地下水的化学成分通常以流动溪流的基流形式出现，并受到水流经的基岩、土壤和沉积物的强烈影响。这种基质材料的组成以及水的停留时间、流速和流动路径都起着重要作用。在某些情况下，金属含量升高会对水质产生不利影响，而某些土壤和基岩类型会导致酸性排水。

在大多数土壤中，自然出现的对人类、动物或植物有毒浓度的金属并不常见。更常见的是，金属含量升高是由于住宅、城市和工业废物、杀虫剂、化石燃料燃烧或采矿和冶炼活动等来源的污染造成的。然而，有一些稀有的天然土壤富含某些金属——砷、铍、镉、铬、铅、汞和锌——确实对人类健康构成威胁。这些自然升高的浓度通常是富含金属的母岩基岩材料风化的结果，并进一步受到土壤湿度、深度、质地和年龄的影响。这些金属可以通过各种直接和间接的接触途径影响人类和动物的健康，但通常是通过饮用水或摄入在高金属土壤中生长的植物。这样的土壤还会导致植物生育问题，给土地所有者带来经济影响。 

弗吉尼亚州的一些土壤和基岩类型——沿海平原的富含有机质的粘土单元、山谷和山脊的黄铁矿黑色页岩以及山麓的千枚岩和板岩——在受到干扰时会形成酸性岩石排水，从而杀死植被并通过降低水的 PH 值来降低溪流质量。在一些城市地区，酸度可能足以加速混凝土路缘、排水沟和涵洞的风化。历史上发生过重大采矿活动的流域通常含有受污染的径流，这些径流会通过降低 PH 值、增加沉积物以及汞和其他金属的污染影响地表水和地下水资源。  

弗吉尼亚理工大学的研究人员已经完成了一项关于高速公路建设中酸性岩石排水潜力的研究，但对于弗吉尼亚州潜在危险金属的自然出现的研究却很少。土壤中金属的背景水平目前来自两项全国性研究，数据非常普遍。弗吉尼亚州的大多数土壤测试都是针对特定地点进行的，通常与农业或环境评估有关，然后直接报告给业主。在北卡罗来纳州，州调查地质学家对皮埃蒙特省变质火山基岩单元井水中的砷含量进行了研究，发现井水中的砷含量可能对某些地区造成健康风险。在弗吉尼亚州也发现了类似的基岩单元，但迄今为止尚未对这些岩石中的井水中的砷含量进行调查。