Assessment of metal concentrations in High Andean Tropical rivers of southern Ecuador

dc.contributor.advisorCrespo Sánchez, Patricio Javier
dc.contributor.authorGuamán Chalco, Gloria Verónica
dc.date.accessioned2025-10-06T20:40:20Z
dc.date.available2025-10-06T20:40:20Z
dc.date.issued2025-10-02
dc.descriptionLos ecosistemas altoandinos desempeñan un papel crítico en la provisión de agua. Aunque estos ecosistemas se consideran prístinos, pocos estudios han analizado su calidad de agua. Este estudio evaluó la variabilidad espacial y las relaciones concentración–caudal (c–Q) de solutos mayoritarios, menores y metales pesados en ríos del sur del Ecuador, utilizando datos recolectados entre 2008 y 2021 en 28 sitios. Los iones mayoritarios mostraron un enriquecimiento aguas abajo. La microcuenca de Zhurucay presentó las concentraciones más altas de metales en un sitio específico (Quebrada Alumbre), que superaron los límites establecidos por normativas nacionales e internacionales para agua potable y vida acuática. El Análisis de Componentes Principales (PCA) y análisis de clúster identificaron tres grupos hidroquímicos: (1) aguas débilmente mineralizadas en cabeceras, asociadas a litologías jóvenes pobres en cationes; (2) aguas enriquecidas en Fe–Mn vinculadas a humedales; y (3) aguas mineralizadas, principalmente en sitios aguas abajo, influenciadas por aportes subterráneos y litologías antiguas ricas en cationes. Las relaciones c–Q mostraron dilución para iones mayoritarios, Sr, Ba, Rb y conductividad eléctrica, mientras que Al y Fe evidenciaron movilización. As, Pb, Cd y Zn no presentaron un patrón claro. Las concentraciones elevadas se asocian probablemente con el origen volcánico de la región, incluyendo suelos ricos en materia orgánica y formaciones geológicas hidrotermalmente alteradas. Aunque los páramos son reconocidos por proveer agua de alta calidad, anomalías geológicas naturales pueden incrementar metales, por lo que es esencial establecer valores de referencia y evaluar la variabilidad natural para una gestión hídrica adecuada.
dc.description.abstractHigh Andean tropical streams play a critical role in water provision. Although these ecosystems are generally pristine, few studies have quantified their water quality. This study assessed spatial variability and concentration–discharge (c–Q) relationships of major and minor solutes, as well as heavy metals concentrations in streams of southern Ecuador, using data collected between 2008 and 2021 across 28 monitoring sites. Major ions revealed a general trend of downstream enrichment. The Zhurucay catchment exhibited the highest concentrations of several heavy metals at Alumbre stream, which exceeded both national and international standards for drinking water and aquatic life. Principal Component Analysis (PCA) and k-means clustering identified three hydrochemical water types: (1) weakly mineralized waters, primarily in headwater sites, reflecting cation-poor lithology (2) Fe–Mn-rich waters related to wetlands, and (3) mineralized waters, primarily associated with downstream sites, likely influenced by groundwater and cation-rich lithology. Concentration– discharge relationships exhibited dilution behavior for Ca, Mg, Na, K, Sr, Ba, Rb, and electrical conductivity, whereas Al and Fe displayed mobilization patterns. In contrast, As, Pb, and Cd did not show a clear c–Q pattern. Elevated concentrations are likely associated with the volcanic origin of the region, influenced by both recent and past volcanic activity, including the presence of organic-rich soils and hydrothermally altered geological formations. Although Páramo ecosystems are widely recognized for their high-quality water, this research demonstrates that natural geological anomalies can introduce elevated metal concentrations. Therefore, it is crucial to establish baseline concentrations and assess natural variability for water management.
dc.description.uri0000-0001-5126-0687
dc.format.extent43 páginas
dc.identifier.urihttps://dspace.ucuenca.edu.ec/handle/123456789/47544
dc.language.isoeng
dc.publisherUniversidad de Cuenca. Facultad de Ingeniería
dc.relation.ispartofTM4; 2691
dc.rightshttps://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
dc.rights.accessRightsrestrictedAccess
dc.subjectHidrología
dc.subjectCuencas de cabecera
dc.subjectQuímica del agua
dc.subjectMetales pesados
dc.subjectCalidad del agua
dc.subject.otherCiencias de la Tierra::Hidrología
dc.titleAssessment of metal concentrations in High Andean Tropical rivers of southern Ecuador
dc.typemasterThesis
dcterms.descriptionMagíster en Hidrología mención Ecohidrología
dcterms.spatialCuenca, Ecuador

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