Advertisement

Natural Factors Affecting the Chemical Composition of Water in the Catchment of Wołosatka Stream (High Bieszczady Mts.)

  • Janusz SiwekEmail author
  • Bartłomiej Rzonca
  • Barbara Jaśkowiec
  • Joanna Plenzler
  • Eliza Płaczkowska
Chapter
Part of the Environmental Science and Engineering book series (ESE)

Abstract

The aim of this study was to identify the natural factors determining spatial differences in spring water chemistry in the flysch Carpathians using the Wołosatka catchment (High Bieszczady Mountains, SE Poland) as an example. A Principal Component Analysis (PCA) was used to find the regularity in the variance of common and biogenic ion concentrations among the surveyed springs. The PCA identified three factors that altogether explain 85 % of the variance. The first factor explained 51 % of the variance and was best correlated with concentration of Ca2+, Mg2+ and HCO3 . Generally, the fundamental factor shaping the ions concentration is the lithology of aquifer. The second factor, correlated mainly with the concentration of SO4 2− and Cl, seems to explain the variation in water chemistry resulting from varying elevation of springs. The elevation controls climate conditions and plant communities in the alimentation area. Generally, higher concentrations of sulfates are characteristic of the upper part of the catchment, while the highest concentrations of chlorides are characteristic of springs located on the valley floors. The third factor, reflecting mainly the concentration of nitrates, seems to be related to the role of shallow groundwater circulation in the alimentation of springs after rainfall events.

Keywords

Spring Water Valley Floor Spring Discharge Groundwater Circulation Snow Cover Depth 
These keywords were added by machine and not by the authors. This process is experimental and the keywords may be updated as the learning algorithm improves.

References

  1. Bytnerowicz A, Godzik S, Poth M, Anderson I, Szdzuj J, Tobias C, Macko S, Kubiesa P, Staszewski T, Fenn ME (1999) Chemical composition of air, soil and vegetation in forests of the Silesian Beskid Mountains, Poland. Water Air Soil Poll 116:141–150CrossRefGoogle Scholar
  2. Bytnerowicz A, Badea O, Popescu F, Musselman R, Tanase T, Barbu I, Frączek W, Gembasu N, Surdu A, Danescu F, Postelnicu D, Cenusa R, Vasile C (2005) Air pollution, precipitation chemistry and forest health in the Retezat Mountains, Southern Carpathians, Romania. Environ Poll 137:546–567CrossRefGoogle Scholar
  3. Haczewski G, Kukulak J, Bąk K (2007) Budowa geologiczna i rzezba Bieszczadzkiego Parku Narodowego. Akademia Pedagogiczna w Krakowie, KrakówGoogle Scholar
  4. Join JL, Coudray J, Longworth K (1997) Using principal components analysis and Na/Cl ratios to trace groundwater circulation in a volcanic island: the example of Reunion. J Hydrol 190:1–18CrossRefGoogle Scholar
  5. Karimi H, Raeisi E, Bakalowicz M (2005) Characterising the main karst aquifers of the Alvand basin, northwest of Zagros, Iran, by a hydrogeochemical approach. Hydrogeol J 13:787–799CrossRefGoogle Scholar
  6. Mouser PJ, Hession WC, Rizzo DM, Gotelli NJ (2005) Hydrology and geostatistics of a Vermont, USA Kettlehole Peatland. J Hydrol 301:250–266CrossRefGoogle Scholar
  7. Plenzler J, Bajorek J, Jaśkowiec B, Kołodziej A, Rzonca B, Siwek J, Wójcik S (2010) Podziemny odpływ jednostkowy w Bieszczadach Wysokich. Przegl Geol 58:1147–1151Google Scholar
  8. Rzonca B, Siwek J (2009) Skład chemiczny wód zródeł i młak w zlewni górnej Wołosatki (Bieszczady Wysokie). In: Bogdanowicz R, Fac-Beneda J (eds) Zasoby i ochrona wód. Obieg wody i materii w zlewniach rzecznych. Fundacja Rozwoju Uniwersytetu Gdańskiego, GdańskGoogle Scholar
  9. Rzonca B, Siwek J (eds) (2011) Hydrologia Bieszczadów. Zlewnie Sanu i Solinki powyżej Jeziora Solińskiego. Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej Uniwersytetu Jagiellońskiego, KrakówGoogle Scholar
  10. Rzonca B, Kołodziej A, Laszczak E, Macior E, Plenzler J, Płaczkowska E, Rozmus M, Siwek J, Ścisłowicz B, Wójcik S, Ziółkowski L (2008) Źródła w zlewni górnej Wołosatki w Bieszczadach Wysokich. Przegl Geol 56:772–779Google Scholar
  11. Sickman JO, Leydecker A, Melack J (2001) Nitrogen mass balances and abiotic controls on N retention and yield in high-elevation catchments of the Sierra Nevada, California, United States. Water Resour Res 37:1445–1461CrossRefGoogle Scholar
  12. Siwek J, Chełmicki W (2004) Geology and land-use related pattern of spring water quality. Case study from the catchments of the Malopolska Upland (S. Poland). Geol Acta 2:167–174Google Scholar
  13. Siwek J, Rzonca B (2009) Tło hydrochemiczne wód w zlewni Górnej Wołosatki w Bieszczadach Wysokich. Biul Państw Inst Geol 436:469–474Google Scholar
  14. Siwek J, Kołodziej A, Laszczak E, Macior E, Plenzler J, Płaczkowska E, Rozmus M, Rzonca B, Ścisłowicz B, Wójcik S, Ziółkowski L (2009) Geologiczne i geomorfologiczne uwarunkowania wykształcenia sieci hydrograficznej w zlewni górnej Wołosatki (Bieszczady Wysokie). Kwart AGH Geologia 35:249–261Google Scholar
  15. Tokarski AK (1975) Mapa geologiczna południowo-zachodniej części centralnej depresji oraz jej obrzeżenia w okolicy Ustrzyk Górnych, Geologia i geomorfologia okolic Ustrzyk Górnych. Polskie Karpaty Wschodnie, Stud Geol Pol 48Google Scholar
  16. Żelazny M, Chełmicki W, Jaszczyńska B, Michno A, Pietrzak M, Raczak J, Święchowicz J (2005) Dynamika związków biogennych w wodach opadowych, powierzchniowych i podziemnych w zlewniach o różnym użytkowaniu na Pogórzu Wiśnickim. Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej Uniwersytetu Jagiellońskiego, KrakówGoogle Scholar
  17. Żelazny M, Astel A, Wolanin A, Małek S (2011) Spatiotemporal dynamics of spring and stream water chemistry in a high-mountain area. Environ Poll 159:1048–1057CrossRefGoogle Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2013

Authors and Affiliations

  • Janusz Siwek
    • 1
    Email author
  • Bartłomiej Rzonca
    • 1
  • Barbara Jaśkowiec
    • 1
  • Joanna Plenzler
    • 1
  • Eliza Płaczkowska
    • 1
  1. 1.Institute of Geography and Spatial ManagementJagiellonian UniversityKrakówPoland

Personalised recommendations