Nuestras sociedades necesitan soluciones para reducir el consumo de recursos, así como de gases de efecto invernadero (GHG en inglés). La identificación de los residuos como un recurso valioso puede ayudar a reducir el consumo de recursos y en consecuencia las emisiones de GHG. Por lo tanto, el enfoque ha sido originalmente puesto en la recuperación y el reciclaje. Sin embargo, los gestores de residuos y los investigadores han destacado la reciente importancia de los residuos comercializados en mercados globales. Esta perspectiva global podría afectar los ahorros de emisiones de GHG atribuidas al reciclaje. Por lo tanto, el objetivo de esta tesis es en primer lugar calcular y evaluar las emisiones de GHG de la gestión en España de los residuos sólidos municipales (MSW, en inglés). En segundo lugar un enfoque especial se pone en las emisiones de GHG del reciclaje teniendo en cuenta el mercado y el comercio internacional, especialmente para los residuos de papel, aluminio y plástico. Una nueva herramienta llamada CO2ZW ®, el análisis de ciclo de vida consecuencial (CLCA en inglés) y el análisis del flujo de materiales (MFA en inglés) se aplicaron para las evaluaciones de GHG y de recursos. La aplicación de la CO2ZW ® para evaluar la gestión de los MSW confirmó que existe un alto potencial para la mitigación del cambio climático en España a través del aumento de la recuperación material junto con la reducción de la eliminación de los vertederos. La aplicación del MFA demostró que existe una considerable acumulación de productos de papel, aluminio y plástico que en los próximos años se convertirá en residuos pero el incremento de la oferta de residuo probablemente será exportado. Por otra parte, bajo el supuesto de que el reciclaje evita la producción de materia prima, se determinó también que el reciclaje evita emisiones de GHG. Sin embargo, los residuos pueden ser reciclados en España o en el extranjero, y el reciclaje puede sustituir la producción mundial o la española. Las emisiones de GHG varían en cada caso. Las producciones mundiales más competitivas de pulpa virgen, aluminio primario y plástico virgen fueron identificadas como los escenarios base bajo el CLCA. Las producciones nacionales españoles fueron evaluados como escenarios alternativos. Los resultados mostraron que los procesos más competitivos generan más emisiones de GHG, ya que son más ineficientes y a menudo se encuentran en países con alto contenido de carbón en su mix eléctrico Por lo tanto, si estos procesos se evitan mediante el reciclaje, más emisiones de GHG son mitigados que si se evitan los procesos españoles. Además, el aumento de la exportación de residuos disminuye los beneficios de GHG en todos los escenarios evaluados con excepción de la exportación de chatarra de aluminio. Los resultados no sólo pueden ayudar a los investigadores para evaluar las emisiones de GHG de la gestión de residuos, pero también pueden ser utilizados por los productores, gestores de residuos y los políticos de residuos para evaluar y proponer la mejor estrategia para reducir el consumo de recursos junto con las emisiones de GHG. / Our societies need solutions to reduce resource consumption as well as greenhouse gas (GHG) emissions. Identifying waste as a valuable resource can help reduce resource consumption and consequently GHG emissions. Therefore, focus has originally been placed on recovery and recycling. However, waste managers and researchers have recently highlighted the importance of wastes traded in global markets. This global perspective could affect the savings of GHG emissions attributed to recycling. Thus, the goal of this thesis is firstly to calculate and evaluate the GHG emissions from municipal solid waste (MSW) management in Spain. Secondly a special focus is put on the GHG emissions of recycling considering the market and the international trade, specifically for waste paper, aluminium old scrap and plastic waste. A new tool called CO2ZW®, consequential life cycle assessment (CLCA) and material flow analysis (MFA) were applied for the GHG and resource assessments. The application of the CO2ZW® to evaluate the MSW management confirmed that there is a high potential for climate change mitigation in Spain through the increase of material recovery along with reducing disposal to landfills. The application of MFA showed that there is a considerable accumulation of paper, aluminium and plastics products which in coming years will become waste but the increase in waste supply will probably be exported. Moreover, under the assumption that recycling avoids raw material production, it was also determined that recycling avoids GHG emissions. However, waste can be recycled in Spain or abroad, and recycling can substituted global or Spanish raw material production. The GHG emissions varied in each case. The most competitive global productions of virgin pulp, primary aluminium and virgin plastic were identified as the base scenarios under CLCA. The Spanish national productions were assessed as alternative scenarios. Results showed that the most competitive processes generate more GHG emissions as they are more inefficient and they are often located in countries with high hard coal content in their electricity mixes. Therefore, if these processes are avoided by recycling, more GHG emissions are mitigated than if the Spanish processes are avoided. In addition, increasing the export of waste decreases the GHG benefits for all scenarios evaluated except for the aluminium old scrap export. The results not only help researchers to evaluate the GHG emissions from waste management but also can be used by producers, waste managers and waste politicians to evaluate and propose the best strategy to reduce the resource consumption and the GHG emissions.

