hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further ...hydrochemical heterogeneity in an...

26
Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further characterisation of the spatial, temporal and depth variations in soils, streams and groundwaters of the Plynlimon forested catchment, Wales P. Shand, A. H. Haria, C. Neal, K. J. Griffiths, D. C. Gooddy, A. J. Dixon, T. Hill, D. K. Buckley, J. E. Cunningham To cite this version: P. Shand, A. H. Haria, C. Neal, K. J. Griffiths, D. C. Gooddy, et al.. Hydrochemical hetero- geneity in an upland catchment: further characterisation of the spatial, temporal and depth variations in soils, streams and groundwaters of the Plynlimon forested catchment, Wales. Hy- drology and Earth System Sciences Discussions, European Geosciences Union, 2005, 9 (6), pp.621-644. <hal-00304875> HAL Id: hal-00304875 https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00304875 Submitted on 31 Dec 2005 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destin´ ee au d´ epˆ ot et ` a la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publi´ es ou non, ´ emanant des ´ etablissements d’enseignement et de recherche fran¸cais ou ´ etrangers, des laboratoires publics ou priv´ es.

Upload: others

Post on 28-Sep-2020

3 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further ...Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further characterisation of the spatial, temporal and depth variations

Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment:

further characterisation of the spatial, temporal and

depth variations in soils, streams and groundwaters of

the Plynlimon forested catchment, Wales

P. Shand, A. H. Haria, C. Neal, K. J. Griffiths, D. C. Gooddy, A. J. Dixon, T.

Hill, D. K. Buckley, J. E. Cunningham

To cite this version:

P. Shand, A. H. Haria, C. Neal, K. J. Griffiths, D. C. Gooddy, et al.. Hydrochemical hetero-geneity in an upland catchment: further characterisation of the spatial, temporal and depthvariations in soils, streams and groundwaters of the Plynlimon forested catchment, Wales. Hy-drology and Earth System Sciences Discussions, European Geosciences Union, 2005, 9 (6),pp.621-644. <hal-00304875>

HAL Id: hal-00304875

https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00304875

Submitted on 31 Dec 2005

HAL is a multi-disciplinary open accessarchive for the deposit and dissemination of sci-entific research documents, whether they are pub-lished or not. The documents may come fromteaching and research institutions in France orabroad, or from public or private research centers.

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, estdestinee au depot et a la diffusion de documentsscientifiques de niveau recherche, publies ou non,emanant des etablissements d’enseignement et derecherche francais ou etrangers, des laboratoirespublics ou prives.

Page 2: Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further ...Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further characterisation of the spatial, temporal and depth variations
Page 3: Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further ...Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further characterisation of the spatial, temporal and depth variations

����������� ������������ � ��� ����� ������ ��� ������������ �� ��� ������� �������� ��������� �����

���

��������������� ��������������������������������������������������

����������� ������������ � �� ������ ��������� ��������������������� �� ��� ������� ������� ��� ����� �������� ������ ������ ��� ������������ �� ��� ������� ����������������� �����

����������������� ������������������� �� ����������������������� ��������� ����������� �����������!������ �"��#�

���������� ����� ���������� ������ ����������������������� ��������������������� �!"���#$����������%�� ������&���� ������� ������ ����������������������� ��������������������� �!"���#$

%��� ���������'������������('��)*��+��+�,

������������������������������ ����������������������������������� ����������������������������� ��������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������� ����������������������������������� ������������������������ ���� �������� � � ������ ������� ���� ������� � � ������� ��� ���� ��������� �� ���������� ���������� ���� ������ ������� ���������� ��������������������� ��������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������� �������������������������� ��������� ��������������������������������������� ������������������������������ ��������������������������!��������������� ������������������� �������������"�������������������������������������� ����������������������� �������� ������ ��� ��������� �������#�������� ����������������� ��������� ������������ �������� ���������������� ��������� ���������������������������������������������������� ������������������� ������������������������������� �������������������������� ������ ������������������������������$������������������� ����������������������������������������������������������������� ������������ ����������������$������������������������������������������� �����%�������������������������� ������������������������� ������������������������������������������������������� �����������������������������&����������������������������������������������������������!�����������������"����������������������������� ����'�������#������������������������������

����������������������������������������������������������������������������� ����������� ������������������������

������� � �� ���������� ��!��� ����� !����� ������!���� ����"�!�������#������"�����������"#������ ��������#���� � #��� ��� �$�������� ��� ��� ��#���"��� �#���$���"�#"��%�&���$�� �����#�� �����!�� ����������"#����� ���������������� ���������������$��#���������#��� ������������! �� �� ��#������� �'����� �(�� �� �����(������#��������������������%�� ���"��� �������$����������#���������������� ������#���"��������� �!�(��� ��������������#�������� �����������$�"'��$�!��������"���� ��!���� �������#������%������ ��������� ���� (�� ��� �"�����$"�� �� � �

��(���#���� �$� ������� $��� �����$��!� ��������#����"����� �� !������ �"��#�� �� )��� �*�����

�+ �����# �����������,��-�%���!�(����� ��"������ (������ ��"����$�� ���.�����(��(���"����$���������"������$���� ������#��������"���������(��(����%�%�+����� ���$$��"�������$����������#"��$"�������%�%�� ������� "�����$�����������"�����#��������� ������������%�� ���� �������#����$�!���� ����������&����#������ � ������ ��"�������(��(����������$�!������ (�� ���(�����"�����$"����(������������ �!���� ��#��.�(���!�����$���$������/��� ���#���� �$� ������ �"�$$� ����������"'� ����#����,��0��$����"�����%�� ����"�����$�� ���#��.�(���������� �!�(���������������(�����%� �� ��� ����� �$� �����(���� �� � ��$���� ��!

���#���"���������#����#������ ����$��� ��.#�����������1����� #���� �$� "#���2����� �"���#�� ��� ��� ����

Page 4: Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further ...Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further characterisation of the spatial, temporal and depth variations

�� ������ ���� ����� �� ����� ���� �������� ��� ������� ���� !��� "� ���� ��� #��$��� ��� ��%� ��������

���

����$������ �� ��!.#�� �"�$$� �+������� ��� ��� ,�0��%��(���� ��"����� �� "#���3���� (�� �� ��� ���� � ���#�������$��(�����$��!���#�#��$��!�������� "������� �����$��!� �4"��"��� ��� ��� ,��56� ��"�� ��� ,����%��!�(�����"� � �$� � ���!��1� �� ���������� �� ���� ��!������� "������!�� ���� ���������$��$�!� �������� #��.�������� #���� �$� � �� ��� ���%�� �� ��������(����� �$�!���� � ��"� � ������ �� ��� � �!� ��� ���#���������(������"������+ ##����������,���6���"�� ���7��������,����%���"�� ���,����������������������� �8���2���� ��� ���� �$�3���� �� ����� � �� ������������ "��"����� �"���� ������ �(����� � �� �'��#��� ������"�������������� ����!������#����$�� ����� ���%9��!���"��������� �����������������(������$�!������ �� ����$������� �(����#���� ��� �����1���!����� �������� ���!��� ��#����� $��!�#� !�%����������#��� ������ �$� �"��� ����# ����� ������� �� "#����� ����� ��#��� � �� #��.�(���!���� �������� �"���#�1�������$��!6���"�� ���,������ �!���� �����"� ��:�;��$��������"�$$�!��$����#��.�(���!���%������ �����'�����������44*�� ��#��(���"��$"�

����(���#�����������$������$��!��������%�<�$$��"�����!�� ��44*����"���������������.��� ������#���������(������������"����� ��� ����"�����$��#����"�����"������� ����"�����$�� ��!���������$%�� ��������������(�������"� ���"�#�����������"����������! �� ������� �������(��(�����#����$�� ��!���������"��������$����#��(���������(����##��� ������'���������%�+ �����# ����������,������ �!���� ��� �����#��������$�������!������

� �� =������� �� 2��1���� ��� ����� ��"��� ��� ��'#����� �� � ����'��� �$� �����$���� ����� !���� ��.��� ���%����#���������,������ �!���� �����"�!������� ��#��������#���� �� � ��=������ ���� "�� � � ������������ �$� ���"�!����� ���� ��� ��� �������$��������$$��"��%����"�!�����������"���$�����>��;� �$� ����� "�� �"�$$� � $���� � "#��� ���������� �����������������"�� ��������,��0�%� ��������$����"�!������"#����������#�� #��� �

�����"����������#�����$�!�������$���� ��"� ���� ������������ ��"�������"� ���� ����� (�� ���������� ���������������� ����#���� ������ �� ����$�� �������%��!�(������� ��� �����������������##����� ����"#������ ������#��(��"����������������� ��"����� ����#���� ��� �����1����������"�!����! �� ���#������#�����������������$��!����������� ������� ,��:6� )��� ��� ��� ,��:6�4����� ��� ��� ����64�<��������56�������� ������-�%�9��"� ������ �� ���� ���� �$� ���"�!���� ��� ������� ��� ����������#������ � ��#����� $�"'� �$� ���"���� �� "�������"##�������"�$�������.�"�$�������������%� �� #������� �$� ���"�!���� �� $���"���� 8�!��

=���?���� �����1� ��3����� #��(��"���� �����������#���� ���� ���������� ���� �!���� ��!����#���������������"� ���3������ ��������������� "������������ �����������"����������1����)���������,��:6������� ������-�%�� ���##���#��������!������������������!����������"�!�������� ��=�������$���������� ���� ��3���� �@��%� ,�� �� �� ��� ��� � �� �#���

(����)������������������� ������������������������������

Page 5: Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further ...Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further characterisation of the spatial, temporal and depth variations

����������� ������������ � ��� ����� ������ ��� ������������ �� ��� ������� �������� ��������� �����

���

(������� �� ������ !���� � ��������� ����� #���!���� �������������#��������#� �(��������$����"�!������ ����� ���%�� �������������$�(����������#��������� ��� � (��"���� ��#����� �� �������� � �� ������� �$��$������ ��������� $��� �"� � "#��� ��� ����%�� ������������$��'������������ ����������� �����"�!����������!�������� ������"����%

�������� ������������ �� =������� ��� ����� ��3���� ��� ##��'�������� 1�� ��� ���� �$�* �����!�� � �@��%� ,�%� <�������$���������� ����� ���������� ������� ��������$������ ���� ����� ����� �� ���#�������� ��A�� �������,��,����)����,��:�%����� ��� ���.����� ��$��.�"�$$� ������� !���

�$$����(����#���������� ��# ���������#�����$������������$����(�����A�� ��������,��,�%�� �� ����� ���������$��� ���� �#"��� �#����#������� ������#�������� ���%�� ��"�#"����������!�����������������$�"�������� ��$���������� �����!����������"����� ������������� �)��������,����%� ������ ������ ��� (�� ��� �(�" ��� ��������������#�"���������!�� ����������#�������$��!#� !���� ��"� �� ����� ���%�� ��� �� ��� ������������� ������������$����������������� �� ��� ����� �����#���(������������������ ��������# ������#"������ ��$$����� �$� � ���� �� ��� "��� �$$��������� ���$���������%�)���������,������ �!���� ��������!����� ���$���������(���� ��.��� ��1����!������� ��$��!��� ��.#�������������� �� �$��!%�������$��!�!���������#��������#�������� ��������������� �����*���<&+��)���������,����%8���� ����# ����� (������� ��+��!���� $�"�� ��� �

�������� ��#��� �� ������� �)��� �� 7������� ,����%7����� � �� � �� �� ��� �����#��� �$� ������� ������� ���#���� �$� � ��!���������"��� �����$�� ���� $�"�� � �(�����������$���� ��������!��������������#����)����7�������,���6��1�� �������,����%��"� ������#���� ������$������"���$���������'�������� ����� ������ �� � ���#��� ��$��>�"�$$������� ���� �'#��� � �������!��1������$��!#� ���$�!������� ����� ���%+ ������$����#�������$���"�����"�����44*�!����"��������"������$��!�#� !����3���������,���6�2"�����������,�%�4�'���������� !���� � "�� ��(���#���� ������� ��!���� ���!������#��������)���������,����%�4���������!��1��)���������,��:6�� ��������,��:6������ � ��� ���-�� �� �� ��� ���� � �� #������� �$���"�!����!�� ��� �� �����1� ��� �� �������������#��(���� � ��#����� ���#���� �$� ������ $��!%�� ���#�������������"�����!�����"##������ ��$�������"����"����+���#"�>�"�#"��������������A��� ������������,�%

� ������"�������$����� ��������$���(��������������B"������������� ��� ��������+���������(������� �����! �� � �!��$�� �����#���������$����#"��%� ����#��� �$$���� ����� $��� �����(��(�� ���"���� �

�� ��� �����#�� ��"����� � �!��� � �� ��� ���� ��� � �������$�����������!�� ��� ����� ���� "������� ���"� �$� � �� ������ ������# � ��� #��.�(��� !���%�*�� �"� ����#�"�������������'����$���$���"����B"�$�����4� ���,�0����� ���� (�����������$��"�������#���$���"���6���"�����$� (���� � ���!� �C5� ��� �������� ! �� � ���#��� �����(��"����$����(������%�%�������� ������-6�� ����%�����-�������1��%����"�!����$��!�#� ����"#����� ����������1������� ���������� ��$��!���!����� �������� ���� "�����#��'������������"����� ��������������� � �� ����� �� �����1� �"� � �� $���"��� �������� �#�����������(���%�*���������������������������������B"������� #���"��� ������� �# ��� �$� B"��$���� � �� ����� �$���"�!������������$��!������������"� ���� ����%

� ������� ��������� ���������� ������� ����� ��*$���$�����*$���������� ������� ���!���� ��!�����" .��� ������$�� ����(�����(��������$���������?��� �"��5-�� ��!�� ����(������$�5��>:�� �� �(����.��(��� �����@��%�,�%�2�� ���� ������� $��������������!�� ���1��#�"��� "��!�� �����.�"������������� ��"##����� ��� �(�� � �� ����� ���%� 9� ��$$����� #���� �$� � ���� ������ � �� $������ �� � ��� ������� �� ��#�����������%�4��"�����#���"������:%� �+�����$����� ����������"����������������:�;��$�! �� ��������(��$���� ���#���� !�������� ��������%�� �� ��� �� ���$�"������������� ��� ���$$������$�D"��������������� #����������� �)�!���� ,�:��%�E������ ��� ��#���������#� "��� ����������������$���(���������!�� ���"(����� ����A�� ��������,��,�%8�!��� =���?�����"������� �� � ���� ������� � �

�����1���������!�� ����������������������#�������� �� ��!������$�� ����� ���%�� ��"##���#����$�� ���� �������#������� ��&���(����@�� ��������������$ �"�.������"���������� ����! �� ����!���� �'#�����$������ ���#����� �"����#�� �� � �� ������ � ��%�� �"##���#����$�� �����B"�������� ��7 ������"��������� ��1�������� ��! �� � $����� �!���$��� �2����$�����#����� ��� $���� � �� ��"���� ���"����!����� � ���$"�� �����!�����%�� ���!������ ��������������� ��1� �������"���������������������� "���#�����%� ������������$�� ���"����������#����������������"�� �������������� �����������B"��?��!�� ����������"���$�$����#���������'���������"��������,�0��%� �� ��� ���� ��� ��(�����!�� � � �� ��%�>,%� ��� �����

Page 6: Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further ...Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further characterisation of the spatial, temporal and depth variations

�� ������ ���� ����� �� ����� ���� �������� ��� ������� ���� !��� "� ���� ��� #��$��� ��� ��%� ��������

���

������������#��?������ ��$����������������#����� ��$���"##���#������!���������$�"(����A�� ��������,��,�%7����� ���� ��� �� ��� ��� ��� � �� #������� �$� !�����(���#��� #��?���� ��� � � �� ��!���� #��� �� � ���� ���%������������������������������������� �� �����1 "��!�� �� �����������$�� ������������$��������$����������(�����"������#����"����� �� � ��"##��� �����%�� ��(���� �������! ���������� �� �����#������$�����������#��'� �$� #��� �� ������������� �����%� @�!���� ��(�� ������ ��� ���������$�� ��������!�� �! �� ����������#����������#����(���������#����!��������'� �� ��� ������������(���������,��:�%�����!�����!�����'������� �������$"�������'�������

!���� "����1�� "���� ++���� 2+�

�� ��)�

�.������

�'�������%�� �� �'��������!���� #��$������ �� �"#��������$����� � ���?���� ����!���� "�1��%�� ���'#�������#�����"���!���������� ��� ���������������,����%�� �����#�������(�� ������ !���� ��#���� �@��%� ��6� � #��?����#��������� ��$���������������#����$�� ��$���������������!�� �'�(���� ##��'������� 5���� $���� � �����!�� ! ���������������� ������(���#�������#���!����#������� ����"�����$�� ���$������������ �(��� ��$���������%�4"� ��$�� ��#�����������������F ��G���� ���!���#����! ������������ �(��� ���/����#��������#��%�*�2. ���?��!��#����������������� ��� �� ��#�����"�������� � ��1��� ���?�� �@��%�����<"�����'�(����� �������#���$������!�� �!�����#�����������!�����#���� �������������#� ���� �����1%� �� � ����������� �� ����#������� �$� �����!����

#������ ��(���� ��$$��"�����6� ��#������� ���� ���"��

�����$"������?��������������������������������� ���#���"�����$$��������"������"��?��,�0:6�8������,�006������������"$���,��,6�4"�������+��������,��-�%� ��� ������$���� �B"��������������#�������� ���#���$��#�� ������%�%������$"�������#����������$�#������?�!�����! �� ���� �� �������"����� ���!�� �������"�����! ����� ?���� ������ �������������� ������� "��$"�� $����#��������#����$��!%�� ���������$�� ���!��1������ �� ��� �� � �� #������� ������� �$� �#���� ������������ �$�����!����6����������#����� ���������������! ������#������ ����%����#����(������� (����� ����������%@���� �������������"�!������#�����#���������(��

�'�����<&��������'�#��������� ��!�������"�����.������$���� �����"�!������� ����!�������"�������$��!.� ��"� � �����%� &� ��� �.����� ���"������� ���"������#���"�����+����#���$����������������"��������+����1�����%�*�����#����$����/����������� �����������!����������������#����� ����� ������%�� ����$����/�����������������!����$��������� ��"� ��%-��H��$���������� ���B"����$�����������������������!��������$�������,;(I(��)&

�� ����������� ����#���� ���� �������!���%

4/������������"�# ���!���������� ��9�"���(���+�"#����=����*���������������#������������9+=�*������!���������$�������������� ��9�"���(����+�"#���=����4����#������������9+=�4��%�)��������#�������� �� ������������� �+���2��� 9��@��!���������� �� ��� �������# �� ��� "������� �����������%� <�����(���������� ���<&+����#����!�������������� ��+�.���!� �������� �������$����$��������� ��"� ��%-�H�����(��.��� ���$��������������� ����&+�9)�99������%

(����*����������� ���������� ����������������������������� ��� � �������

Page 7: Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further ...Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further characterisation of the spatial, temporal and depth variations

����������� ������������ � ��� ����� ������ ��� ������������ �� ��� ������� �������� ��������� �����

���

�������� ������ ����� ��������

�����

� �������#���!����#��$��������� �!���@��%�5%�� ��#��?���������#��$�������������� �!��� �� �������������$�/������������������ ��@�� ���?���"�����������

�����������#��'��%�� ��������������$�+��*����+&

����� ��#���!������'�������!����!�� ��� �������$

�������������#������ ��7�������������,�0���$�������!���������������"�����"�������#����%�<�����(���������� �� �<&+�� !�� �'�������� �� � �� "##��� ����� ���?��%�� ��#����������!�� ���#� ��"�����!�� ����

(����+����������� ������������������� �������������������� ��� �

Page 8: Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further ...Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further characterisation of the spatial, temporal and depth variations

�� ������ ���� ����� �� ����� ���� �������� ��� ������� ���� !��� "� ���� ��� #��$��� ��� ��%� ��������

���

(����,������������������ ������������ ����� ���������������� ��������� ��������

�������� �� "$$����� �� � �� ���#��������� ���?��%��!�(���� ���"��� (�"������ (�� �������$���� ��������� �"���� �'������%�� �� ������ ����� �� � ����������������)�! �� ���������!�� ���#� %�� ���������������� ��$������� ��+���� �������� � �������� ������$��$��%�� ��)I+�� ������ � ��� $���� ������ ��� (������$�����%����)���������,��: ����� ��"##������������,%���� �������� ���?��6�� ��������������������#"���$���������!�� �������� ��.�'� ��%��"� ��������������"��$���"#������;��$�� ��)�#�����%�� ��)I+���������� ��������������$������ ������"������� �� ������ ������������������������ ���?������������� �(�� �� �����1� �"�$��%� +���"�� �����������!���� �������$������� �"� ��������������#�������!�� �������#"��� ����(��� $����!�� ����� ���#������ J��;� �� � �=��?�����J:�;���� ����������%�� ����#�������$��������!�� ������������ �� ��� ���� �������(���� �� ������

����������1������!�� ���#� %�4����"��������������� �������� ��!� �� �������� �� ����# ����� �#"��%4����������������"� ���*���*���2���@���)���7 ���� �������� ���������!�������� ������ ��2���+� ���?���$� � �� ������ �� � ����B"���� �$�!�� ����� �� #�����'� ��%�2��"����� ������������� �� ������������������7 �#��$�����$����!�� �����$�+���A����#����(������$�������� ��������������� ������ � (��"�%�� � �$� � �� #��$����� � �!�� ������� ��� ������������

��$������� � �� ���#��'� ������ ������ ��!�� ����#��������� �"���� ����� $������%�� ��� �� #�� ��� ��� ���� �� � �� ���!� � �$� ���$���"�� #������%� 9������� ��� � �� (������� � ���� �� #���!���� � ����������$$������� ��!���� ���������������$���6�� �����1������$$��"������� ����������������.��� ������#�������%��"� ������������ ��� ��1���� ��� ������� $"�� ���!�� � ���#���(������%

Page 9: Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further ...Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further characterisation of the spatial, temporal and depth variations

����������� ������������ � ��� ����� ������ ��� ������������ �� ��� ������� �������� ��������� �����

���

�������

�������������������������������������

��������#����!���������������"������!��� �� �$��!��������� $���� � �� ��� "������ �$� � �� ��(��� ��� ��������#����(����������$������#������� ������� ���/���

(����-��������� ������� ��������� ��������������������� ���� �������� ����� ���� ���������� ������������������������������ �

3������������� ������@��%�-�%�� ����!�$��!������#�����������������$��!�������������� �����#�����$�� ���$$���������������� ������$��!��@��%���%� ���� ��� ������� ��� �#���� (������ �� � �

����� ������������� �����#����������$����(����! �� (���$����������������%�� �����$����� ��������� �����

Page 10: Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further ...Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further characterisation of the spatial, temporal and depth variations

�� ������ ���� ����� �� ����� ���� �������� ��� ������� ���� !��� "� ���� ��� #��$��� ��� ��%� ��������

���

(����.��������� ��� �������� ���������� ���������������������������� �

� ��������!�� �$��!�������������� ��$�"�����)��������,����6�� ����(�����$����������1�����"������!�$��!�������� ������ ��*�. ����� �� �� � $��!�%�� ����! �� ������������(���� �� �(�"����$�#���"���������$��!����������@��%�-��!������!�������$�����"������ ���. �����= .K����%�� �� �������#��� �������"����� �� ��$����������(������ �����! ����������������� �!������� �������������+��"����� �� �� �$��!�#�����%�� ���!��������$������$$������� ��!���� ����(�����3����� ������@��%���%�@����'�#����������������$�)��+��� ���!���� �� ��� �� � �� $�������� ��(��� ��� �����#�� ������$"������$����������(#����#�������I�����(������$���.����%��"�# ���!������ �� ������ �$����������� ������'��#����� ����� "�����$�� ��3������������ ��= .K����%*�"���"�����#�������������������������������

�� �$��!��@��%���6�� �����������������*��������������� ��#���$�� �������!�����!�� ��� �����������"����"�������������������������@��%���%�� �������� �!�(��������� ��$$������ �� ������(��� �"���"�� ������ � ���� ����� �������� �������� �� #��#������ ��� � ������������"������!�$��!�����������������������$��"���"����� �� ������ ��$����������� �����@��%���%� �� ����� � ���� �� �������� �1������ �� *�

�����������!�� �$��!���������$�������$�������������%� ��������#���������"��$���)��4���+����&

������(��������

������ ��%�%� +"��)��%� +���"�� ��� ���� ������������������������� ����� �� �$��!%�� �� �� ���������+�������������� ����(������ ��������!�� ������"�

�����������! �� ���������$���"��������"�������"�!������� � �� ������ �� ���� � ���$����� ��� ��#�������(�� �$ ����������������)���������,��:�%�� ��� ������� �������������$����"���������������#����!�� �� ����������������$��!��� �!���� �����#������"���� ����$�������'#���� �����"���%8��.�������������� �$� ����� ������ ������ ��

� �!��� ��� ��#���"��������������#��'��7� ���������,��56)��������� ,��: �����#����� �������� �� ����# �����#"��� �� �������� ��������%�)�(��� ������� � �� �� �� ��� �� � �� ����� �#���� (������� �� ������!���� �������������� �� ���� ����%

������� ��� ��������������� ���� ���� ����� ��� �������������

4��������������#����!��"����1������� ����� ��$� ��*$���$�����"���� ��$��!����������� ��$��!��#"�� ��!���� �� ��!�������� ����$�"����!�� �� ��*$�������@��%� :�%� ��#���� $���� � �����!�� � �� � ���� ������� "������! �� � $��!��� ���� � ��*$���$���!���� ������������%�� �����"�������#���������@��%�0������������$���� � �� L��"���� �$� � ���$��M%�� �� ��+� ������������������ "��� ���������� ��������(�����������"���

(����/������������� ����� �������������� �������������� �����

Page 11: Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further ...Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further characterisation of the spatial, temporal and depth variations

����������� ������������ � ��� ����� ������ ��� ������������ �� ��� ������� �������� ��������� �����

��

(����0�����!� �������� �������� ��������������������������� �������������������������������� ����������� ��������������� �

Page 12: Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further ...Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further characterisation of the spatial, temporal and depth variations

�� ������ ���� ����� �� ����� ���� �������� ��� ������� ���� !��� "� ���� ��� #��$��� ��� ��%� ��������

��

� �� ������$��!��� � ��"� � � �� $����������6� �������+##������� ��������(����#�������������$� ����� ������ ���� !�� �� � �� ��� %� � �� #�� ��������� ���� �����!������ "��!����#������������1����� �� ����������� "�������! �� �!�����������#�����$������������!����%+���������� �$��/��� ������ �� ���� �����������������!�������@��%�0���!�� �� ������#������������+��4���)����&

�����"�������!�������$�� ��/"����

��!���� ��&���(����@�� ������� �����"����!����� ���%�� �� ����� ��������+�� ��2�� � �!��� � ���� �������� $���� � �� ��!����� ��!������ �� ����������������������������� "��"#�������$��� ����$�"���!�� � � �����!�� %�� ���/��� ������� � �������� �$� � ����!�� �!������������� ���$�� ���$������ ��������$��#����� �� ������� ��� � �� �$� � �� �� ��� ��� "������� � �� �����������$�! �� �!����(����(�� ��%)���������������������������!�������� �!���

�����(���� "�$���� ������� �@��%� 0�%������ �������� ���� �!�������$����(������%�9���������"���"����������

��!��������� ��������� "������������� ��$�������#��� �$� � �� ��� ���� �@��%� 0�%� ������"�� �������� �� ����������� ���+%�� �� ��������I+���4�I+�� �� "��$"��$���������������.��� ������#�������������������!������$������$��I��!�������������(�"������������ ���#��� ������ �� ���"�!����%�*�� !�� � � �� �/����������� � �� ����� ���#����� �� � �� ��� "������!��� ���������"��� �� ������ ���� �� ��� �"�� ��� ��������� ������"����� �����������������������$�� ����������%� ��� ������� �� ��$��!�� ���������$�� ������$��

������#������!�������������!�� ����.����(�����%�% �� ���+��4����������#������!�����%�� ��� ������ ��� ������� �!�(���� #�� ��� ��$������� ��$$�����#"�������� ����������� %�� ����������� �����������!�� ��� ����� �����1�����������$��������$�� ��(���� ��������� ��#��������$�$�"(�����(�����#��������#����$�� ��������� ��������$�! �� ���� ����#���������������" .�"�$���$��!%

(����1��"��� ����!���������������������� ������������������������

Page 13: Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further ...Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further characterisation of the spatial, temporal and depth variations

����������� ������������ � ��� ����� ������ ��� ������������ �� ��� ������� �������� ��������� �����

���

�������� ������ �� ����������� �

��� � ��� �� ��� �� �

����������������� ��� �� ��� �� ��� � ��� � ��� � �

����������� � ��� � ��� ��� ���� �� �

����� �!��� ��"� ���"� �� ��"� �� ��"� ��"� � ��

���"�!���. ����� $���"����!�� �������� �� ������$��!�����#���"�������+�#��$����%������������ ���(������ � �� ��� ���� � �!��� � �� � �� ���#��� �������"�������#������ ������#���$���"���%�E�����������" .(������$"����� �� /������!���� ���� ����� �� ����� �"����#���������� ���!������#�$���"���%�� ��� ���!����#���$�� �� �����1���#����������������$� �� ���$���"�����!�� �����?�����'#������ �����#!����������������+�����+���������������(�� ��������������������!������,� ����#� ��@��%�,��%���!�(����� ��� ���!����#�����$� �� �����1�� �(���%�� ����#� ���! �� ���� ����#��������/���$��!�#� ��!����������$$%)�� ����������������"����� (������ ������#�������

� �� $���"���� B"�$��� "�� !���� ��(���� !��������������� ��� $��� � ���� �@��%� ,,�%� � ��!���� ��(���� (��������������!�� ����������� ����� ���%�� ���!��� �� ���� �� !������ ��$������� �������� ��$��%� � ���$�"��"����� ��$���� � �� � ���� ��� ���(�� ��� ���� ����� ������ � �����"�!�������������� �� � �����(�� �������$����� �� �� ���#�����$�� ����� ������!���� ��(����� ������%�� �� �� ����$�"��"�������!������(�����"�������� ��"##��� ��� �����! �������"�!������(������ ���#���� $����!��� �� � �� ����������� ��� ����%�� ���!��� ���#��� �� (����� ��������! ����!���� ��(���� ��� ���!��� �!����������� ���%�&���$�� �����#�(����� ����� ��� ����� �E2� 5��!�� ����"���� ������! ����� ����� ���!� ���� ��%�%� 8���� ����� ������ �"���� �(���$������#���������!������@��%�,,�%

��������������������������������� �������<��� ��������#� ���#����!���������������"����#"�#�������# ��������������$�� �����#� ��� �����8�����E2����E2�5%�� �� �������������#� � ��� ���� ����-���: ����#��� �� � �� ��� ���� ��(����!�� � � ��*$��������!���"�����$������#����%�3������(������� �� ��� �����!�����"��,����$������-���>5���$���8������>�%����$���E2����E2�5�!�������%�@��!���!������"��� �� ���� ��� -���!������������ �� ��� ����$�����$���"��� �(�� ��������!������(��%��������� ��� ��� #������� �� @��%� ,���! ���� ���� ���

��#�������#���������� ����#��$��� ���# %�<�#� ���#���!���� ���������� $���� �(�� � �� $���"���� �� �������� ����# ����������%��� ���#���#�� �����#����������'�"���$�!�����$������$$�����$���"�����"�����"#!���!���� ���$��!�$����� �����#���$���"���%�� ����+��������������$�������(������#�������������� ���"� ���!�����#"�#������ ����� ���#� ���#�����@��%�,������#�������$���E2 ����������� ��� ������ ����!�� �������"���� ��!����$���� ���!�$���"����� �� ��� ����� ������$�����#����$������������������#��?�������%�� ���������$$���������� ����"�!���� � �������� ��!��� � �� ��$$����� ��� ����

������� �

*���������$� ��� �����$�����%:������-:�������#� �!�������������� �� �����1��$�� ��*$���$������ �����@��%����$���� ��"##��� ���#�����!� ��� � ��(����� ������ �)��������,��:�%� �� ��� ,�%�*��� ��� ����� ���"�1� ���"�!������������� �$� ��#� � ��� ������� �� � �� ��� ���%� � � ��� ����� ��� ���"#��� �������� ��� ������� �� � ���� ���N�"##������#������������� ��������$�� ��$���������,>5������� ������$�"(������-��������������(��������#���9��,>������!������#����8��,>������������� ����!����$�����(����� ������ ��� �������� ��$��.������������ ���$�"�����$�� ���$��������!�� ��E2�,>5�%�*��"(����(�����"#����:�����#� ���������$$��!����#��������� ���� ! ����E2� ,� ��E2� �� !���� �������%�� ���� ���# ��� ����� �8�� ���E2����E25��!���� �������� ��� ��#� �� �$�% -� ��������� �����#� ���$��% � ��� �����#�� ���!� �����#� %���# ���������������� �����#� ��� �����!�����#�����

��� �!���� �����"�!�������"��������������$���"���%���#���"�������+�(�����!�� ���#� � �2"�1���������6� ��������,��������������� �� ��������$�������������������$�$��!���� ���������!�� ��������������� ��!��� ���!� �� ���#� $���"���� �@��%� ,��%� � �� ������� �$

���������#���$��%�!��$����������������$��&�%����'��'$����

Page 14: Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further ...Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further characterisation of the spatial, temporal and depth variations

�� ������ ���� ����� �� ����� ���� �������� ��� ������� ���� !��� "� ���� ��� #��$��� ��� ��%� ��������

���

6m (60%)

11m (15%)

31m (25%)34m

pumping

not pumping

cooler waterlower ECfluid entry

25%

40%

water inflow and % contribution when pumped

weatheredmudstone

wrapped trace

mudstone

Plynlimon borehole VB 3

Log datum is casing top (0.15maGL) SWL: 0.95mbd.Water struck at 1.3, 3.4-4, 4-4.3, 5.9, 6.2m . Borehole pumped Q=18m3/h, PWL:1.2mbd.TEMP of discharge was 7.7C,

Depth

(metres)

Caliper

(mm)85 110

Penetration rate

(mins/m)0 30 Lith

olo

gy V

b3

Focused RES

(ohm.m)100 350

Gamma ray

(cps)50 100

Fluid TEMP 15/6/95

(DegC)8.4 9.2

Fluid TEMPQ 15/6/95

8.4 9.2

Fluid EC25

(15/6/95)300 450

Fluid ECQ 25

(uS/cm)300 450

Flowmeter

(%)0 100

0

-5

-10

-15

-20

-25

-30

-35

-40

-45

(����)2������� �������!���������������������������#���� �������������� ��!���������������!�$���%��������!�$��!�%��������!� ���������������$&�����'("�%����� ������������������������������$&�����(�)*%�

(����))������������� ���� ������������������ ������������� ��������������+������������!������������ ��� �������������������� ���

! �� � �� ��� ���#������$$���������� �����������#���$� ������!�� ����%� 9������������� ��� ����� � �!��� ������� �� � ��������������$��/�����������!�� ��#� %���� ������+����"�!�������"�������� �� ��� ������ � ��(����� ������!�� � �� �������������$�+��4����+&

�%�=�����"�������������!������!���� ��"##��

���#�� ��� ���� "������1 ������������� ��(����� ���������!������#�� ��� ����%��"�# ������� ���� ��� ���!��"� ���!������ ��(����� ������ ��� ����%�� �����"�!����� ��� ����E2��� �� ��!�+��������������C-����������������#�����$��"�$���!�����������������%�9�������1���� ��� ��������#��������� ����#��������$$��������%

Page 15: Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further ...Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further characterisation of the spatial, temporal and depth variations

����������� ������������ � ��� ����� ������ ��� ������������ �� ��� ������� �������� ��������� �����

���

(����)*���������������������������� ����� �������������� ���!��$���������������������� ������������,�-� %���������������� �

Page 16: Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further ...Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further characterisation of the spatial, temporal and depth variations

�� ������ ���� ����� �� ����� ���� �������� ��� ������� ���� !��� "� ���� ��� #��$��� ��� ��%� ��������

���

����� ������� ����������� ���� (����� �� � �� ���# ��� ���� ���"�!����%�� ���� �� � �� (����� ������ � �� ���������������$�@����4���$���������������"�����������%�9�������������� ���������������"����2��9��2���2��+���)�������O� ��2��!���� �� ��� �� � �� (���� ������ ���"�!����%� � �� ��!��� ���#�� ��� ���� 8�� �������� �� ���8����2���!������ �� ���)����&�����!���#�%

!���������������������� ������������������"�!����� �������������"����� ��� ���! ��� ���������#��������������#� ��$� ��� ������@��%�,5%� �� � ���!� ��� ����� ���#����� � !����� ���� �$���#���"���� �� �����#� ��� �������!������������"��%9�� ��� ���!����"�!������#����������!�� ���#� ��@��%,5�� �� ��� ��� �'��� �� ��"�� ,�� �%� � ���� ������������#�����������������������������!�� ���#� %8�������������(����'�����<&�����"�������� �!���� �� ��� ���!����"�!�����(�����$�����'�������������"�������������<&�C��%,��������%�� �����#������"�!������� ��<&������������C� �%,���� ���� �� #����#������ �$$������ ����'���������#��� �������$����������������$������ ��� ����!�����!�������"���%� �������������+�!�� ���#� ������$����������������

��������/���������������������"����)��+��A��4�%�+&

�� ����%��"�# �����+��� �!�(���� � �!���������

(�������#��������� ���� �!�� ���#� ��@��%�,5�%�� ���&�I

+����������� ��(����� ������ ��� ������������������ �����(�������$������ �"� ���������1����� ��������&

�.���"����

�����"��������������$�����!�������%�� �� �� ����&

���"�!����� �� �� ��&�I+������������������������

��"�����$��&����������1����$�����'�������$�#��������� �

�!������ ���%<�#� �(�������!��������$�"��$���� �������������

�������N�@����4�!������������ �� ������ �����#�����"�!����� �"�� ��� � ���� ���" ������ "���� �������"������������%�� ����(����"����#����� �������� �������� ��� � ��� �����!���� $�"�� ��� �� ��������!�� � ��1���$���"��#����#�����6�� ����������������"�!������� �������� ����(������ �������%�� ���������������*���2��+��� +"�� 8� ��O� ������ ��� �� �� ��� �� � �� � ���!���"�!��������$����������������� ��������"�������������������������� �"� �)����+����������!�� ���#� %*�����������������$�� ����������������!�� �4���#����� �����"���(��������"�����$�4��'� ����'������������� ��� ���"����$�� ��� ��������������%��������������"� ���2��8��������! �� ����������������������������$� ��������� ������ ��� �� ���� �� � �� ���#� ��� ����� ����������������!����� ���(���$���+����2%��� �"�������� � ���� ��� �������� � ������ ��$$������

��!���� �� ��� �������� ��"##������#������!������#����

(����� ������%�� ���� �!��� ��� ���������� �����$$��������� ������������$�� �� �����1��� ��� ������������������� ��$$����� ��� � �� ��$$����� ���� ������ #��������� ���#����(���� � ����� ��������%�� �����"�!���� �� � ����#� ��� ����� ��� �������� �� � �� �$� ���#��� $���"���� "����'���!�� �� ���!���$���"�������"������ ��#"�#����#���%�9�������1����� �����#������"�!�������� ��������� �� � ���!��� $���"���� �� � �� �#�� ��� �����! �� � � ��� ���� ��� ��� #"�#���� � "�� ��������� � �� � ���!$���"���%�� ��� ���!��� ��� ������� ���$�����#��(���� ������ ����������� �$� � �� � ���!� ���"�!���� � � ��#� ��#���%�� �� ����#���"����$����������<��!�� ���#� ��� ��� ���!� ��� ������������ �����#������� ����'�� ��!�����$$�����$���"�����"�����(���������� �����#��� ��� �� � �� ���"�!���� �� ��$$����� ��#� �%����#���(���������� ����������� ��#���� �� ��� ���$�� ������� ����%

"������������������������������#�������� ��� ���!� ��� �����!���������������� ���$��������������������#����(������%�� ������������!�� �!�����(��� ��� �@��%� ,,�� � �!� � �� � �� ���"�!����� ���#���������������$����#"��%�� �����������$��B"������������!����������� �����"�������(��"���������(��� "��������!��1� ��� �!�� �����#��������(�����#����� ����!������#����������� ������-�%������������������� �!���@���%�,-���,������!�� �������$��!���� �*$���$��%� ��� ���!����"�!�����(�����$����������������� ���

�������@��%�,-��!�� �� �������$��� ��!���#���"���� � �!�������� �%�� ������������(��������"���������������!����� ����!������#�����(����� �������������##����� � �� ��������������%�� ��"##������#�� ��� ����� ����,�����5������������ ��������$�� ��$������������� (����!)���+���������������� �"� �������������������� ��� ��� ��� �����%�2��� �������,���%:�����#� ��� �!�����������������+��$����� �� �� ������$���#������#�� ����$��������� �������������������+���������� �� �� ����"���!�������$���������(������$���.������� ��$����������%��!�(���� � �� +�� ����������� ��� �������� ��#�����#���������$��%� �� �� ����"�!�����&

�� ���������������� �� � �

��!�������������������#�� ��� ��������������$�������� ������#�������#����"����� ��� �����9������8���%��� ����&

��!��#��������� �����"�!������"���� ��$��!

