Skip to main content

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

Environmental Earth Sciences volume 61, pages 921–930 (2010)Cite this 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.

This is a preview of subscription content, access via your institution.

Access options

Buy single article

Instant access to the full article PDF.

USD 39.95

Price includes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Fig. 1
Fig. 2
Fig. 3
Fig. 4
Fig. 5

References

  • Chmiel S (1999) Hydrochemiczna charakterystyka wód źródlanych Międzyrzecza Wisły i Bugu. In: Źródła Polski. Stan badań, monitoring i ochrona. WSP Olsztyn, pp 37–45

  • 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 29:775–785

    Google Scholar 

  • Dynowska I (1986) Regionalne zróżnicowanie źródeł w Polsce. Folia Geographica. Seria Geographica Physica 18, Kraków, pp 5–30

  • 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 129–134

  • Graf R (2006) Komentarz do mapy hydrograficznej w skali 1:50 000 arkusz Lubrza. Główny Geodeta Kraju

  • Günay G (2006) Hydrology and hydrogeology of Sakaryabaşı Karstic springs, Çifteler, Turkey. Environ Geol 51:229–240

    Article  Google Scholar 

  • Hoffsten PO, Malmqvist B (2000) The macroinvertebrate fauna and hydrogeology of springs in central Sweden. Hydrobiologia 436:91–104

    Article  Google Scholar 

  • 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 234–241

  • Kabata-Pendias A, Mukherjee AB (2007) Trace elements from soil to human. Springer, Berlin

    Book  Google Scholar 

  • 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 205–212

  • Larsen D, Swihart GH, Xiao Y (2001) Hydrochemistry and isotope composition of springs in the Tecopa basin, southeastern California, USA. Chem Geol 179:17–35

    Article  Google Scholar 

  • Manga M (1999) On the timescales characterizing groundwater discharge at springs. J Hydrol J 219:56–69

    Article  Google Scholar 

  • Mazurek M (2008) Factors affecting the chemical composition of groundwater outflows in the southern part of the Parsęta drainage basin (West Pomerania). Przegląd Geologiczny 56:131–139

    Google Scholar 

  • Moniewski P (2004) Źródła okolic Łodzi. Acta Geographica Lodziensia 87

  • Naik PK, Awasthi AK, Mohan PC (2002) Springs in headwater basin in the Deccan Trap country of the Western Ghats, India. Hydrogeol J 10:553–565

    Article  Google Scholar 

  • Płochniewski Z (1973) Występowanie żelaza i manganu w wodach podziemnych utworów czwartorzędowych (na przykładzie obszarów północnej i centralnej Polski). Biuletyn Instytutu Geologicznego 277

  • 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 157–165

  • 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 167–176

  • Puk K (2004) Wypływy wód podziemnych w Sierakowskim Parku Krajobrazowym. Biuletyn Parków Krajobrazowych Wielkopolski 10:68–87

    Google Scholar 

  • 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 179:37–51

    Article  Google Scholar 

  • 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 30:139–142

    Article  Google Scholar 

  • 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.)

  • 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 177–186

  • Ryan M, Meiman J (1996) An examination of short-term variations in water quality at a karst spring in Kentucky. Ground Water 34:23–30

    Article  Google Scholar 

  • Särkkä J, Levonen L, Mäkelä J (1997) Meiofauna of springs in Finland in relation to environmental factors. Hydrobiologia 347:139–150

    Article  Google Scholar 

  • Szczucińska A (2006) Strefy wypływów wód podziemnych w rynnie Gryżyńsko-Grabińskiej na Wysoczyźnie Lubuskiej. Materiały z I Ogólnopolskiej Konferencji Geografów-Doktorantów, Lublin, pp 49–56

    Google Scholar 

  • Szczucińska A (2009) Wypływy wód podziemnych w Rynnie Gryżyńsko-Grabińskiej. Seria: Studia i Prace z Geografii i Geologii 1. Bogucki Wydawnictwo Naukowe

  • 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 863–868

  • 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 142–152

  • Vesper DJ, White WB (2003) Metal transport to karst springs during storm flow: an example from Fort Campbell, Kentucky/Tennessee, USA. J Hydrol 276:20–36

    Article  Google Scholar 

  • Wagner GH, Steele KF (1985) Metal concentrations in the ground water of the Ouachita Mountains, Arkansas, USA. Water Air Soil Pollut 25:339–347

    Article  Google Scholar 

  • WHO (2004) Guidelines for drinking water quality, 3rd edn. Geneva, Switzerland

  • 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 265–280

  • Zhou W, Beck BF, Pettit AJ, Wang J (2008) Application of water quality control charts to spring monitoring in karst terranes. Environ Geol 53:1311–1321

    Article  Google Scholar 

  • 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 313–326

Download references

Acknowledgments

This study was supported by the Polish Ministry of Science and Higher Education through research grant No. 3673/T02/2007/32. The help of Mr. Hieronim Wasielewski during fieldwork is greatly acknowledged.

Author information

Authors and Affiliations

  1. Institute of Physical Geography and Environmental Planning, Adam Mickiewicz University, 27 Dzięgielowa Street, 61-680, Poznan, Poland

    Anna Maria Szczucińska & Marek Marciniak

  2. Department of Hydrogeology and Water Protection, Adam Mickiewicz University, 16 Maków Polnych Street, 61-686, Poznan, Poland

    Marcin Siepak

  3. Department of Water and Soil Analysis, Adam Mickiewicz University, 24 Drzymały Street, 60-613, Poznan, Poland

    Anetta Zioła-Frankowska

Authors
  1. Anna Maria Szczucińska
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  2. Marcin Siepak
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  3. Anetta Zioła-Frankowska
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  4. Marek Marciniak
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

Corresponding author

Correspondence to Anna Maria Szczucińska.

Rights and permissions

Reprints and Permissions

About this article

Cite this article

Szczucińska, A.M., Siepak, M., Zioła-Frankowska, A. et al. Seasonal and spatial changes of metal concentrations in groundwater outflows from porous sediments in the Gryżyna-Grabin Tunnel Valley in western Poland. Environ Earth Sci 61, 921–930 (2010). https://doi.org/10.1007/s12665-009-0407-8

Download citation

  • Received:

  • Accepted:

  • Published:

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/s12665-009-0407-8

Keywords

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