Una alternativa al tratamiento de aguas residuales urbanas mediante lodos activos son los sistemas de biomasa granular. Las características morfológicas de la biomasa granular le confieren, principalmente, dos ventajas sobre la biomasa floculenta: (i) la habilidad de sedimentar más rápido, y (ii) la posibilidad de realizar simultáneamente procesos aerobios, anóxicos y anaerobios dentro. Dos sistemas basados en biomasa granular han demostrado potencial en el tratamiento de aguas urbanas. En primer lugar, los reactores secuenciales granulares (GSBR), donde se llevan a cabo los mismos procesos biológicos que en los sistemas de lodos activos, pero con las ventajas de la biomasa granular. En segundo lugar, un tratamiento de aguas residuales urbanas basado en tecnología anammox, el cual permitiría una depuración de aguas sin aporte o incluso productora de energía. Esta tesis busca incrementar el conocimiento de estos sistemas de biomasa granular, con el objetivo último de confirmar si la biomasa granular puede ser una alternativa real al tratamiento de aguas residuales urbanas con lodos activos. Para el tratamiento de aguas residuales urbanas con GSBRs, se realizaron dos estudios diferentes. En primer lugar, se estudió el tratamiento un agua residual de baja carga en un GSBR a escala piloto operado durante 11 meses. Se obtuvieron y mantuvieron gránulos maduros durante 5 meses. La eliminación biológica de nitrógeno fue principalmente vía nitrito. La eficacia de nitrificación fue del 75% y se obtuvo desnitrificación simultánea a la nitrificación durante las fases aerobias del GSBR. Se observó una acumulación progresiva de sales de fósforo (probablemente apatita) entre los días 150 y 300, que pudo influir negativamente en desestabilización de los gránulos al final del periodo experimental. En segundo lugar, se llevó a cabo un estudio mediante modelización matemática para determinar estrategias de control automático que permitan mejorar la eliminación biológica de nitrógeno en un GSBR. Se diseñaron simulaciones específicas para elucidar el efecto sobre la eficacia de nitrificación-desnitrificación de la concentración de oxígeno disuelto, el tamaño de gránulo, la ratio C/N del afluente y la carga volumétrica de nitrógeno. Los resultados de las simulaciones mostraron que se pueden obtener altas eficacias de eliminación de nitrógeno simplemente fijando la consigna de oxígeno disuelto apropiada. Esa consigna apropiada se puede encontrar fácilmente en función de la concentración de amonio en el efluente. Se usaron estos resultados para proponer una estrategia de control que mejorara la eficacia de eliminación de nitrógeno. Respecto al tratamiento de aguas residuales urbanas basado en tecnología anammox en un sistema de 2 etapas, se realizaron dos estudios adicionales. En el caso de la nitritación parcial, se operó un reactor granular de 2.5L trabajando en continuo, tratando un agua residual con una concentración de nitrógeno baja y a bajas temperaturas. Se obtuvo, durante más de 450 días, un efluente adecuado para alimentar un reactor anammox posterior, incluyendo más de 365 días a temperaturas iguales o menores a 15 ºC. Se usó un modelo matemático ya existente para explorar las razones que permitieron obtener nitritación parcial a temperaturas tan bajas. Finalmente, se usó la técnica de la pirosecuenciación para explorar cambios en la estructura de la comunidad microbiana de un reactor granular anammox tras un choque térmico. Tras el choque térmico, la capacidad de eliminación de amonio se redujo un 92%. Los resultados de la pirosecuenciación indicaron que la diversidad microbiana en el reactor aumentó a medida que el reactor se recuperaba del choque térmico. En general, los resultados de la pirosecuenciación fueron acordes con los resultados de eliminación de nitrógeno y con los test de actividad anammox realizados durante el proceso de recuperación. Se usó un primer anammox específico para determinar con precisión las especies anammox en el reactor. / Granular biomass has been proposed as an alternative to activated sludge for the sewage treatment. The morphological characteristics of granular biomass, provides granules two main advantages over flocular biomass: (i) the ability of settling faster, and (ii) the possibility of performing aerobic, anoxic and anaerobic processes simultaneously. Two different granular systems have a demonstrated potential for the treatment of urban wastewater. First, aerobic granular sequencing batch reactors (GSBR), which perform the same nutrient removal process occurring in activated sludge systems, but taking advantage of the abovementioned granular sludge properties. Second, an anammox-based sewage treatment, which could allow obtaining a more sustainable (energy-neutral or even energy-positive) wastewater treatment. This thesis is focused in improving the knowledge of these granular biomass systems towards confirming granular biomass as a real alternative to urban wastewater treatment with activated sludge. For urban wastewater treatment with GSBRs, two different studies were done. First, the stability of granules and their performance at pilot scale were first studied in a 100 L GSBR treating low-strength wastewater for simultaneous carbon, nitrogen and phosphorus removal was operated for eleven months. Mature granules prevailed in the GSBR during a period of five months. The biological nitrogen removal with mature granules was mainly performed via nitrite. Nitrification efficiency was higher than 75% and occurred simultaneously with denitrification during the aerobic phase of the GSBR. A progressive accumulation of P-salts (probably apatite), was found from days 150 to 300, which could enhance the destabilization of granules at the end of the experimental period. Second, a model-based study was carried out to determine the guidelines to design an automatic control strategy with the final aim of enhancing biological N-removal in a GSBR. Specific simulations were designed to elucidate the effect of DO concentration, granule size, influent C/N ratio and NLR on the nitrification-denitrification efficiency. Simulation results showed that, in general, high N-removal efficiencies (from 70 to 85 %) could be obtained only setting the appropriate DO concentration. That appropriate DO concentration could be easily found based on effluent ammonium concentration. Those results were used to propose a control strategy to enhance N-removal efficiencies. Regarding the anammox-based sewage treatment in a two-step system, two additional studies were carried out. For the partial nitritation step, a bench-scale granular sludge bioreactor was operated in continuous mode with a low nitrogen concentration wastewater at low temperatures. An effluent suitable to feed a subsequent anammox reactor was maintained stable during more than 450 days, including more than 365 days at temperatures equal or lower than 15ºC. A previously existing mathematical model was used to determine why partial nitritation was feasible. Simulations showed that NOB was only effectively repressed when their oxygen half-saturation coefficient was higher than that of AOB. Simulations also indicated that a lower specific growth rate of NOB was maintained at any point in the biofilm due to the bulk ammonium concentration imposed through the control strategy. Finally, pyrosequencing technique was used to explore the microbial community structure changes during the recovery process of an anammox granular reactor after a temperature shock. The temperatures shock reduced the nitrogen removal rate up to 92% compared to that just before the temperature shock, and it took 70 days to recover a similar nitrogen removal rate to that before the temperature shock. Pyrosequencing results indicated that microbial diversity in the reactor decreased as the reactor progressively recovered from the temperature shock. In general, pyrosequencing results were in agreement with N-removal performance results and SAA measured in the reactor during the recovery process. An anammox specific primer was used to precisely determine the anammox species in the biomass samples.

