                                                               

  32  

                           

Figure  2  Map  of  Haliburton  Forest  and  Wildlife  Reserve  trails  and  property  boundary  lines.    Retrieved  from  http://www.haliburtonforest.com/directions/maps  on  May  1,  2015  

                   

  33  

Figure  2  Original  plan  for  sampling  sites.    Site  3  remained  as  a  sample  site  for  this  study    Source:  Google  Maps  (2015).  [Haliburton  Forest  and  WIldlife  Reserve,  Haliburton,  ON][Satellite  map].    Retrieved  from  https://www.google.com/maps/d/viewer?authuser=0&hl=en&mid=zZdWUXWGitzk.k6MbgD2Jz5vQ  

                               

Zone:  17T  N:  5012366  E:  688963  Elevation:  379  m  

  34  

Figure  3  Map  location  showing  both  sampling  sites.    One  original  site  was  used  as  site  K-­‐1  and  backup  2  was  used  as  site  W-­‐2  Source:  Google  Maps  (2015).  [  Haliburton  Forest  &  WIldlife  Reserve,  Haliburton,  ON]  [satellite  map].    Retrieved  from  https://www.google.com/maps/d/viewer?authuser=0&hl=en&mid=zZdWUXW  

                                   

Zone:  17T  N:  5012366  E:  688963  Elevation:  379  m    

Zone:  17T  N:  5013856  E:  690377  Elev:  382  m  

  35  

                                                   Figure  4  Upstream  site  photo  of  the  exposure  site  at  K-­‐1.    Author:  Alex  Kosyakov  

                 

       

  36  

 Figure  5  Upstream  site  photo  of  the  reference  unit  at  site  K-­‐1.    Author:  Alex  Kosyakov  

                                         

 

  37  

                                   

 

 

 

 

 

 

Figure  6  Upstream  photo  of  the  exposure  unit  at  site  W-­‐2.    Author:  Alex  Kosyakov  

                               

  38  

 .  

Figure  7  Upstream  photo  of  reference  unit  at  site  W-­‐2.    Author:  Alex  Kosyakov