Influence Of Bedrock Geology On Elemental Fluxes In Two Forested Catchments Affected By High Acidic Deposition

Water samples have been collected from two forested catchments in the Slavkovsky les Mountains of western Bohemia, in the Czech Republic. The objective of the study was to compare and contrast elemental fluxes in two catchments with similar conditions of climate, topography, vegetation over and acidic atmospheric deposition, but very different bedrock geology. The Lysina catchment is underlain by slow-weathering leucocratic granite. Soils are podzolized brown earths and peaty gleys with small pools of exchangeable basic cations. Both soils and drainage water at Lysina are acidified by atmospheric deposition. Surface runoff was found to be dominated by sulphate and dissolved silica, accompanied by high concentrations of H⁺ (volume weighted pH = 3.87). Stream water also displayed extremely high concentrations of total aluminum (volume-weighted mean 66 7mol.l^у). Inorganic monomeric aluminum was the predominant aluminum fraction present, which contained mainly aquo-Al (Al³⁺ and fluoride complexes. The Pluhuv Bor catchment is characterized by ultramafic serpentinite and, in contrast to Lysina, soil and drainage waters have higher concentration of basic cations. Streamwater chemistry was dominated by magnesium, sulphate and silica. Stream-water at the site was not acidic (volume weighted pH = 7.25). The ratio of output/input of sulphate was similar at both catchments (1.16 for granite site and 1.07 for the serpentinite site). This pattern may be indicative of the conservative behaviour of sulphate in very different soil and bedrock environments under elevated loadings of acidic deposition. Résumé: Des eaux ont été échantillonnées dans deux bassins forestiers du massif de Slavkovsky les, en Bohême occidentale (République Tchèque). Le but de l'étude était de comparer les flux de matière dans les deux bassins, soumis à des conditions identiques de climat, de topographie, de couvert végétal et d'apports atmosphériques acides, mais à une géologie de leur substratum très différente. Le bassin de la Lysina est constitué d'un leucogranite peu altéré. Le couvert pédologique est formé de sols bruns podzolisés et de gleys de tourbières, qui son pauvres en cations de bases échangeables. Les sols et les eaux de drainage de la Lysina sont acidifiés par les apports atmosphériques. L'écoulement de surface est dominé par les sulfates et la silice, associés à de fortes teneurs en H⁺ (pH = 3.87). Les eaux de la rivière présentent en outre des teneurs particulièrement élevées en aluminium total (66 µmol.l^у). L'aluminium domine sous la forme d'un monomère minéral, surtout l'aluminium aqueus (Al³⁺) et des complexes fluorés. Le bassin de la Pluhuv Bor est caractérisé par une serpentinite ultrabasique et, au contraire de la Lysina, par des sols et des eaux de drainage à très fortes teneurs en cations basiques. Les eaux de la rivière sont dominées par le magnésium, les sulfates et la silice. Ces eaux ne sont pas acides (pH = 7.25). Le rapport des flux de sortie et d'entrée de sulfates est identique pour les deux bassins (1.16 pour le bassin granitique; 1.07 pour le bassin de serpentinite). Cette situation parait signifier que les sulfates présentent un comportement conservatif dans des environnements pédologiques et géologiques très différents, sous des apports acides importants.