L’Oceà Atlàntic Nord i l’Oceà Àrtic són components essencials per la regulació de la variabilitat climàtica a Europa. En aquesta regió, les reconstruccions climàtiques de temperatura superficial del mar (SST) que cobreixen els darrers 2000 anys a alta resolució són escasses. Obtenir noves reconstruccions climàtiques a l’Atlàntic Nord a alta resolució és rellevant per tal d’entendre millor com funciona el sistema climàtic. En base a aquestes reconstruccions, es pot conèixer com ha variat el clima durant els darrers mil·lenis, encabir l’actual escalfament global en un context més ampli i investigar si els modes de variabilitat climàtica natural que s’han definit a través d’observacions instrumentals recents també afectaren el clima en el passat. Aquesta Tesi Doctoral té per objectiu generar noves reconstruccions de variabilitat climàtica a escala multidecadal a la regió de l’Oceà Atlàntic Nord pels darrers 2000 – 4400 anys, analitzant proxies geoquímiques orgàniques (biomarcadors) en registres sedimentaris marins. S’ha reconstruït la variabilitat climàtica en les dues entrades principals de la corrent de l’Atlàntic Nord a l’Oceà Àrtic – l’est de l’Estret de Fram i el mar de Barents – i també en una regió especialment sensible als canvis en els modes de variabilitat climàtica natural i a la interacció entre l’Oceà Atlàntic Nord i el clima continental Europeu – el Skagerrak -. S’han utilitzat tant proxies orgàniques ben establertes (i.e. alquenones) com proxies climàtiques desenvolupades recentment (IP25 i proxies basades en GDGTs), per tal de produïr reconstruccions basades no només en SST però també en paràmetres climàtics adicionals tals com la variabilitat en la coberta de gel marí, la temperatura de l’aire i la productivitat marina exportada. A més, s’ha estudiat l’aplicabilitat de les noves proxies basades en GDGTs en el registre marí del Skagerrak i en sòls localitzats al sud de Noruega i als Pirineus. Les SST estimades amb el proxy TEX86 mostren valors similars a la temperatura mitjana anual de la zona mentre que les temperatures de l’aire reconstruïdes amb el MBT/CBT s’apropen als valors instrumentals de l’estiu per a aquesta regió. Aquest esbiaixament no és degut a canvis en la síntesi dels GDGTs en els sòls durant un cicle annual, ni a un transport preferent dels lípids amb el Riu Glomma durant aquest període. Probablement, al Skagerrak, els GDGTs són una mescla entre lípids transportats des de latituds més baixes i producció in situ en aquesta zona. Suggerim que per a obtenir reconstruccions acurades utilitzant aquestes proxies al Skagerrak, caldria primer investigar-ne el seu origen. Dels registres climàtics generats a l’est de l’Estret de Fram i al mar de Barents, interpretem que hi va haver un increment progressiu en la temperatura o en el transport de calor de la Corrent de l’Atlàntic Nord cap a l’Àrtic. Aquesta tendència va començar als anys ~1000 – 1300 AD però s’accentuà des de ~1500 - 1600 AD fins al present. Al Skagerrak, una zona influenciada per un 90% de massa d’aigua procedent de l’Atlàntic Nord, hi va haver un refredament de la SST fins a 1300 AD que es va veure revertit per un escalfament des de 1600 AD tot i que la insolació va continuar decreixent. Suggerim que les tendències d’escalfament observades en els tres registres durant els últims ~400 anys podrien estar causades per canvis en modes de variabilitat climàtica tals com un increment en la freqüència mitjana de fases positives de la Variabilitat Multidecadal de l’Àrtic, la Oscil·lació de l’Atàntic Nord o la Oscil·lació Multidecadal de l’Atlàntic. L’impacte antropogènic sobre el clima estaria sobreposat a una tendència climàtica d’escalfament que hauria afectat de forma progressiva les zones d’estudi durant els darrers ~400 anys. / The North Atlantic and Arctic Oceans play an important role in modulating European climate variability. Oceanic records of sea surface temperature (SST) variability covering the last 2000 years at high resolution in this region are scarce. Obtaining new high resolution reconstructions in this area is necessary to increase the level of understanding on how the climate system has varied during the last millennia, to put the recent warming into a wide context and to investigate if the natural modes of climate variability observed from instrumental records can be projected to the past. This PhD thesis focuses on generating new records of multidecadal climate variability in the North Atlantic Ocean, analyzing organic proxies (biomarkers) in marine sedimentary cores that cover the last 2000 – 4400 years. We generated new climate reconstructions in the two main paths where the northward flowing North Atlantic current meet the Arctic Ocean - the eastern Fram Strait and the Barents Sea - and also in a highly sensitive area to changes in the internal modes of climate variability and the interaction between the North Atlantic Ocean and European climate - the Skagerrak -. We used well established organic proxies (i.e. alkenones) but also recently developed ones (IP25, GDGT based proxies) to produce reconstructions based on SST but also on additional climate parameters such as sea ice cover variability, mean air temperature and export productivity. In addition, we tested the applicability of the relatively new proxies based on GDGTs in a marine sedimentary core from the Skagerrak and in soils from southern Norway and the Pyrenees. The TEX86 gave SST estimates that were similar to regional annual means in the Skagerrak but the MBT/CBT air temperature estimates were closer to summer temperatures. This bias towards a specific season was not due to changes in the synthesis of GDGTs in soils through an entire annual cycle or to an enhanced transport of the lipids to the Skagerrak with the Glomma River during this period. We suggest that the GDGTs in the Skagerrak might be a result of a mixture between lipids transported from southernmost locations and in situ production. The origin of these lipids in the Skagerrak should be addressed before applying these proxies in this area with reliability. From the records located in the eastern Fram Strait and the Barents Sea, positioned in the two main paths where the northward flowing North Atlantic Current meet the Arctic, we interpret there was a progressive increase in temperature probably due to a warming in or an enhancement of the North Atlantic Current. This trend started at ~1000 – 1300 AD but was accentuated from ~1500 - 1600 AD until the most recent part of the records. In the Skagerrak, an area influenced by 90% North Atlantic water, a long term cooling that lasted until AD 1300 was reversed by a progressive warming since AD 1600 until present even though insolation continued to decrease. We suggest that the warming trends observed in the three records during the last ~400 years were caused by changes in internal modes of climate variability such as more frequent predominantly positive phases of the Arctic Multidecadal Variability, the North Atlantic Oscillation or the Atlantic Multidecadal Oscillation. The impact of human activity on climate might be superimposed on a longer term warming trend caused by changes in natural modes of climate variability that progressively affected the study areas during the last ~400 years.

