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.
Access this chapter
Tax calculation will be finalised at checkout
Purchases are for personal use only
References
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 116:141–150
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 137:546–567
Haczewski G, Kukulak J, Bąk K (2007) Budowa geologiczna i rzezba Bieszczadzkiego Parku Narodowego. Akademia Pedagogiczna w Krakowie, Kraków
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 190:1–18
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 13:787–799
Mouser PJ, Hession WC, Rizzo DM, Gotelli NJ (2005) Hydrology and geostatistics of a Vermont, USA Kettlehole Peatland. J Hydrol 301:250–266
Plenzler J, Bajorek J, Jaśkowiec B, Kołodziej A, Rzonca B, Siwek J, Wójcik S (2010) Podziemny odpływ jednostkowy w Bieszczadach Wysokich. Przegl Geol 58:1147–1151
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, Gdańsk
Rzonca B, Siwek J (eds) (2011) Hydrologia Bieszczadów. Zlewnie Sanu i Solinki powyżej Jeziora Solińskiego. Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej Uniwersytetu Jagiellońskiego, Kraków
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 56:772–779
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 37:1445–1461
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 2:167–174
Siwek J, Rzonca B (2009) Tło hydrochemiczne wód w zlewni Górnej Wołosatki w Bieszczadach Wysokich. Biul Państw Inst Geol 436:469–474
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 35:249–261
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 48
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, Kraków
Żelazny M, Astel A, Wolanin A, Małek S (2011) Spatiotemporal dynamics of spring and stream water chemistry in a high-mountain area. Environ Poll 159:1048–1057
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding author
Editor information
Editors and Affiliations
Rights and permissions
Copyright information
© 2013 Springer-Verlag Berlin Heidelberg
About this chapter
Cite this chapter
Siwek, J., Rzonca, B., Jaśkowiec, B., Plenzler, J., Płaczkowska, E. (2013). Natural Factors Affecting the Chemical Composition of Water in the Catchment of Wołosatka Stream (High Bieszczady Mts.). In: Kozak, J., Ostapowicz, K., Bytnerowicz, A., Wyżga, B. (eds) The Carpathians: Integrating Nature and Society Towards Sustainability. Environmental Science and Engineering(). Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-12725-0_11
Download citation
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-12725-0_11
Published:
Publisher Name: Springer, Berlin, Heidelberg
Print ISBN: 978-3-642-12724-3
Online ISBN: 978-3-642-12725-0
eBook Packages: Earth and Environmental ScienceEarth and Environmental Science (R0)