Multivariate statistics based selection of a benthic macroinvertebrate index for assessing water quality in the Paute river basin (Ecuador)

dc.contributor.authorSotomayor Valarezo, Gonzalo Patricio
dc.contributor.authorHampel, Henrietta
dc.contributor.authorVázquez Zambrano, Raúl Fernando
dc.contributor.authorGoethals, Peter
dc.date.accessioned2020-05-23T04:24:10Z
dc.date.available2020-05-23T04:24:10Z
dc.date.issued2020
dc.descriptionSe utilizaron estadísticas multivariadas de Elsevier Ltd - Modelado independiente suave de analogías de clase (SIMCA), Análisis de componentes principales (PCA), Regresión múltiple (MR) - para buscar variables bióticas y de calidad del agua (WQ) clave dentro de un conjunto de datos / matriz recopilados en un período de cinco años en la cuenca del río Paute (Ecuador). Se recolectaron macroinvertebrados bentónicos y 27 variables descriptivas físicas, químicas, microbiológicas, hidrológicas y geomorfológicas de 64 sitios de monitoreo en toda la cuenca. Se calcularon nueve índices bióticos de macroinvertebrados. El método SIMCA se aplicó para encontrar el índice biótico más preciso que mejor discriminara entre los sitios menos contaminados (C1), moderadamente contaminados (C2) y altamente contaminados (C3). Se aplicó un esquema de validación cruzada para evaluar el rendimiento del proceso de modelado. Dentro de la PCA que se refinó aún más utilizando una prueba de Kruskal-Wallis, se identificaron las variables clave de WQ que contribuyeron principalmente a la clasificación de WQ basada en macroinvertebrados. Los resultados mostraron que el índice Elmidae-Plecoptera-Trichoptera (ElmPT) fue el clasificador biótico más preciso. La vegetación ribereña y la heterogeneidad de los canales fueron los mejores predictores de la clase C1, mientras que la concentración de coliformes fecales, el pH, la temperatura y el oxígeno disuelto predijeron mejor la clase C3. La reducción de los parámetros monitoreados en el campo podría ayudar a diseñar esquemas de monitoreo de WQ futuros más rentables pero igualmente precisos en la Cuenca.
dc.description.abstractElsevier Ltd Multivariate statistics -Soft Independent Modelling of Class Analogies (SIMCA), Principal Components Analysis (PCA), Multiple Regression (MR)- were used to search for key biotic and water quality (WQ) variables within a dataset/matrix collected over a five-year period in the Paute River Basin (Ecuador). Benthic macroinvertebrates and 27 descriptive physical, chemical, microbiological, hydrological and geomorphological variables were collected from 64 monitoring sites across the basin. Nine macroinvertebrate biotic indices were calculated. The SIMCA method was applied to find the most accurate biotic index that best discriminated among less polluted (C1), moderately polluted (C2) and highly polluted (C3) sites. A cross-validation scheme was applied to evaluate the performance of the modelling process. Within the PCA that was further refined using a Kruskal-Wallis test, the key WQ variables that mostly contributed to the macroinvertebrate-based WQ classification were identified. The results showed that the Elmidae-Plecoptera-Trichoptera (ElmPT) index was the most accurate biotic classifier. Riparian vegetation and streambed heterogeneity were the best predictors of the C1 class, while the concentration of faecal coliforms, pH, temperature and dissolved oxygen, best predicted the C3 class. The reduction of the field monitored parameters could help designing more cost-effective but equally accurate future WQ monitoring schemes in the basin.
dc.identifier.doi10.1016/j.ecolind.2019.106037
dc.identifier.issn1470-160X
dc.identifier.urihttps://www.scopus.com/record/display.uri?eid=2-s2.0-85077504408&origin=resultslist&sort=plf-f&src=s&st1=MULTIVARIATE+STATISTICS+BASED+SELECTION+OF+A+BENTHIC+MACROINVERTEBRATE+INDEX&sid=2a909f7966fec1a87efce0920171cb22&sot=b&sdt=b&sl=91&s=TITLE-ABS-KEY%28MULTIVARIATE+STATISTICS+BASED+SELECTION+OF+A+BENTHIC+MACROINVERTEBRATE+INDEX%29&relpos=0&citeCnt=6&searchTerm=&featureToggles=FEATURE_NEW_DOC_DETAILS_EXPORT:1
dc.language.isoes_ES
dc.sourceEcological Indicators
dc.subjectBiotic index
dc.subjectPattern recognition
dc.subjectSIMCA
dc.titleMultivariate statistics based selection of a benthic macroinvertebrate index for assessing water quality in the Paute river basin (Ecuador)
dc.typeARTÍCULO
dc.ucuenca.afiliacionSotomayor, G., Universidad de Cuenca, Departamento de Recursos Hídricos y Ciencias Ambientales, Cuenca, Ecuador; Sotomayor, G., Ghent University, Gent, Belgica
dc.ucuenca.afiliacionHampel, H., Universidad de Cuenca, Departamento de Recursos Hídricos y Ciencias Ambientales, Cuenca, Ecuador; Hampel, H., Universidad de Cuenca, Facultad de Ciencias Químicas, Cuenca, Ecuador
dc.ucuenca.afiliacionVazquez, R., Universidad de Cuenca, Departamento de Recursos Hídricos y Ciencias Ambientales, Cuenca, Ecuador; Vazquez, R., Universidad de Cuenca, Facultad de Ingeniería, Cuenca, Ecuador
dc.ucuenca.afiliacionGoethals, P., Ghent University, Gent, Belgica
dc.ucuenca.areaconocimientofrascatiamplio2. Ingeniería y Tecnología
dc.ucuenca.areaconocimientofrascatidetallado2.7.1 Ingeniería Ambiental y Geológica
dc.ucuenca.areaconocimientofrascatiespecifico2.7 Ingeniería del Medio Ambiente
dc.ucuenca.areaconocimientounescoamplio05 - Ciencias Físicas, Ciencias Naturales, Matemáticas y Estadísticas
dc.ucuenca.areaconocimientounescodetallado0521 - Ciencias Ambientales
dc.ucuenca.areaconocimientounescoespecifico052 - Medio Ambiente
dc.ucuenca.correspondenciaSotomayor Valarezo, Gonzalo Patricio, gonpa83@yahoo.com
dc.ucuenca.cuartilQ1
dc.ucuenca.factorimpacto1.315
dc.ucuenca.idautor0704488824
dc.ucuenca.idautor0107313041
dc.ucuenca.idautor0102059441
dc.ucuenca.idautor0000-0003-1168-6776
dc.ucuenca.indicebibliograficoSCOPUS
dc.ucuenca.numerocitaciones0
dc.ucuenca.urifuentehttps://www.sciencedirect.com/journal/ecological-indicators/vol/111/suppl/C
dc.ucuenca.versionVersión publicada
dc.ucuenca.volumenVolumen 111

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