Es va gestionar l'operació d'un biofiltre percolador (BTF) durant un període total de 990 dies per a la dessulfuració d'un biogàs sintètic contenint 2,000 ppmv d’H2S (≈ 50 g S-H2S·m-3·h-1), utilitzant un material de rebliment aleatori (anelles Pall d'acer inoxidable). Després de l'optimització de l'operació a pH neutre, es va estudiar l'eliminació simultània de metilmercaptà (CH3SH) i H2S. A continuació es va executar la transició ininterrompuda des de 440 dies a pH neutre (6.0 – 6.5) a 550 dies a pH àcid (2.50 – 2.75). Paral·lelament es van desenvolupar eines per a la monitorització en línia d’H2S, sulfur dissolt total (TDS = H2S(aq) + HS- + S2-) i sulfat (SO42-), aplicant elèctrodes selectius d'ions (ISEs). Es va emprar un ISE de membrana cristal·lina en el sistema analític proposat, que consisteix en un analitzador per injecció de flux (FIA) per anàlisi de TDS integrat com a detector en un analitzador de flux continu amb una etapa prèvia de difusió de gas (GD-CFA) per l’anàlisi d’H2S, el qual es va mostrar idoni per a la monitorització en línia del BTF. Es va realitzar l'estudi preliminar de la determinació en línia de SO42- utilitzant un ISE de membrana líquida polimèrica, preparada amb un ionòfor comercial. No obstant això, es va obtenir baixa selectivitat per al SO42- en presència d'anions interferents, el que desaconsella l'aplicació dels elèctrodes construïts. Es van optimitzar paràmetres operacionals del BTF a pH neutre, com ara la taxa d'aeració, la velocitat de percolació (TLV) i el temps de residència hidràulica (HRT), obtenint una mínima producció de sofre elemental (S0). També es va estudiar la resposta del BTF enfront del temps de contacte del gas (EBRT) i de la càrrega aplicada (LR) d’H2S. La capacitat d'eliminació (EC) màxima va ser de 135 g S-H2S·m-3·h-1. Per a un EBRT de referència de 131 s, l'eficàcia d'eliminació (RE) va ser superior al 99%. Es va investigar l'eliminació simultània de CH3SH i H2S a pH neutre, a concentracions normalment trobades en biogàs (2,000 ppmv d’H2S i 10 – 75 ppmv de CH3SH). Les màximes EC trobades van ser de 1.8 g S-CH3SH·m-3·h-1 i 100 g S-H2S·m-3·h-1. La presència natural de CH3SH en el biogàs va ser considerada beneficiosa per l’efecte de descolmatació del llit produït pel consum de S0 per reacció química amb CH3SH. Finalment, es va caracteritzar l'operació a llarg termini del BTF sota condicions àcides de pH en funció del EBRT i la LR, obtenint una ECmax de 220 g S-H2S·m-3·h-1. Es va estudiar el perfil d'eliminació d’H2S i es va avaluar la velocitat d'oxidació del S0 acumulat dintre del llit durant episodis periòdics d'inanició. Els resultats indiquen que el primer terç del llit és responsable pel 70 – 80% del total eliminat d’H2S. L'oxidació de S0 a SO42- se suggereix com una estratègia de control contra la colmatació del llit per sofre. Tot i la important quantitat de S0 produït a pH àcid, la capacitat de dessulfuració global del BTF va ser comparable a l'obtinguda anteriorment a pH neutre. / The performance of an aerobic biotrickling filter (BTF) was assessed during a total period of 990 days on the desulfurization of a synthetic biogas containing 2,000 ppmv of H2S (≈50 g S-H2S·m-3·h-1), using a metallic random packing material (stainless steel Pall rings). After the optimization of the operation at neutral pH, the simultaneous removal of methylmercaptan (CH3SH) and H2S was studied. Afterwards, the uninterrupted transition from 440 days at neutral pH (6.0 – 6.5) to 550 days at acidic pH (2.50 – 2.75) was performed. In parallel, sensing tools for the on-line monitoring of H2S, total dissolved sulfide (TDS = H2S(aq) + HS- + S2-) and sulfate (SO42-) were developed applying ion-selective electrodes (ISEs). An ISE of crystalline membrane was used in the proposed analytical system, consisting in a flow injection analyzer (FIA) for TDS detection integrated as a detector into a continuous flow analyzer with a gas diffusion step (GD-CFA) for H2S detection, which was proven to be reliable for on-line monitoring of the BTF. The preliminary study on the on-line determination of SO42- was performed by an ISE of polymeric liquid membrane, prepared with a commercial ionophore. However, low selectivity to SO42- was found in the presence of interfering anions, discouraging the application of constructed electrodes. Operational parameters of the BTF were optimized under neutral pH, such as the aeration rate, the trickling liquid velocity (TLV) and the hydraulic residence time (HRT), achieving a minimum elemental sulfur (S0) production. Also, the behavior of the BTF was studied as a function of the empty bed residence time (EBRT) and the H2S loading rate (LR). A maximum elimination capacity (EC) of 135 g S-H2S·m-3·h-1 was found. Removal efficiency (RE) above 99% was obtained at the reference EBRT of 131 s. The simultaneous removal of CH3SH and H2S was investigated at neutral pH, for concentrations commonly found in biogas (2,000 ppmv of H2S and 10 – 75 ppmv of CH3SH). Maximum ECs were 1.8 g S-CH3SH·m-3·h-1 and 100 g S-H2S·m-3·h-1. The natural presence of CH3SH in biogas was considered beneficial because of the unclogging effect produced by the consumption of S0 by chemical reaction with CH3SH. Finally, the BTF long-term operation under acidic pH was characterized in terms of EBRT and LR, obtaining an ECmax of 220 g S-H2S·m-3·h-1. The H2S removal profile was assessed and the oxidation rate of S0 accumulated inside the filter bed was evaluated by periodical H2S starvation episodes. Results indicate that the first third of the filter bed is responsible for 70 to 80% of the total H2S removal. Oxidation of S0 to SO42- was suggested as a S-clogging control strategy under acidic conditions. Despite the important amount of S0 produced under acidic pH, overall BTF desulfurizing capacity was comparable to that obtained previously under neutral pH.

