Environmental Earth Sciences

, Volume 61, Issue 5, pp 921–930

Seasonal and spatial changes of metal concentrations in groundwater outflows from porous sediments in the Gryżyna-Grabin Tunnel Valley in western Poland

  • Anna Maria Szczucińska
  • Marcin Siepak
  • Anetta Zioła-Frankowska
  • Marek Marciniak
Original Article

Abstract

Groundwater outflows (springs and seeps) from porous sediments on European lowlands play a significant role in the surface water balance. It is therefore important to document these outflows’ water quality and spatial and temporal changes. The present study focused on changes in iron, manganese, and heavy metals in waters of groundwater outflows in an area of low anthropogenic impact—the Gryżyna-Grabin Tunnel Valley in western Poland. Eleven outflows were studied for a period of 2 years. Most of the samples analyzed revealed low element contents and little variation in time and space. Only values of iron and lead were above World Health Organization limits for drinking water. The concentrations of these elements were also variable in time and space. The seasonal changes in iron content are probably due to natural, temperature- and pH-controlled reactions of shallow groundwater with aquifer sediments. On the other hand, the elevated lead content points to regional water contamination.

Keywords

Heavy metals Iron Manganese Groundwater outflows Springs Gryżyna-Grabin Tunnel Valley Poland 

References

  1. Chmiel S (1999) Hydrochemiczna charakterystyka wód źródlanych Międzyrzecza Wisły i Bugu. In: Źródła Polski. Stan badań, monitoring i ochrona. WSP Olsztyn, pp 37–45Google Scholar
  2. Doležal F, Kvítek T (2004) The role of recharge zones, discharge zones, springs and tile drainage systems in peneplains of Central European highlands with regard to water quality generation processes. Phys Chem Earth 29:775–785Google Scholar
  3. Dynowska I (1986) Regionalne zróżnicowanie źródeł w Polsce. Folia Geographica. Seria Geographica Physica 18, Kraków, pp 5–30Google Scholar
  4. Fac-Beneda J, Hryniszak E (2007) Wypływy wód podziemnych u podnóża krawędzi pradolinnych. In: Jokiel P, Moniewski P, Ziułkiewicz M (eds) Źródła Polski. Wybrane problemy krenologiczne, pp 129–134Google Scholar
  5. Graf R (2006) Komentarz do mapy hydrograficznej w skali 1:50 000 arkusz Lubrza. Główny Geodeta KrajuGoogle Scholar
  6. Günay G (2006) Hydrology and hydrogeology of Sakaryabaşı Karstic springs, Çifteler, Turkey. Environ Geol 51:229–240CrossRefGoogle Scholar
  7. Hoffsten PO, Malmqvist B (2000) The macroinvertebrate fauna and hydrogeology of springs in central Sweden. Hydrobiologia 436:91–104CrossRefGoogle Scholar
  8. Jekatierynczuk-Rudczyk E (2007) Charakterystyka jakości wody naturalnych wypływów wód podziemnych Białegostoku. In: Jokiel P, Moniewski P, Ziułkiewicz M (eds) Źródła Polski. Wybrane problem krenologiczne, pp 234–241Google Scholar
  9. Kabata-Pendias A, Mukherjee AB (2007) Trace elements from soil to human. Springer, BerlinCrossRefGoogle Scholar
  10. Koc J, Glińska K, Nowicki Z (1998) Właściwości fizyczno-chemiczne wód źródeł Pojezierza Olsztyńskiego. In:. Mat. z IX sympozjum ZMŚP. Funkcjonowanie I tendencje rozwoju geoekosystemów Polski. BMŚ Warszawa, pp 205–212Google Scholar
  11. Larsen D, Swihart GH, Xiao Y (2001) Hydrochemistry and isotope composition of springs in the Tecopa basin, southeastern California, USA. Chem Geol 179:17–35CrossRefGoogle Scholar
  12. Manga M (1999) On the timescales characterizing groundwater discharge at springs. J Hydrol J 219:56–69CrossRefGoogle Scholar
  13. Mazurek M (2008) Factors affecting the chemical composition of groundwater outflows in the southern part of the Parsęta drainage basin (West Pomerania). Przegląd Geologiczny 56:131–139Google Scholar
  14. Moniewski P (2004) Źródła okolic Łodzi. Acta Geographica Lodziensia 87Google Scholar
  15. Naik PK, Awasthi AK, Mohan PC (2002) Springs in headwater basin in the Deccan Trap country of the Western Ghats, India. Hydrogeol J 10:553–565CrossRefGoogle Scholar
  16. Płochniewski Z (1973) Występowanie żelaza i manganu w wodach podziemnych utworów czwartorzędowych (na przykładzie obszarów północnej i centralnej Polski). Biuletyn Instytutu Geologicznego 277Google Scholar
  17. Poleszczuk G, Jakuczun B (1999) Badania chemizmu wód źródliskowych wybijających u podnóża klifu nadmorskiego w Wolińskim Parku Narodowym. Chemical investigations of sources waters flower from under sea clif shore in Wolinian National Park. In: Źródła Polski. Stan badań, monitoring i ochrona. WSP Olsztyn, pp 157–165Google Scholar