����������@��%�,������#������ �����1��� ���� ���$����"���%�+�����������$�+��4���A�������1�����������)I+��������� �� ������"�������"�������������$������1.����(��� �#"�%���!�(������� �$� � �� ���"�!����� �!��"� ��������(������������"���� ���������(�������%� �����#����(�������������� ��� ��������� ����$$����

Page 17: Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further ...Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further characterisation of the spatial, temporal and depth variations

����������� ������������ � ��� ����� ������ ��� ������������ �� ��� ������� �������� ��������� �����

���

(����./������������������������ ������������������� ������������� ������������� ����������!��� ���������������

Page 18: Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further ...Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further characterisation of the spatial, temporal and depth variations

�� ������ ���� ����� �� ����� ���� �������� ��� ������� ���� !��� "� ���� ��� #��$��� ��� ��%� ��������

���

���#����� ��� ��$��� ������� � �� ������� ��� ���#��� �������������'�������� �����"�!������������)����,��:6)���������,��: �%�� �����#����(�� ������������#��� �� �"�� �����'��� �$� ���"�!���� $���� ��������� � ���!$���"����! �������"�!���� �������#�����$$������������ ���%�=������������$�����!�#��?����������#������(��"��$���"����� �!�����������#����(�������#��(����������"##����$���� �������"������ �����������-�%

� ����� � ��!��� � �$� ����� ������ ��� $���� � �� =��������� ����� �� �� ��� ����� �� � ������ �����(���� ���#��"#��� ��� ����� ����� �#���� �� ���#���� (������! �� � �� �� ����#������ �� � �� ����'�� �$� (������� �����# ����� �#"������������� ���"������������������!�� ������ ���%�9����� ��� ��������$�� ��#��(��"�����#������(������������"�!�����)���������,��:����� $"������$� � �� ��#���� ��� �B"���"������ ��� ������#�����6�� ���$����������"��� ���1�������#���� ����������������#�������! �� ��1��"#����� ������� ��������������!������������%

(����),��'���� ���� ��������������������� ������������� ������������������������������������������� ������������������� �������������� ��������������������������������������������� �������&�!��..�

�#���� (������� �� � �� ����� �������� �$�!����� ���'#������ �� ���#���� ��� ��������� ����� �� !���� �� ��(�����������"�������."���������# ������#"��%�*����������$� � �������!�������$� ���#����(�������� ���������� �� ��������� � �� ���#���� �$� ��� ����� ���(��������� ��%�*�� �"� � "�1���#���������������� "��$"�� �� #��������� � ���� � ��� �$��� #��(���� �������$������� �� ��"�� $��!� #��������� ��� � �� ����.������(��(��%� 9�� ���� � ���$����� �������� ��� (�� ����� �� �����"���� ��� �� 1�!������ �$� ��� ���� $"��������$��!�#� !��%

������������������������ ���� � ��

������ ����������� ���

������!����� ��#������ � "�1��� ��#��6� � �� � ���������#������� � �� ��.#���"��� �$� � ������ ��������� $��!.#� !����������������������'���!�� ��� ����� ���%)�"������"������ ���$��������������$������������ � ��������$� � ��!���� $������� ���� � ��"� � ��� � �������� ��%�+��#������������� ��"�����#�����" .�"�$��$��!#� ���(��(�����������! �� ��������$��� ��$��!�������%

Page 19: Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further ...Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further characterisation of the spatial, temporal and depth variations

����������� ������������ � ��� ����� ������ ��� ������������ �� ��� ������� �������� ��������� �����

���

� �� ��$��!� ��#���� �$� � ��*$���$��� �@��%� 0�������������$����� ������!����� ������������� ������6�� ���/�������������"�������������!���������(�������$�(�� ��������"�"���������#"������� �������%� ������ ���� �� �����+��� � �� ��!����� �������� ��1����"�� ��� � ����� "���� $���� ������ ����� ����� ��� ��� ����$������� �� � �� ����������� �$� ������� ���"���%�� �� ������ �� ���������������$��������������#������ �������"�����I����������������%�*�� �"� �� �������$$����� �$� �����1� �������� (�� ��� #��(��"���� ��������������/���$��������#����(��������� ���� �����"������������� ��/"������$�� ��� �����$�� ��&���(���@���� �����"����!����6�� �������������� "��#�������@��

���! �� ����'#���� �� �� ����&

����!�����

�� ������"���%� ��� ����������������!�� �$��!��������������

� ��$�"��������!������� ��� ����� �!���� ����'����"����(���� ��� � ��#����� #������%� ��!� � ���� ���"�� �� ��� ���������� �!�(�������#������"��������� ��"����$��1� �$� ����� �#���� ��%�+��#������ �$� ��$��!� ������� $��!� !����� $���� ������ � �� �$��� ��3����� ������@��%������������ ���#����#������$�������

(����)-��'���� ���� ��������������������� ������������� ������������������������������������������� ������������������� � ������������� ��������������������������������������������� �������&�!��..�

�������� ��� �� "���� �%�%� � �� � ��#�����������(��� ����� ���#����(��������"���� ��$��!��������!�#��� ��� ���'����$���$$�����!������"�����(���%�� ����(�������$� ��������!��1�����$�� ����� ������#�������������������� � (��"�������������������1���������������������"� ������������#����������������$������ � (��"��� �����������%�@"�� �����������#����������������� ��#���� (�� ������ �$� ��.��� ��� ���#��������� ��B"������� $��� �����������'���������� �� ���! �� ���!���������������#�������������$����������������$$�������� �����������%� ��� ������������$�#���������.��� ������B"����

������� ��� ��"��� �$� ��� �� ���$"�� ��#���6"$���"������$�!�������(�� ������#����(��������� ���������$�� ��*$���$������ �����! ���������!��1!���������������#���$������"�����"� ���*���7�����������,�0����+���7���������=��������,�00�����).�#������)������������-�%����(������%��,��:�������� ��*)+��#��(�����!�� � � ������$� $������ ���� �� � ���$��$���������� ��� ����!������!���� ���� ���������������$�=������%�� �������#���!��������@��%�5�� �� ��� ��� ������� (������� �����$������ �� ������ �� � �� ��$$������

Page 20: Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further ...Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further characterisation of the spatial, temporal and depth variations

�� ������ ���� ����� �� ����� ���� �������� ��� ������� ���� !��� "� ���� ��� #��$��� ��� ��%� ��������

���

��!����������#��6�� �����������������$��!�������������$$��"��� ��� ��� ��� � �� # ������ ��� � ���������� ��"� �$"�� ���!��1������B"����%�� ��#��������$� �� �*���<&+�����������"�����������(��������������#����������$�����������������$��!��������� "��� ����1��$��#�������1��������$$��"���������� "���� ��� ������� ���������� �#���$��� ����� #��������%� )�(��� ������� ���"���������������� ����������������������������� ���� �� ��� ��� ����$�"����� ��������%� �� ���"�!���� ��� ��#� ��� "���� � #���"��� �$� � �

� ������ (�������!�� �� � �� ��� ���%�� �� � ���!���"�!���������$���!���+����(���#�!�� �� �������!�����%�� ������������� ������(�������!�� ���#� ���� ������������ �$���� ���"����� ��#������� � ����! �� ��#�������������!�� ����������������+������4���8���2�����������(���$�������!�������� �����#���$���"���%�� ����#��� !����� ��� ���� ����� ���"����� !�� � �� ������������� �$� � ���� �������� �@���4�� � �� ��������� ����"�������"������������%�9���������� ����!�#�������$� � ��� ���!����"�!����� ��� ��$������� �� �� ����������� �$� ����� ��������! �� � ���������� ���"���������������������%�%�*���2��%�� ��� ���!� �����1�������.�$$� ������� ��� ����� "�� � ���!�$���"��������#������� ��������$��!.#� �$������"�!������������$� �����$��!� �������%�� �� �������� ����$�"(�� ���������� �������$��� ��!����<��!����� �� � �������%� �����#����"�!��������#�� ��������(��������� �� ���<�����������"����� "��� ��� ������������#������(�� ����%�%� ���#���8�� ��E2� ��� ������ @��%� ,��� ������ � ���� ���%���#����(���������!����� �������� (�� �������

�� ����� ��� ����� "��� �� � ������� ��������� ��$$����$���"��� ��������� #���������'����1��� ��� ��$$��"��� ������#�����"� �#�����%�)�(��� ��������������(������ ��� ������������$����"�!�������#����������� ����� ���%

������������������������ ������ ��� ����

� ���������$�������(������"�������#����������(����$������ ����� �� ��� � �� �" /�����$� ��� ����(��� � ��#��$�!�������%�+�� �������� ����� (����������� ���#�������$�����# ������#"��� "��� ���������$��������"�������������#�� ������%�9�����"�����! �� �����������"�����������(���$����� ��� ���!��������#����"�����! ���������� ! ���� !�� ����� ��� ������ ��� $���� �����1���"�!����! ����!�� ����� ��� �$��� ����� ������ "�! ����(��"�����$��������!������������������������ ��"� � �� ��%<��$�� ��#������ �� � ��*$�� �$��� ��*$�� ����

��� ���������$��������#���������� ��"�������������������� ��#���"����$�� ������!�� ������� ��������

#����������(���� ��#���,� ��������������� �������������%9�������1����� ��$$��������� ��� ����� ��!�� �����$� ������ � ��"� � ����� ����$������ �� � ��� ��� ��$������� � �� ���*�� ����������� �� � �� ��(���#���� �$������'����(��#��?����������� ��$�����%�� ���#����(�������� ����� ��#�� �� ��(���#����� $���� #���� �� � �� "##����� �����#��?������$���������������#��������������!������(����� �������� (����(�����������������$$�������������� ���������@��%�5�%�� �����������#������������!�� ��!� �������������������� �� �<&+���*�����$����� ��"�����(���"����$�� �� �����1����������������������� �� � �������� �� � �� ��1� �$� �� ����������%��!�(���� �#"��� �$�)��4�� ��+�� #����"����� �� � �#��?���������������� �����(������������������#���!�� �� �������(��(���������+�%�4��� �������"������$�� �����������"������� ������������#��#�������$�)��4���������(���$����!�� ������! ������ �� "�1��$+� ��� ����(��� $����������!�� ����%�� �� ����� ������������ �� ���*���#���!�������'� �� ���� "����!��4���)���+�� �� ��#��?������������� ���"� ��$�� ������#���� �� �������(��� �������(����� ��%� �� �&�I+�� ����� ��� ���� �� ��� � � � �� �� "�1