Los pueblos indígenas se enfrentan a un creciente número de amenazas causadas por el Cambio Ambiental Global. Dado el ritmo sin precedentes de los cambios ambientales actuales, los investigadores debaten si dichas amenazas podrían perjudicar también la capacidad de adaptación que confiere el conocimiento indígena. Al hallarse a caballo entre las ciencias naturales y sociales, la etnoecología cuenta con una posición estratégica para examinar hasta qué punto el conocimiento indígena puede ayudar a la adaptación ante cambios ambientales rápidos. Esta tesis doctoral es el resultado de un estudio interdisciplinar de tres años que aborda las relaciones entre el Cambio Ambiental Global y el Conocimiento Ambiental Local de una sociedad nativa de la Amazonia boliviana: los cazadores-recolectores tsimane’. Al enfrentarse a condiciones socio-ecológicas cambiantes y estando aún muy alejados del discurso científico sobre el cambio global antropogénico, los Tsimane’ constituyen un caso de estudio adecuado para entender cómo las percepciones locales del Cambio Ambiental Global son captadas en la memoria social de los pueblos indígenas. La principal línea argumental del presente trabajo es que el Cambio Ambiental Global cuenta con manifestaciones directas a escala local, incluyendo cambios en el clima, el ecosistema y la disponibilidad de recursos naturales. En sus cuatro capítulos centrales, esta disertación investiga de forma empírica: (a) el uso potencial del conocimiento indígena para complementar los modelos científicos que evalúan el cambio climático; (b) la relación entre las observaciones locales de cambio climático y la asimilación de información científica; (c) los límites de la capacidad adaptativa del Conocimiento Ambiental Local en un contexto de cambio rápido; y (d) el papel de las percepciones locales de cambio como estímulo de adaptación a los impactos ecológicos. Esta investigación incluyó la recolección de datos cualitativos y cuantitativos durante 15 meses de trabajo de campo en 23 comunidades del Territorio Tsimane’. Utilicé métodos comunes en investigación etnoecológica tales como la observación participativa, los grupos focales, y la recogida sistemática de datos. Realicé específicamente entrevistas semi-estructuradas sobre la percepción de cambio ambiental (n = 300 adultos), pruebas de conocimiento para evaluar los niveles individuales de Conocimiento Ambiental Local (n = 99) y una prueba controlada aleatorizada (n = 442). Adicionalmente, se recogieron datos climáticos y ecológicos para obtener estimaciones científicas de los cambios ambientales en el área de estudio. Los resultados de esta disertación muestran que los Tsimane’ identifican un amplio número de indicadores locales de cambio ambiental. Dichos indicadores podrían ayudar a completar vacíos en los registros instrumentales de Cambio Ambiental Global. Esta tesis también muestra la existencia de una superposición entre el conocimiento indígena y los registros científicos de cambio climático, así como el papel instrumental que juegan las percepciones locales en propiciar respuestas colectivas para adaptarse al cambio. Sin embargo, los hallazgos de esta tesis también ilustran cómo el Cambio Ambiental Global supone un desafío para la capacidad de adaptación del Conocimiento Ambiental Local, al ensanchar la brecha temporal entre la velocidad de cambio del ecosistema y la velocidad de cambio del conocimiento indígena. La presente tesis aporta nuevos conocimientos a la discusión teórica sobre la efectividad del Conocimiento Ambiental Local en un contexto de cambios socio-ecológicos rápidos y sin precedentes. Los resultados de este trabajo destacan la importancia de trazar planes estratégicos para apoyar la adaptación del conocimiento indígena ante cambios ambientales cada vez más significativos. Esta investigación también muestra la importancia del Conocimiento Ambiental Local para informar y facilitar procesos de adaptación, particularmente en territorios indígenas. Dados estos resultados, abogo por la integración de los pueblos indígenas en los foros globales de políticas ambientales, así como el reconocimiento de sus sistemas de conocimiento en el ámbito científico. / Indigenous peoples are increasingly facing threats resulting from a changing global environment. Given the unprecedented rates of ongoing Global Environmental Change, there is scholarly debate on whether these threats might also undermine the adaptive capacity of indigenous knowledge. Due to its strategic position bridging the natural and social sciences, ethnoecology is well-placed to examine to what extent indigenous knowledge is adaptive in the face of rapid environmental changes. This PhD thesis is the result of a three-year interdisciplinary study aiming to understand the relations between Global Environmental Change and the Local Environmental Knowledge held by a native society in Bolivian Amazonia: the Tsimane’ hunter-gatherers. Facing rapidly changing social-ecological conditions and with the scientific discourse on anthropogenic global change still largely inaccessible to this group, the Tsimane’ constitute a suitable case study for casting light on how local perceptions of Global Environmental Change are captured in the social memory of indigenous peoples. The main argumentative line of this work is that Global Environmental Change has direct expressions at the local scale, including changes related to climate, the ecosystem and the availability of natural resources. In its four central chapters, this dissertation empirically investigates: (a) the potential use of indigenous knowledge for complementing scientific models assessing climate change; (b) the interplay between local observations of climate change and the uptake of scientific information; (c) the limits of the adaptive capacity of Local Environmental Knowledge in a context of rapid change; and (d) the role of local perceptions of change as drivers of adaptation to ecological shocks. This research involved qualitative and quantitative data collection during 15 months of fieldwork in 23 villages of the Tsimane’ Territory. I used a number of methods common to ethnoecological research, including participant observation, focus groups and systematic data collection. I specifically conducted semi-structured interviews on environmental change perceptions (n = 300 adults), knowledge tests to assess individual levels of Local Environmental Knowledge (n = 99) and a randomised controlled trial (n = 442). Additional climate and ecological data were sourced to obtain scientific estimates of environmental changes in the study area. The results of this dissertation show that the Tsimane’ identify a wide array of local indicators of environmental change. Such indicators could help to fill gaps in instrumental records of Global Environmental Change. This thesis also shows the existence of a significant overlap between Tsimane’ indigenous knowledge and scientific climate change records, as well as the instrumental role that local perceptions play in sparking collective responses for adapting to change. However, findings from this work also illustrate how Global Environmental Change challenges the adaptive capacity of Local Environmental Knowledge by widening the temporal gap between the rates of change in the ecosystem and the rates of change in the knowledge held by indigenous societies. This thesis brings new insights to the theoretical discussion on the effectiveness of Local Environmental Knowledge in the context of rapid and unprecedented social-ecological changes. Results of this work stress the importance of devising strategic plans to support the resilience of indigenous knowledge in the face of ever encroaching environmental changes. This study also shows the importance of building upon Local Environmental Knowledge for informing and facilitating adaptive processes, particularly in areas inhabited by indigenous groups. Given these findings, I argue for an integration of indigenous peoples in global environmental policy fora, as well as for the recognition of their knowledge systems in scientific scholarship.