  18. Poleszczuk G, Ziarnek K (1999) Hydrochemiczny monitoring wód źródliskowych Gór Bukowych (Szczeciński Park Krajobrazowy). Hydrochemical monitoring of sources waters in the Bukowe mountains (Szczeciński Landscape Park). In: Źródła Polski. Stan badań, monitoring i ochrona. WSP Olsztyn, pp 167–176Google Scholar
  19. Puk K (2004) Wypływy wód podziemnych w Sierakowskim Parku Krajobrazowym. Biuletyn Parków Krajobrazowych Wielkopolski 10:68–87Google Scholar
  20. Rademacher LK, Clark JF, Hudson GB, Erman DC, Erman NA (2001) Chemical evolution of shallow groundwater as recorded by springs, Sagehen basin, Nevada County, California. Chem Geol 179:37–51CrossRefGoogle Scholar
  21. Rademacher LK, Clark JF, Hudson GB (2002) Temporal changes in stable isotope composition of spring waters: implications for recent changes in climate and atmospheric circulation. Geology 30:139–142CrossRefGoogle Scholar
  22. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 29 marca 2007r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi (Dz. U. z dnia 6 kwietnia 2007 r.)Google Scholar
  23. Różkowski J (1999) Przeobrażenia chemizmu wód podziemnych drenowanych źródłami w obszarach krasowych Wyżyny Krakowskiej. Transformations in chemistry of groundwater drained by Springs in the karstic areas of the Cracow Upland. In: Źródła Polski. Stan badań, monitoring i ochrona. WSP Olsztyn, pp 177–186Google Scholar
  24. Ryan M, Meiman J (1996) An examination of short-term variations in water quality at a karst spring in Kentucky. Ground Water 34:23–30CrossRefGoogle Scholar
  25. Särkkä J, Levonen L, Mäkelä J (1997) Meiofauna of springs in Finland in relation to environmental factors. Hydrobiologia 347:139–150CrossRefGoogle Scholar
  26. Szczucińska A (2006) Strefy wypływów wód podziemnych w rynnie Gryżyńsko-Grabińskiej na Wysoczyźnie Lubuskiej. Materiały z I Ogólnopolskiej Konferencji Geografów-Doktorantów, Lublin, pp 49–56Google Scholar
  27. Szczucińska A (2009) Wypływy wód podziemnych w Rynnie Gryżyńsko-Grabińskiej. Seria: Studia i Prace z Geografii i Geologii 1. Bogucki Wydawnictwo NaukoweGoogle Scholar
  28. Szczucińska A, Marciniak M (2008) Zones of groundwater outflow in the Gryzyna-Grabin Tunnel Valley as an example of groundwater outflows on the Polish Plain. In: Migiros G, Stamatis G, Stournaras G (eds) 8th International Hydrogeological Congress of Greece and 3rd MEM Workshop on Fissured Rocks Hydrology, Proceedings vol 2, pp 863–868Google Scholar
  29. Tomalski P, Tomaszewski E (2007) Alimentacja wód źródlanych i ich rola w strukturze odpływu małej zlewni nizinnej. In: Jokiel P, Moniewski P, Ziułkiewicz M (eds) Źródła Polski. Wybrane problemy krenologiczne, pp 142–152Google Scholar
  30. Vesper DJ, White WB (2003) Metal transport to karst springs during storm flow: an example from Fort Campbell, Kentucky/Tennessee, USA. J Hydrol 276:20–36CrossRefGoogle Scholar
  31. Wagner GH, Steele KF (1985) Metal concentrations in the ground water of the Ouachita Mountains, Arkansas, USA. Water Air Soil Pollut 25:339–347CrossRefGoogle Scholar
  32. WHO (2004) Guidelines for drinking water quality, 3rd edn. Geneva, SwitzerlandGoogle Scholar
  33. Żelazna-Wieczorek J, Ziułkiewicz M (2007) Okrzemki bentosowe źródła Dobieszków na tle warunków siedliskowych. In: Jokiel P, Moniewski P, Ziułkiewicz M (eds) Źródła Polski. Wybrane problem krenologiczne, pp 265–280Google Scholar
  34. Zhou W, Beck BF, Pettit AJ, Wang J (2008) Application of water quality control charts to spring monitoring in karst terranes. Environ Geol 53:1311–1321CrossRefGoogle Scholar
  35. Ziułkiewicz M (2000) Quality of quaternary sprig waters in central Poland and its anthropogenic treatment for example of the Mroga valley. In: Burchard J (ed) State and anthropogenic changes of water quality in Poland. Łódź, pp 313–326Google Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag 2009

Authors and Affiliations

  • Anna Maria Szczucińska
    • 1
  • Marcin Siepak
    • 2
  • Anetta Zioła-Frankowska
    • 3
  • Marek Marciniak
    • 1
  1. 1.Institute of Physical Geography and Environmental PlanningAdam Mickiewicz UniversityPoznanPoland
  2. 2.Department of Hydrogeology and Water ProtectionAdam Mickiewicz UniversityPoznanPoland
  3. 3.Department of Water and Soil AnalysisAdam Mickiewicz UniversityPoznanPoland

Personalised recommendations