La composición química del agua subterránea, que a menudo emerge como flujo de base en los arroyos que fluyen, está fuertemente influenciada por el lecho rocoso, el suelo y los sedimentos a través de los cuales pasa el agua.  La composición de este material huésped y el tiempo de residencia del agua, el caudal y la trayectoria del flujo juegan un papel importante.  En algunos casos, los niveles elevados de metales pueden afectar negativamente la calidad del agua, mientras que algunos tipos de suelo y lecho rocoso causan drenaje ácido.

En la mayoría de los suelos, las ocurrencias naturales de metales en concentraciones consideradas tóxicas para los seres humanos, los animales o las plantas son inusuales.  Más a menudo, los niveles elevados de metal son el resultado de la contaminación de fuentes como desechos residenciales, municipales e industriales, pesticidas, combustión de combustibles fósiles o actividades de minería y fundición.  Sin embargo, hay suelos raros y naturales enriquecidos con algunos metales (arsénico, berilio, cadmio, cromo, plomo, mercurio y zinc) que representan un riesgo para la salud humana.  Estas concentraciones naturalmente elevadas son generalmente el resultado de la meteorización del material de lecho rocoso padre rico en metales, y se ven afectadas aún más por la humedad, la profundidad, la textura y la edad del suelo.  Estos metales pueden afectar la salud humana y animal a través de una amplia variedad de vías de exposición directas e indirectas, pero generalmente a través del agua potable o la ingestión de plantas cultivadas en suelos con alto contenido de metales.  Estos suelos también causan problemas de fertilidad de las plantas, lo que tiene un impacto económico para los propietarios de tierras. 

Algunos de los tipos de suelo y lecho rocoso de Virginia (unidades de arcilla ricas en materia orgánica en la llanura costera, esquistos negros piríticos en el valle y la cresta, y filitas y pizarras en el Piedmont) crean un drenaje ácido de la roca cuando se perturban, matando la vegetación y degradando la calidad del arroyo al reducir el pH del agua.  En algunas áreas urbanas, la acidez puede ser suficiente para acelerar la erosión de bordillos, canaletas y alcantarillas de concreto.  Las cuencas hidrográficas en las que se han llevado a cabo importantes actividades mineras históricas a menudo contienen escorrentía contaminada que puede afectar tanto a los recursos hídricos superficiales como a los subterráneos a través de la disminución del pH, el exceso de sedimentos y la contaminación por mercurio y otros metales.  

Investigadores de Virginia Tech han completado un estudio sobre el potencial de drenaje ácido de roca asociado con la construcción de carreteras, pero hay pocos estudios sobre la ocurrencia natural de metales potencialmente peligrosos en Virginia.  Los niveles de fondo de metales en el suelo se derivan actualmente de dos estudios nacionales y los datos son muy generales.  La mayoría de las pruebas de suelo en Virginia se realizan para fines específicos del sitio, generalmente relacionados con la agricultura o la evaluación ambiental, y luego se informan directamente al dueño de la propiedad. En Carolina del Norte, los geólogos de la inspección estatal que estudian la presencia de arsénico en el agua de pozo extraída de las unidades de lecho rocoso metavolcánico en la provincia de Piedmont han encontrado niveles que pueden representar un riesgo para la salud en algunas áreas.  También se encuentran unidades de lecho rocoso similares en Virginia, pero hasta la fecha no se han realizado investigaciones de los niveles de arsénico en el agua de pozo de estas rocas.