This Doctoral thesis was carried out in 3 different Catalan aquatic ecosystems: The Flix reservoir and the lower part of Ebro river, the Camarasa reservoir (Pre-Pyrenees) and the Pyrenees lakes.The aim of this Doctoral Thesis in the Flix reservoir and the lower part of Ebro river part was to determine the Naturally Occurring Radioactivity waste materials (NORM) contained in Flix Reservoir sediments due to the dicalcium phosphate (DCP) production of a factory located in the reservoir vicinity, and evaluate the potential remobilization of the NORM waste materials downstream, along the 95 km of Ebro river until its river mouth delta (Ebro Delta). The results display an evident radiological impact in the waste materials dumped in Flix reservoir with maximum values of values 11723±198 Bq kg-1 238U, 9361± 181 Bq kg-1 226Ra, 3500±157 Bq kg-1 210Pb, 308 (238U), 92 (226Ra) and 38 (210Pb) times higher than the activity of these radionuclides in the Ebro sediments, that show an average activity of 20 Bq kg-1. In order to determine the mobilization of the radioactivity, 226Ra (dissolve) was studied. An enhancement of the 226Ra levels in water was detected in the Flix water (8.00.4 Bq m-3) and specially in the Flix meanders with a value of 37.5 ±1.2 Bq m-3, typical of the contaminated NORM rivers. However the rest of the lower part of the river water samples display non contaminated levels of 226Ra, with an average value of 5.9 ±1.6 Bq m-3.In Camarasa reservoir the aim of the research was to establish the sedimentation rates by 210Pb models (CFCS) and 137Cs dating mark, that allows us to date the last 100-150 years. The highest sedimentation rate in the central and lower part of the reservoir was 3.3 ± 0.2 cm yr-1 (14.1 kg m-2 a-1), close to the dam, due to the dam barrier effect that block the water stream. The central part of the reservoir displays a lower sedimentation rate of 1.370.14 cm yr-1. We have to take into account the effect of the flood events in the assessment of the sedimentation rates. In this study a punctual flood event in November 1982 was registered in the sediments depositing from 30 to 40 cm of material in 1 week, equivalent to 25 years of normal sedimentation in the central part of the reservoir. In the Pyrenees lake study, the distribution of 210Pb (0 to 5178 ± 1300 Bq·kg-1) and 137Cs (8 to 2970 ± 101 Bq·kg-1) displays a wide variation activity ranges, typical of remote lakes. 210Pb was used as a normalizer of the heavy metal (Zn and Cd) contaminations and some organochlorate compounds (Hexachlorobenzen and Hexachlorociclohexan) in order to detected contamination sources. The metal results display an evident Zn and Cd contamination in some lakes of Vall d'Aran area (Pica Palomera and Montoliu lakes) due to the mining activity during the period from 1740 to 1968. On the other hand, the normalized organochlorinate compounds display a source of contamination close to Sabiñanigo village (Aragon Pyrenees) probably due to the presence in the past of an Hexachlorociclohexan factory.

Los tapones de corcho se utilizan desde hace muchos años para cerrar botellas que contienen diferentes tipos de vinos. Por este motivo, los tapones de corcho deben ser considerados productos en contacto con bebidas de consumo humano y en consecuencia deberían estar legislados los límites aceptables para cumplir con la seguridad alimentaria. Las normativas existentes, para tapones de corcho, hasta hoy, en el ámbito microbiológico solo exigen recuentos totales de hongos filamentosos y levaduras y de bacterias aerobias mesófilas. El principal objetivo de este trabajo es determinar si los hongos presentes en los tapones de corcho son capaces de elaborar y acumular micotoxinas que difundan a los vinos y en consecuencia proponer si es preciso, los límites tanto de recuentos fúngicos como de especies fúngicas y de sus micotoxinas en estos productos Para desarrollar este objetivo se ha realizado una identificación de las cepas de hongos existentes en los tapones de corcho y se han separado las que a nivel bibliográfico se citan como capaces de elaborar las micotoxinas legisladas.A partir de cultivos específicos se han realizado recuentos y extracciones a los 7, 14 y 21 días con el fin de llevar a cabo cromatografías en capa fina y poder verificar si las cepas seleccionadas son productoras de micotoxinas. Asimismo se ha estudiado la actividad inhibitoria y se ha evaluado la actividad enzimática de estas cepas.Posteriormente se ha esterilizado diferentes tipos de tapones de corcho y se ha comprobado si se han modificado sus características. Tras la esterilización, se procedió a inocular las ocho cepas de hongos productoras de micotoxinas, objeto de este estudio. Se ha calculado el porcentaje de recuperación de los hongos inoculados y se han realizado extracciones para verificar por medio de la cromatografía en capa fina, la producción de micotoxinas.A continuación, se ha procedido a adaptar una técnica ELISA para determinar y cuantificar las micotoxinas legisladas (aflatoxinas, ochratoxinas, fumonisinas, DON5/5, zearalenona y toxina T-2) en estos tapones de corcho inoculados con las cepas de hongos productores.Para reflejar la realidad del sector corchero se han seleccionado tapones de mercado que han sido sometidos a un proceso de extracción y posterior evaluación por la técnica ELISA para cuantificar las posibles micotoxinas existentes.Finalmente se han realizado inoculaciones de micotoxinas en diferentes tipos de tapones de corcho y se han introducido en botellas de vino, para poder determinar el grado de migración de estas micotoxinas al vino.A partir de los resultados obtenidos se proponen valores límite de presencia en los diferentes tipos de tapones de corcho de las cepas de hongos productores de micotoxinas y de las micotoxinas legisladas. / The cork plugs are utilized since many years ago to close bottles that contain different types of wines. For that reason, the cork plugs should be you considered products in contact with beverages of human consumption and consequently they should be legislated the acceptable limits to comply with the eating security. The existing regulations, for cork plugs, until today, in the environment microbiological alone they require total recounts of filamentous mushrooms and yeasts and of bacteria aerobics mesófilasThe main objective of this work is to determine if the present mushrooms in the cork plugs are capable of devising and to accumulate micotoxins that diffuse to the wines and consequently to propose if is to be exact, the so much limits of recounts funguses as of species funguses and of its micotoxinas in these products.To develop this objective has been carried out an identification of the stumps of existing mushrooms in the cork plugs and the ones have been separated that to bibliographical level are cited like capable of devise the micotoxins legislated. From specific cultivations recounts they have been carried out and extractions to the 7, 14 and 21 days in order to carry out chromatography in fine layer and to be able to verify if the stumps selected are producers of micotoxinsLikewise the inhibitory activity has been studied and the enzymatic activity of these stumps has been evaluated. Subsequently it has been sterilized different types of cork plugs and has been verified if its characteristics have been modified. After the sterilization, proceeded to inoculate the eight stumps of producing mushrooms of micotoxins, object of this study. The percentage of recovery of the mushrooms has been calculated inoculated and extractions have been carried out to verify through the chromatography in fine layer, the production of micotoxins. Subsequently, it has proceeded to adapt a technical one ELISA to determine and to quantify the micotoxins legislated (aflatoxins, ochratoxins, fumonisins, DON, zearalenone and toxin T-2) in these cork plugs inoculated with the stumps of producing mushrooms. To reflect the reality of the cork sector plugs of market they have been selected that have been submitted to a process of extraction and subsequent evaluation by the technical one ELISA for quantify the possible micotoxins existing. Finally inoculations have been carried out of micotoxins in different types of cork plugs and they have been introduced in bottles of wine, to be able to determine the degree of migration of these micotoxins al came. From the results obtained presence limit values in the different types of cork plugs of the stumps of producing mushrooms are proposed of micotoxins and of the micotoxins they legislated.

