Using geovisualization to assess lead sediment contamination in Lake St. Clair

TLDR: The results of combining this analytical method with a three-dimensional representation appear to show that Lake St. Clair generally has lower levels of sediment contamination away from the main flow and circulation patterns leading to its Detroit River outlet as mentioned in this paper.

Abstract: Many communities depend on Lake St. Clair for drinking water and recreational uses. In addition, it is an important transport route for natural resources and manufactured products. The St. Clair River, which flows into the lake from the northeast, is a major source of sediment. The upstream area is known as “chemical valley” due to a large amount of industrial activity located along the river. Sediment sampling surveys were conducted in 1970, 1974, and 2001 by Environment Canada as part of a continuing monitoring program. Two approaches to the representation, analysis, and visualization of lead contamination were used: a two-dimensional Geographic Information System-based approach using kriging and a three-dimensional approach that utilized the interpolated kriging surfaces overlaid on bathymetry data. The results of combining this analytical method with a three-dimensional representation appear to show that Lake St. Clair generally has lower levels of sediment contamination away from the main flow and circulation patterns leading to its Detroit River outlet. Lead levels declined below the threshold effect level in 2001 compared with the higher concentrations seen in 1970 and 1974. In addition, lake-wide spatial distributions are better visualized using the kriging spatial interpolation results when they are overlaid on the bathymetry data. L'emploi d'outils de geovisualisation pour evaluer la contamination par le plomb des sediments dans le lac Sainte-Claire De nombreuses communautes utilisent les eaux du lac Sainte-Claire a des fins d'approvisionnement (eau potable) et recreatives. De meme, il sert d'axe principal pour le transport des ressources naturelles et des produits transformes. La riviere Sainte-Claire, qui se jette dans le lac depuis le nord-est, deverse d'importantes quantites de sediments. La zone situee en amont abonde de produits chimiques en raison des nombreuses activites industrielles en operation de part et d'autre de la riviere. Des echantillons de sediments ont ete preleves par Environnement Canada en 1970, 1974 et 2001 dans le cadre d'un programme de surveillance continue. Deux demarches ont ete mises en œuvre en vue de representer, analyser et visualiser la contamination par le plomb : une premiere s'appuie sur un systeme d'information geographique a deux dimensions utilisant une modelisation par krigeage, et une seconde a trois dimensions utilisant les surfaces d'interpolation obtenue par krigeage superposees aux donnees bathymetriques. Cette methode d'analyse conjuguee avec une representation en trois dimensions permet d'observer une diminution generale du degre de contamination sedimentaire du lac Sainte-Claire en retrait du courant du chenal principal menant a la decharge de la riviere Detroit. En 2001, les concentrations de plomb ont baisse au-dessous du niveau de l'effet de seuil par rapport aux valeurs plus elevees observees en 1970 et 1974. En outre, une meilleure visualisation des repartitions spatiales du plan d'eau est obtenue grâce aux resultats tires de l'interpolation spatiale par krigeage lorsque ceux-ci sont superposes aux donnees bathymetriques.