#����#������ "������������$$��"����������#�����"�������1��$� �������� 1�!������ �$� ���� ��#������� �� ����# ����#���"�����#"��%���������!�� ������������������� ��� �������#��������$�!�� �������� ����������������$������������������� ����.�'� ������������(��(���������.���� �#"��� ���"�� ��� ,��� �%� 9#"��� �$���� ����������������"��������������������2�������#��������������$�!�� ������������� "��� ��$��.�������"���$�� �� ������������1��������$$��"��������������#���$���������%�*�� �"� �� ���������������!�������#������� �#���"�����$�����"���!�� ������� ��������$������!���� �� �� � ������� ����� "���� �$� ���"���� �� ��� ������ $��!�������� �� ���B"���������� ��������,��:�����,�%� ��������!����������������������#����(��������

!�� ������@���%�����0�%�8������$$���������������!���� �������� ��!���� ����(���$����������� ���/����3��"$����������� ������@��%������������������ ���$$������$����# �������(���������$$������������"�������(#����#�����%�� ����.�����������$����������������@��%� ��� �� ������I������� ������ ��#��� ��������(���������!�� �������(���"������$$�����$��!��������%4"� ��$�� ���#����(������������$��������$�#��(��"�

= .K���������(������#����"�������� ��3���E�����! ���� ��������$��!��#������ ��"� ��������������������!��������������#���������������� ��������� ��%�9�� �$����������� ������� ��*$������������������� �� ��+������������� �� ��*$���$��%�� ���!��� �"� ��#��(��"����� ��� ������(���$��������!���� "����������#���� ��� �!�� ���"� ��$�� ��+��������(���$�����������

Page 21: Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further ...Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further characterisation of the spatial, temporal and depth variations

����������� ������������ � ��� ����� ������ ��� ������������ �� ��� ������� �������� ��������� �����

��

!�� ������! �� ���� ���������������� �������� ��� ���$��%�� ������� �� �� ���+���#�� "���"� �����*����� �������6�� �������'#���� �� ������$�$�� ���� ����������#����� ����#���������� ��������������$����+���#��2�"�����,��:�%� ������������������ ���"����@��%�0������������������

��$$���������!�� ���������� ����� ���%�7������"� �� ��I+� ��4�I+� ������� � � ��� $���� ��$��.�������� ��� !�� ����.�������� ��"����� $"�� ����!�����%�� �� ������� � ��� �� � �������� �$� �����!��������"�����!����!�� ��� ����$�����$�� ���$���$�����! �� ��"�������� ����(����� ��������������������� ������"���$���� ���������%�� ��������$������ ��� � �� ���)I+�������%�� ������������"�������� ��/"���� ��!���� ��@����!������ �����"#�������$�! �� � �� �����1� $����� ��� ���#����� ����� ! ����� � ��!������ ����!��������� $���"���� �� ����� #�����%� ���'�������$�#������#���"�����������! �� ��'#����� ���!���#����� �� ����&����������������&�I+��������!�������$�� ��/"����%�� �������������$���"������������"����#������������!�����$�������������� ���!��� #���� �$� � ���$��� ��� ���%� � �� ��� � ��"�����������!����#���������"����N�$��������� ���#"������ �� ������ ���"�� ���� � �� ���� � �$� � �� ��� ���� ����������� ��(���������!�� ����������������������������������!�����%� ���������(������������ ���� ����� ��������!���

$�"�� �� � �� ���"�!������ �� � �� ������ �$� ���"���������������� �������(��#��#��������$��/������"����@���%�,����,5�%�*�� �"� ���������������������� (� ��������$����"�!��������� ��������������������/��� �� ����� �������� ������� � �� � �� ���#������"�!���������"� �������� �� ��� ���!����"�!����%4���$�� ��� ���!����"�!�������������������� ��������!��������� ����#�� �����#������(������"��!����%� ��� ��� ��$������ �� � �� ���#���� �$� � �� � ���!���"�!����������$����(���%4"� ��$�� ������������ ���������� ���!����"�!����

�� ��� �"�������� �� � �� ���#� ���"�!����� �!�� ���������"� �����������%�� �������#���!������� �� ���+��)��A���4����!������������$���������������������@���%�,�>,5�%�� ���������$�� ���'������ �(�� ����$��.����(�������"����4����A������1������� ��$���� �� ��1��!��$�� �������������������#����(���%�� ���'����)��"#���� �"�� �!����� ������# ���������� "������� ��$�����������"����$� $����#����� $������.�'� �������%� � �� �� � �&

�� �"#� ��� �0� ��� ����� �� �&

�I+�

����������� �� ����� ���"�!����� ��� �(������ �$��������"������$��%�� ��#��������$� "���$��� ��#��������'�������#�������@��

������"����#����� ���������1���

��"����$���� ����'������&�����"��� ���1���������"�

����������$��������������#������%� ���������$�+������"#������ ����� �� ���

����$�������� ����� ��6���������#��������!���� �� �����1��'��#�� �� ���� �$� (��������������� �� ��� �� ���"�������� � �� � �� ������ ������� ����� ��� ���1��� ����� ��� $���� ����� ��"��� �$� �������� � ��� ��� �$���"���� ��� �� � �� ���1�����'� �3 ���� ��� ��� ���,�%�� ��#���1��������$��������������"�����1���� ���$��� ���������� �������(��! �����������������������#���%+���"�����#������������������ �� ��������������� ������� �����!����� �$� =�������! ���� ������� ��� ���%*�� �"� �+����+&

����������������(���� �� ���%�%

�+&��"#����-�0������������ ��(����� ������ ��� ������� �#�������!����#�������!����� "$$����� �����������%�:%-�� ��������� ��#���� �$� "$$����� �� ��������������%�*����������"��������������������!�� ���������#������� �������,����%

�� ���� ����������� �������� ������

� � ������

=��(��"����"�������������� ������������������� ��������$���"�!���� �� ������ $��!� �������� �� � ��=��������� ������)���������,��:6�� ��������,��:�%������������������������'����$������!��������#���"���� ����.��� ������#����������B"����� "��� ����$���������'#������� �$� � �� ����� ������ � ������������ �$� � �� �����!����%��!��������"��������!�� �� ������������"������$��� ����� �������N����,���� ��������#����������(��(�����"������%�%�+���2��

������������#������(������#������#���������(������$��� ��#����� � �� � ����!����"� �������� �� ����� ����������#�� ����$�������%

������� ��$��!�� ��������!���$���������1����� �� ��������!������)���������,��: �%

� �� �� ��� �1�������� ��*)+� �)��� ��� ��� ,��:��� �������!���� ��$��!���#������ ��� ����������"����!���� �����!���%�������� ��"������$����"�!�������������� �� ���!�� ���� ���#��'� ��� �������� ��.��� ���� ��� ��B"��$�����"�!�����#"����)���������,��:6�������)����,��:�%� ����#������#������������!����+����� ��=������

�" .��� ����� �7������� ��=�������� ,�006�)��� �7������� ,�����!�� ���� ��$$��"��� ��� �'#��� �� $��!#� �� ��"� �#��?������������������#����$�� �� �� ���(�� ������# �����+���#"���!���"� ������� �� ��$�"����� ���������7���������=��������,�00�%�4�'����$������!���!�� � �(��� !���� !�"��� ���(�� ���� ��� ������� � �� +�$�"��"�������� ��������%�*���"����$��� ��������#���������������#�#������ ��3������ ���� ���1�� �������,������������� ����"���� �� �$��!���"� ��$�� ��$��!�!��#��.

Page 22: Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further ...Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further characterisation of the spatial, temporal and depth variations

�� ������ ���� ����� �� ����� ���� �������� ��� ������� ���� !��� "� ���� ��� #��$��� ��� ��%� ��������

��

�(�����%�%�����(���$������$���! �� �$����#��������� ���(�� ���� ��"����%�� ��� ��#����� � �� � �� ��"���� �$� � ���!���!��!������'���������(���$��������!�� �����$���������%�3 ���� � ���!������'��� ��"������� �� �� �����F���"�!���G���������������" .�"�$������������"����� �� ����������� �%�%� �� ���#��� ����� !���� ��� �����1���"�!���%� ��#��������$����"�!��������� ��� ����������������

�����1���� ���(������$������(�����"�!��������"������ $���"���� � �!�� � �� � �� ��� ���� ��� ��� �����%� ���$����� �����1� ���"�!�����"��� �� ���������� ���� �������� ����%�� �� ����� ���������$���� ������"�!������������� ��� ��������������$���������"�������������� �� ���� ���� ������������ �"� �� ���������(���#�!�� � � ���!� ���"�!����%�� �� �� � ��+� ����"����������������� �����#������"�!������ �!�� �� ���������������� �#"��� ��� � ����������(���"��� ��$��!���������%���!�(����� �� �� � ����$�"������ ��� ����� ������� � �� � ������ #��(���� ������� "���#�������#"������������� ���!����"�!������������%� ��� ���������$�� ��� ���!����"�!�����(�����$���

������!�� � �� �*�����������1����!�� ���!�*�����(�����"� ��$�� �������$�� ��������$�"����������!����%�� ������ ������ ���"�!����� ��� ������� ��� ����� !��������������������$"�� ����������$����� ��#���"�����"���#���������� ��"� �� �������%�� ������������(�����������"�!���� � ��������!�� ���#� � �� ��� ��� #���� ��� � � ��$��!�!����� ��� ����(��� $�������#��� $���"����! ����"�!���� ��(���� ��� ��!� �� $���� �����$��!�!��������(���$����� ���!�$���"����! ��!������(������� �� %*�� �"� � � �������'#���������$� � ��� �������������$������!����� "���� ��$$����� $��!� ��������� ��� ����� �����"�� $��� � �� (���� �� � �����$��!�*�� �� <&+������������ ��#���� �$� � �� =������� �����%� � ���#���'���������� ����������������'#���� ��$��!#� ���#�����������(������������ �������!����� �������%� ���#����(��������� ��$��!�� ���������$�� ��*$�

�$��� �@��%� 0�� ������� � �� � �� � �������� �$� � �� ��"���� ��������� ����������� ��$�� ����� ���%�� ��������������(�������$����������$$���������� �������%�4���$� ����������� ���!����"�!������#�����(���#�������������� ��!�����$��������#������"�!������=�#��� #���� �@��%� ,���� "�� � ��� ��� �$$���� $���� �����!����! �� �����"����������������������������$��������!������� ��������%�� �������������"�!�������� �!�� ��������"�!���� � �������� ������� ��� � �� ���� �� � �� ��(��� ��!���� �� ��!�������$"�� �����!�������� ����!�� �� ��� ����������%� � �� #�� ����� �$� ��#������"�!�������#�� ��� ��������#����������#������� "���������1����� ����������"������"�!��������#��������� �� ���!����$���"�����@��%�,5�%�4��������������"����$�� �

� ���!�$���"����������� ����� ��������� ���$�������B"��������������"� �(���������� ��� ���!�$���"���� �����1%������$� � �� �������� �(������ $��� ��"���� �#"��� ��� � �

�������������$�����"�����������"� ��������+�������I���%� � �� ��#��� �$$���� �$� ��$��� (������� �� � ������(��(���������������+����������!����������������$����������%�4�'���#���������!�� ��� ����� ����"������� �� �� ����$$��������� "$$���� ��(�� ����#"��%�9������$$��"���"��������!�� �"�������������#���������������������! �� ���� ������������"������ ����������� �����1%� ����������#����$�+����������������"�!����� ���� ���� ���(��� �� $������#��?��������!����� �7��������=��������,�00�� "��������(�� ���$���#��?������������ �� ��#������ ������� #��(���� �� #��� ��������"�� ����7��������,����%�������"�� �����#�� ��"������ �����������,�����-�� (��� �!�� ��������!����������������������#��������� ���!����"�!����$����� ����'����$���$��������#������"�!�����!�� �����������$���$��!����������$����#����������� ���?��%� ��##��������������������$$�������#����$�����"��

���'#������$�������������������������$������ ���$"������������� ��#��(����%�� �������#����+�������#�������$�������������������$�!�������� ����� ������������"$$������$�����#���������"��� "�����"�����"� ���*���<&+� ��#��� � ����'��� ��!��� ��.��� ���� ����#������"�����(���%�+����������� ���1����������� ����"�����$����"�������� ����"�����$�� ��!���������$�"����.�����(��(����������"� ���*����<&+%�� �������,��:�����,���"��������� ��� �� �� �(�"����$�*����<&+�� ���'#����� ��� ������ �����$��!���.��'���� ���!���"�!����� ��"� ����������� ������������� ��������$�� ������������$����������������! ����� ��!����� ��������������� ���"�$�����%�%���� ����!������#����$�� ��(������@��%�,,�������� ����#���?�����$�� ����(��%�<�������������"����� �� =������� �� �� ��� ��� ���-�� ������� � ����"�!���� ����������� ��� �� �������� ���(����������#��C������ ��� ���#����������� �*���"����"#!��$��!������� ���%�<��"�����$�*����������� �� ��������"����(����������������(��������� �������� (�� ������ ���"� �����"����6����"� ���������������1����� ��#���$��!����#�������(�����$���$���(���(�����$��!���������%� ��#��������$�����"�!���������(������ �����#�����

(�� ���� �� ��#� ��� �'#��� � �� ##���� ����������� ��!���� �� � (��"���$������(��(�����.�����(��(������������������"������$$�����$��!��������%�� �������$���"(�����(���������#�����$�� ����� �������"1�! "��� ������ �����#���������$���������� "$$����%)�(��� ������� � �� � ���!� �� ��.$���"���� �����1���#��(������������������"� ������#�� �� �� ���(�� �����"��� �#"��� $���� ��$���� ���� ��!� ��"� � �� !�� ��������(���� �� ���"� �����'#���� ���#������#�����$

Page 23: Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further ...Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further characterisation of the spatial, temporal and depth variations

����������� ������������ � ��� ����� ������ ��� ������������ �� ��� ������� �������� ��������� �����

���

� ����� ���������$��%�9�����"��1����� ��� ��� ����$�����.��� ���������#��(������� ����"$$�����������������'#��� ����B"�������#����$$��������� �� �� ���������(�������'#���� ���#������#�������� ����� �������!������� � ����� ������� �����������%�� �������������#����� �� ���$��!�#� !��������/�������$�!�� ������ "��������"��������� �������������������#����$��!������ ���������(�� �����1����"�������#������� ��������%<�������#�����������"������������� ������-6�� �

��� ��� ���-�� ������� � �� � �� ���"�!���� ���#���� ����$����(���������� ��������$��$�!� �"��%�� �����#�����#������ �����(�� �#����������.#����$��!��2�(��������� ,�0��� ���� � �� ��� ��������(�� ��!��1� �$$���"���%� � �� ��� ����� �$� �"����#� � ���(����� ����� ��������"����������# ������������� (�� ��"���� ��� #��(���� � ������ ����#�"�� ������ �$� � �$"��������$� � ����� ���� �@��%�,:�%�� �����(��� ��$��� ������� ���"�!���� $��!� ��� $���� � �� "##��� ���#��

��!����� ��(����� �����%�� ������������������� �� ��������������#���$���"������� �� ��� �������� ��(���� ����������!������#���������"#!��� �������������� ���(��%������������������������ ���"#���$���"����B"�$�� � (��� ��1�� ����� #���� ��� ��� ����%� � � ����� ���������"##������ �����# ��������������@��%�,�����#������ ����������������(������������ ���!���#� ! �� �������� ���������������������"�!���%���!�(���� ���� ��� �� ���� ��"$$������ ��� ��������� � �� $��!� ����$����$�!�����"������� ���������� �������� �������%9������(�������� ���#������ �����(������� �.#���$��!��"����� �����#��������$�F�����G�!����$����� �� �����1�"���� ������ �(���%���!�(������'��� ��� ��1���� ��� (���#��������!�� ����������������������������������$���"������������������(��������$�����"����������%�� ����#��������$�� �����"���$����� ������ ���������$$��"����������������� ���� �������"�B"����������$� ���� ���������� ������� �� � �� #������� �$� $���"���

(����).������������� ����!����������������������� �����0��������� ���������� ������������� ������������� �� ����� �����!����������������������������������

Page 24: Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further ...Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further characterisation of the spatial, temporal and depth variations

�� ������ ���� ����� �� ����� ���� �������� ��� ������� ���� !��� "� ���� ��� #��$��� ��� ��%� ��������

���

�����1� ��� � � �� ������ ��� �������%�� �� #������� �$���"�!������"����"����� ������$�����������������3������ ����������������#������ �����"�!���������1������$���������������#�����$������$��!%�� ��=��������� �������������$��������� �������! �� ���� ���#������������ (�� �������$���� ��� ��������#���$��!%���!�(���� #��������� ���"�!���� ��� $���� � ��/���� �������3��� ��� ���� �������� � ������������������ ��$"��������$�� ������ ���%�9��������� ����������� ��!�������������"�!����!�� ���������$��!������"���$�"'������������#������"��������%

�������� �� #������� �$� � ���(�� �����1� ���"�!���� ������� �!��� ������������� ���������������������$�!���� �����������#���� ����������$������$��!��������%������ ���������$�����������������������"�!���� �!���������������$� ����������������������6�� ����"�� ���1���������"������������$���� ����$"������%��!�(����� �����������������#����#�������$�� �������!�� �� � �� ��� ����� ��#������� $��� � �� ������� ����"�!���%� � �� �#���� (������� �$� ��� ��� ������#������������#������"������������������ "������������ ��� � "��������� �$� $��!� �� ���"��� ������� ��"� �� ����� ���%�� ��� ��������� ����� ��$�� �*$���$����������� ��� ����������I��������������������!������ �����1���� �������(�������� ������ ��$�� ���� ���%

����'#���� ��##���������������� ��!�����$$���������(��(�� �� �.�����(��(�� �"��� �������� ��� ���"�������� � �� � �� $���"���� �����1���� ��#������ � ������� $��!� #� !�� � ��"� � � �� ��� ���%�4�����������!��1����� �!�(������B"����������"�!������(������ �������#����������$����#"����� �������������B"��������"� ��������������������(���%�� �����������1�� ��!��������������"�!�������������$���� ����$��!�#� �������� �������������#������"�������������� ��� �������������� ��(����"$$������ ������"��� � �(�����#������#����� ��� ��$���� ��� ��#�����$� � ���"#����� ���%�� �� ��� �$� � �� ���"�!���� ���� ����� ��� ���� ��� ���� �� � �� ������� ��� ��#� � �� �������� ����� ��� �� �������������������$��!�#� !����$�!���$����� ����� �������� ������ ���������$�� �����"�!���%@���"���� B"�$���� ��� � ������� ���������"�� �+��1����5�� #�������� �!� � ������� ������������ "#����� ����%�� �� =������� ��� ������ ���#���� ��(���������� �$� ������ �� ����"�� ��� #��(���� �'������ �$"������ � ������� ��� � "��������� �$� "#��F��#���� ��G���� ����%

�������������� ��"� �����������$"�����=��$%�+ ������"�� ��$����(���� ���"� � �� � �"� �� #��(�1��� ��(��!%�� �� ##��� ��#" ��� ���!�� � #��������� �$� � ��<�������� �$� � ��2����� �����������"�(��%

(����)/��������������!���� ����!������������� ��, ������������ ��������������������������

Page 25: Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further ...Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further characterisation of the spatial, temporal and depth variations

����������� ������������ � ��� ����� ������ ��� ������������ �� ��� ������� �������� ��������� �����

���

��������"�(��)�* �����+������)�, )����� �-�'����������������%��������� ������������������)���)�����.����

"/'0�� )�# * )���������'����$��������%�1��$ ��'������$���11��1� �� �2������ !��$��� ����� ���� ��1����� 1�/��������(������ ���3����'� ��1��� � ��4������������ ��� ����������������� ���������!�������"�����#�������$�!$���������$%5 �6!���� ����" # 6 �-������� 78�� 9�+��1�'��� '��� )����)��* ���'����,/!��'�����)����)����.���

"/���)�# : )�-'#�����)�; ; )�&���)�6 , )�,�����)�5 8 )�<����); 8 )�*������)�3 �����"�(��)�* )����� �=/����% ��1�'����!/������ ����� �/�%%� �$�/1$� ���>���!�����2��1� ���� ���� ���$ ���1�'�����/�������� ��� �$�� ,�����-/������6�����'$?�����$���7+��1��)��:9 �!$������&�������)���������.����

3$������)�5 : )�@�����)�; � )�?�������)�: + �����6� ����)�" )���� � ,��������� � ���� ���� %������� ���� ��/����(�����!�����$���'��%��/��$�����������-��>?����)�� * �'��!$�����)���)����.���

3$�����$����)�5 )�3����)�@ : )�#���'��)�3 @ )�;�%%����)�# )�5���)3 � ���� ��0��)� 6 + )� ���� � & ��'$���'��� ��/���� � ��4��������� ���$��(�� �������� �����)�����(�����*���� ������������)�" �-��������� ; �3��� � 78�� 9)�?��� )�3$�'$�����)�*

3$�����$����)� 5 )� 5���)� 3 )� &���)� 6 , )��1�)� 6 # � ���:�������)� )� ���� �-������1� ������������ '$������ � ��� ���2�/���%�������������>���!����.�:���������������'���>1����������'���%�'���������� �'��!$�����)����)����.���

30)�, + )����� �)�����������������������������(�������(����������"��+��(��� �3�6A)����������?����)�+����A����)�:/������� �����

3������)�- )�8������)�: 3 )���1���)� )�0�!�)�� �����,�����>���$)�@ )� ���� � ��>�'��� ��������� ������'����� ���� �$�������!��� �%%�'��� �� 1�'$���'�������$����1� ������ ���"�����$������� �'�������� ����,�����)����)����.���

3����)�# @ � ����"��/���)�? 6 3 )� ���� � <��$� ��/������� ��,� ������������� �!$������-���� $��� ���)��)����.���

+�����/2)�# , �����&���)�6 , )����� �A2 1�������$ ��1��������� ��� ����%���>�/�%%� ��/���� � ��4� .����� �������� ������ ���!$������$)�3 �*�����������; ; �-'#������78�� 9)8���(���)�:��������)�@$��5��$�������

+�� )�# 3 )�$���)�, )��*����!/�1$)�# + ���������6������B0)? & )����� �<����>!��������������'�%%�'������%�����'�������������������/���� �-����'�� ���� ���)���)����.���

+������)�; ��������/%�)�, )����� �@$���2���'����%�����������! �$���/'���>'/�����$�4�����(��� �'�� ���� ���)���)���.��

&����)�: �����$���)�, )����� �8(����'��%��������/!>�/�%�'��%���/���1����%�������/������?����4�������'������%��'�����������������������������%���1�������� �!$������-���� $��� ���)�)����.���

&���)�@ �����5���)�3 )����� ��������������������(�������������&)��0������ �����'��/'��(�� �����/�%�'���/�>%%�����1�/�������%���$��/�����6�(����(����'��'$����)����>?���� �!$������-��� $��� ���)��)����.���

&���)�6 , )�3$�����$����)�5 �����,�����)�5 8 )����� �-������1������������'$������ ��������2�/���%�������������>���!���.�:�������'��������$��,�����-/������'��'$����)�+��1��)� : �'��!$�����)����)����.���

&��/�1)�- )�:�����))� ; * )�6� ����)�" �������(���)�, : )���� ���%�/��'��%�������������$����1�����'��'$�����$ ���1 ��������1��������'$������ �����$����/���������������8�1��������?���� �'�������� ����,�����)����)����.���

*��! )� 3 )� 5����)�- # � ���� +�����)� * )���� � ,� �����6�����'$4�@$��%����������'���� �.�������(�!$������$�����/����01)�?�����1%��)��*

*��'$���)� ; ? )� <��1)�C � ����5���)�3 )� ���� �3��'$����>�'�����(�'�������������������������'$������%��%��'�����'����1�������������'���'�'��������� �'��!$�����)����)���.���

�����)�- � )���� �6�(����%�������/������������ �����������������)���)����.���

-��$��)�; �# )����� �& ��1��1�'���'$���'����������%��������������'��(��������������� �$����'0��������������'$����������$���������*��1�� �2� ���� �3�� ��������%� .��� )�����!$������������)��)����.���

-'#����)�; ; )����� �?$��������������1��$�����������D�-(��1!� ��� �$�� (����!��� �/�'�� ����� '�'���� %� ����%���>�/�%%������� �!$������&�������)��)�����.����

-'+� ��)�" )�-'#�����)�; ; �����"������)�# )����� �:���(���%��$���(�(��1����'���/��������%�$��������%�����$������$�-������'��'$����)�5���E������ �'��!$�����)���)��.��

-/����)� ; � ���� 3������)�- )� ���� � ��� ���� ���� ��/���'$������ � ��4���������� ���$��(� �������� �����)�����(���-�*���� �������������%�" �-����� ���� ; �3��� � 78�� 9?��� )�3$�'$�����)��* ����.���

-/�'/��)�: # )�6� ����)�" �����?$�����)�& )����� �/�'������'������%���/����/�����������/�%%� %�����$��������'��'$��������-��>?���� �'��!$�����)����)����.���

5���)�3 )����� � �����/'���� �� �$����'���� ���/��%�& ���1 ����8���$� �����'���'��)��$��������F/���� �%��$��,� �����'��'$����� �!$������-���� $��� ���)��)����.���

5���)�3 � ����6����)�, ������3$���'��� ��/�����%� '$������ ������!���2 1����������������'��%����%%���������������������������$��"�����$�/������ �'��!$�����)����)����.���

5���)� 3 )� 6� ����)�" )�5���)�- )�?�'0$��)�& )�&���)� � � ���?�������)�" ������@$������'��%�'��%���$��(�����1���������������F/���� 4��$��:%��&�%���)����>?���� �!$������-���� $�� ���%��)����.���

5���)�3 )�6!��)�: ; )�$���)�, )�8��/���)�? - )�#�2�)�: ; )"/'0�� )�# * )�&���)� )�&����)�- )�5���)�- �����6� ����)" )� ����� � @$�� ''/����'�� %� 1�/�������� ��� �$�� ����,����G�'��'0��%�/������3�������?���� �!$������-���� $�� ���)��)��.��

5���)�3 )�?��0����)�; )�5���)�- )�&����)�- )�?�'0$��)�& )�&���)� �����-�%���)�3 )�����! �@$��$ ��'$������ �%��$��$���������%��$��6�(����(���)�,� ����� �!$������-���� $��� ���)������.���

5���)�3 )����$)�3 ; )�?����)�; )�"�����1$��)�, )�&���)� �����5���)- )� ���� �& ��'$���'��� (��������� ���&�%���� %����� ������������ �'��!$�����)����)����.���

5����)�- # )����� �@$���$ ��1���$ )�������������(�1������%� �$��,� ����� '��'$����� � .������ �(�!$������$�����/���40)�?�����1%��)��*

6� ����)�")�5���)�3 )�&��/�1)�- � ������(���)� , : )� ���� "���%���!/%%����1�%��������������'���� � ���%�(�����>?����'��'$����� �'��!$�����)��)����.���

6� ����)�" � ����,��� )�: " )����� �& ��1�'$������ �%'$������������/������'��'$��������-��>?���� �'��!$�����)���)��.��

6!��)�: ; )�5���)�3 )�&���)� ��������$)�3 ; )����� ����0��1(�������������$�����������/��������������'$������ �������%������/���.�����!���(���������,� �����)����>?���� �'��!$�����%���)����.���

$���)� , )�:!�����)� 3 )� <���)� + )�?����)�5 )� ������$)�# ; )+�� )�# 3 )�&����)�: � ����&��1���(��)�6 )����� �������������� ������� �5�� ���� 6���*������ ���� �������� ��7���� ����$��+��(�����(����������������7��������� �"�����$+��1�'���/�(� �3����������6�����5 �36H��H���5

$���)� , )� #��! �$���)� # , < � ����+�� )�# 3 )� ���� ��������������(� ��������������� ���������������&�$��� ������������ ����(������������� �"�����$�+��1�'���/�(� 6����)�?#H��H��

Page 26: Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further ...Hydrochemical heterogeneity in an upland catchment: further characterisation of the spatial, temporal and depth variations

�� ������ ���� ����� �� ����� ���� �������� ��� ������� ���� !��� "� ���� ��� #��$��� ��� ��%� ��������

���

$���)�, )�#��! �$���)�# , < )�+�� )�# 3 )�#�����1)�? + )�5���)3 )�&����)�: & �����#�2�)�: ; )����� �@$�������'�����%�����������'��'$�������/����4�@$��,� ������/������'��'$����%�3�������?���� ���4�����7���"�.����������0%�6 �3��/�78� 9"��0���)�6�������)��@$��5��$������� �����.����

$���)�, )�#��! �$���)�# , < )�+�� )�# 3 )�8��/���)�? - ����5���)� 3 )� ���� � ���H���� ��� ��� ����'���� %� %�����$�� �������$����1� ������ ��� �$�� ,� ������ �2����������� '��'$����)?����)�� * �'�����(��)���%��)����

$���)�, )�8��/���)�? - )�?�1���%%)� )�<��(��)�6 �����;���)& * )����� �!$��������� �����&���������8��� ����������#����$����9����������� �& ��1��1 �6�����������%��$�"�����$�+��1�'���/�(� )�*� ���$)�5����1$�� ��"5��>���>�����>�

$���)�, )�+��%%��$�)�* )�#��! �$���)�# , < )�&����)�: & �����#�(���); )� ���� � �����%��� 1��������� ��� /������ ��������!��'��'$������.�����$��������������$��0�������D���4�����7���".��������� ��)�6 �" �?��� � ����6 6 ����� 78�� 9)�"��0���)6������� �����.����

0���$)�- + )�"�(��)�* ; )�+�����)�* �����#�����1)�? + )����� ��������/�����%�����%������,� �����)�?����)��* �!$�����&�������)���)����.���

/��! )�3 )����� �& ���1�'���'���������'����/�%%�1����������� ��� �%%�������$��������� '��'$����� ����� ��"������)�-��>?���� �'��!$�����)����)����.���

/��! )�3 )������ �3�����������������(����$ ��'$������ �������'���'��%%�������'��'$��������/������?���� �'��!$�����)���)���.���

/��! )�3 )�����! ���%�/��'��%����>��������������������'$������ ������/�������%%�������'��'$���� �!$������&�������)��)����.���

/��! )�3 � ����6� ����)� " )� ���� �-������1� $ ���1�'����'������ ���� ��/����/�� ���'$��1� ��� ��� �'��� ���� ��� �� �"������)�-��>?���� �'��!$�����)����)����.���

/��! )�3 )�3$��)�- )�<������)�6 3 )�&��������)�6 3 )�;��0���)�: ���� &�������)� 6 )� ���� � & ��1�'$������ � %� �$����1�/��������������/������'����$�'��'$���� �!$������&�������)��)�����.����

��(���)� , : )� 6� ����)� " )� &/1$��)� )� 5����)� # : � ���#�'0����)�: � )����� �6�������$����!����������/'������������1�)���/�����������'$������ ����&�%����%���� �!$������-��� $��� ���)��)��.��

/���G)�# � )����� �,����'����%��&���������������������2���'�����/������1�����1 � ���� ����) ����'�)���)���.��

?���)�: ; )�5���)�3 )�/��! )�3 )����1��)�6 , �����3������)�- )���� �-������1�������������F/���� �/�����(�� ��1�$ ���1�'��'�������������%%���������������'���� �'��!$�����)���)����.���

?$���)�: < )� '$/�G)�- )���(��)�# � � ����"/����)�@ # )� ���� #������������ '��'���� ��� �� 1�!��� �/���� %� 1������'� �'0�43���������� ���$� �2����������� ��/��� � ��4�����7���".��������%��0%��6 �3��/�78� 9 ����.���