Hoy en día existe una escasez de estudios sobre la distribución de los hidrocarburos en mar abierto, aunque el aumento de la explotación de yacimientos de petróleo y la intensificación del tráfico marítimo más allá de la plataforma continental haya aumentado. Asimismo, se han identificado nuevas fuentes de contaminación. En los últimos años se ha puesto en evidencia el alto número de barcos hundidos en los fondos marinos que podrían potencialmente generar futuros vertidos de petróleo. En esta tesis, se investiga el accidente del petrolero Prestige cerca de Galicia en el 2002 como caso de estudio de un vertido marino en profundidad en mar abierto, ya que aproximadamente unas 43.000 toneladas de fuel oil pesado que llevaba a bordo fueron vertidas una vez el barco de rompió en dos y se hundió. Además, la zona del hundimiento del Prestige es un área hidrodinámicamente compleja. La columna de agua esta formada por cinco masas de aguas principales, de diferente origen y con características físico-químicas diferentes, que pueden contribuir activamente extender el fuel liberado por el Prestige en las aguas cerca del Banco de Galicia. En este contexto, el principal objetivo de la presente tesis ha sido determinar la importancia de los pecios del Prestige como fuente de contaminación en las aguas cerca del Banco de Galicia varios años después del accidente e investigar el papel de las masas de agua en el transporte y distribución de los hidrocarburos en la zona del hundimiento. Estos objetivos se han alcanzado mediante la combinación de estudios de laboratorio y trabajo de campo. Por un lado, se realizaron diferentes experimentos bajo condiciones estables de temperatura y salinidad que dieron información sobre la disolución potencial del fuel del Prestige en agua marina. Además, dos campañas oceanográficas se llevaros a cabo en marzo y octubre del 2006 cerca de los pecios y las zonas adyacentes, con el objetivo de recoger agua marina. Se determinaron hidrocarburos en la materia sólida en suspensión y la fase disuelta del agua en la columna de agua de las tres estaciones. Una se encontraba encima de los pecios del Prestige mientras que las otras dos se localizaron a 73 millas náuticas, una al norte y la otra al sur de este punto. En marzo del 2006, en la zona del hundimiento y en las otras dos estaciones, las concentraciones de hidrocarburos de origen petrogénico estaban dentro el rango los niveles descritos en la literatura para áreas similares, mientras que los niveles en octubre del mismo año era superiores. Las concentraciones de hidrocarburos poliaromáticos encontrados en la fase disuelta eran, tanto en marzo como en octubre, mucho mayores que los niveles de referencia establecidos para la zona. La huella química de los hidrocarburos en octubre del 2006 indicó que los pecios del Prestige habían estado liberando fuel oil durante varios años después del accidente. Sin embargo, a pesar de la amplia presencia de hidrocarburos provenientes del petróleo en la columna de agua de las tres estaciones, no se puede afirmar que el Prestige constituía la fuente más importante de contaminación en le área, ya que los hidrocarburos parecían provenir de múltiples orígenes. De hecho, varias masas de agua presentan contenidos distintivos de hidrocarburos en la fase disuelta y material particulado. El estudio realizado se puede entender como un ejemplo del potencial de un pecio hundido en el Noratlántico profundo como fuente de contaminación. Aunque cada pecio representa un caso único, el conocimiento obtenido sobre la distribución espacial y temporal de los hidrocarburos después del accidente del Prestige se puede utilizar en futuros vertidos. / There is an apparent shortage of studies on the distribution and fate of oil hydrocarbons in open ocean waters. Nevertheless, given the increasing exploitation of oilfields in the high seas, and the intensification of maritime traffic, in the last decades, oil pollution of the marine environment beyond the continental platforms is increasing. In addition, new sources of pollution are being recognized. Thus, in recent years it has been noted that the high number of sunken vessels scattered in the oceans sea floor are potentially a present and future source of oil spills. In this thesis, the accident of the Prestige tanker in 2002 off the Galician coast is investigated as a case study of a deep sea spill in open ocean waters, since around 43,000 tonnes of heavy fuel oil were spilled after the vessel broke in two and sank. In addition, the area near the Galician Bank, where the Prestige wrecks are located, is hydrodynamically complex. The water column is comprised by five main water masses from different origins and physico-chemical properties, which may contribute to actively spread the oil released from the Prestige in different and distinct ways. In this context, the main aim of this study has been to determine the importance of the Prestige shipwrecks as a source of oil pollution in the waters near the Galician Bank several years after the accident took place and to investigate the role of the water masses in the sinking area in the transport and distribution of hydrocarbons. These objectives have been tackled by a combination of laboratory and field studies. First of all, several sets of experiments were carried out under controlled temperature and salinity conditions which provided information about the potential dissolution of the Prestige fuel oil in seawater. In addition, two oceanographic cruises were undertaken in March and October 2006, near the wrecks location and surrounding areas, to collect seawater samples. Hydrocarbons were determined in the suspended particulate matter (SPM) and dissolved phase (DP) in the water column of three stations. One was located above the Prestige wrecks, and the other two 73 nautical miles north and south of the Prestige incident area.Hydrocarbons concentrations from petrogenic sources in the SPM above the wreck and surrounding areas in March 2006 were within the range of abundances previously reported for similar areas, but much higher in October 2006. The concentrations of polycyclic aromatic hydrocarbons found in the DP were, both in March and October 2006, well above any expected background levels. The chemical fingerprint of the hydrocarbons indicated that in October 2006 the oil at the Prestige station originated from the wrecks. This, together with the unusually high relative concentration of hydrocarbons in the DP at the Prestige station in March 2006, indicates that the Prestige wrecks had been releasing oil for several years after the accident. However, despite the widespread occurrence of oil hydrocarbons in the three stations and throughout their water columns, it could not be concluded that the Prestige was the main source of pollution in the area near the Galician bank, which most likely has multiple origins. In fact, different water masses contain distinct contents of hydrocarbons in the SPM and the DP, which in some instances may have remote sources. The study conducted can be viewed as an example of the potential of a sunken wreck in the deep North Atlantic as a source of pollution. Although each potentially polluting shipwreck represents a singular case, knowledge obtained about the temporal and spatial distribution of hydrocarbons after the accident of the Prestige could be applied to deal with other deep spills in the future.

Hoy en día, los ríos de regiones principalmente desarrolladas presentan un exceso de las emisiones de nutrientes debido al crecimiento de las actividades humanas en sus cuencas. Esto conlleva un estrés ecológico significativo. El aumento de las emisiones de nitrógeno (N) y fósforo (P) se debe principalmente al crecimiento económico, tecnológico y de la población entre otros. Para controlar estas emisiones, se están produciendo cambios legislativos acompañados de nuevas actitudes sociales. Un ejemplo en Europa, es la Directiva Marco del Agua (DMA), cuya implementación requiere de la realización de una Evaluación Ambiental Integrada (EAI) que permita ampliar el conocimiento para una mejor gestión de las fuentes de los nutrientes (N y P). La EAI resulta crucial para la gestión sostenible de los recursos hidrológicos y para mantener la calidad ecológica de los ecosistemas especialmente vulnerables, como son, en este caso, los de las zonas Mediterráneas.En este proyecto de tesis, se llevó a cabo una evaluación ambiental integrada e interdisciplinaria de los flujos de nutrientes de la cuenca del río Tordera, en Cataluña (Nordeste de España). Los periodos temporales evaluados son dos: primero, el que va desde inicios del año 1995 hasta inicios del año 2003, y el segundo consiste en tres escenarios de futuro para el año 2030. Los objetivos de la evaluación han sido los de estimar los flujos de nitrógeno y fósforo, analizar el sistema socioeconómico en relación a estos flujos, así como diseñar escenarios socio-económicos a través de un proceso participativo. En relación a este último, se han evaluado y cuantificado cambios potenciales en relación a los flujos de nutrientes correspondientes a cada escenario.A partir de un análisis social y el modelado de las fuentes puntuales y difusas de nutrientes (N y P), se ha podido describir las relaciones de los parámetros socioeconómicos que afectan los flujos de N y P y, consecuentemente, la calidad de las aguas. Las entrevistas llevadas a cabo permitieron identificar y entender las interacciones presentes y pasadas entre el sistema natural y social y llevar a cabo un análisis de los actores sociales que contribuyen a la contaminación del agua. El empleo de un modelo de estimación de emisiones de nitrógeno y fósforo, MONERIS (Modelling Nutrient Emissions into River Systems) orientado para su aplicación a escala de cuenca, permitió la identificación de las fuentes de nutrientes y la cuantificación de sus emisiones para el periodo 1995-2002. Posteriormente, se diseñaron escenarios socio-económicos por medio de un proceso participativo.En el contexto de la Directiva Marco del Agua, este estudio puede ser considerado como un ejemplo del proceso requerido para la gestión sostenible de las fuentes antropogénicas de nutrientes en una cuenca hidrográfica. La integración de datos procedentes de las ciencias naturales y del análisis socioeconómico resulta fundamental para conseguir una información de mayor calidad y alcance que pueda contribuir a la toma de decisiones de los gestores y planificadores de cuencas en el planteamiento de las mejores opciones de gestión de las fuentes antropogénicas de N y P. / Rivers, particularly in developed regions, are under significant ecological stress as a consequence of the increasing development of human activities in their catchments. This is especially reflected in excess nitrogen (N) and phosphorus (P) emissions, which are the product of complex dynamic systems influenced by demographic, socioeconomic and technological factors among others. This situation has been addressed in Europe through specific legislation such as the European Water Framework Directive (WFD). Its application requires conducting an Integrated Environmental Assessment (IEA) for the management of nutrients in river basins. In Mediterranean regions, where the aquatic ecosystems are particularly vulnerable, an IEA is essential for the sustainable management of hydrological resources and to maintain the ecological quality of the ecosystem.In this thesis, using a Catalan river catchment as a case study (La Tordera, North-East of Spain), an integrated and interdisciplinary environmental assessment of nutrient flows was undertaken for the period from early 1990s to early 2000s, and the future, i.e., the 2030 horizon. This assessment involved not only the estimation of N and P fluxes, and the analysis of the socioeconomic system that interact with theses fluxes, but also the participatory development of future scenarios, their quantification and the evaluation of the potential changes in nutrient flows under each of these quantitative scenarios.By analysing the social system and point and diffuse sources of nutrients (N and P), the respective roles of socio-economic driving forces that affect N and P loads and hence water quality were recognised. Interviews were conducted to identify and understand the interactions and feedbacks between the natural and social system over the past and present time, and the analysis of the social actors that contribute to water contamination. The application of a nutrient emission model, MONERIS (Modelling Nutrient Emissions into River Systems), designed for river basin scale, enabled the identification of nutrient sources and quantification of their emissions during the period 1995-2002. This assessment was then followed by the development of narrative socioeconomic scenarios through a participatory process and their quantification.The study conducted can be viewed as an example of the process required for the sustainable management of the anthropogenic sources of nutrients in a river basin. By integrating findings of natural sciences and socioeconomic analysis, it is then possible to obtain information that can assist catchment managers and planners in evaluating optimal management strategies for the anthropogenic sources of N and P as required by the European Water Framework Directive for river basin management plans.

The water quality status of an Andean river basin was characterised and the pressures from anthropogenic activities were evaluated to enhance the available knowledge of the environment within an ecosystem in Peru. This investigation was conducted to assess the environmental status of the basin as a first step to introducing river management plans and specific water quality programmes. A continuous simulation model and an environmental monitoring program were developed, taking into account the European water framework directive (WFD) requirements. To prioritise the integrated water resources management (IWRM), an applied environmental model, the Soil and Water Assessment tool (SWAT) was used. The model was calibrated and validated for the Jequetepeque river basin using the SCE-UA algorithm and a relatively small amount of data (11 years). Five different cases of sub-basin discretisation were evaluated with and without a slope criterion. Very good hydrographs and statistics (NSE, RSR and PBIAS) were obtained for all cases. Environmental monitoring methods and tools for water quality evaluation were developed. The sources of contamination were identified and levels of contamination were quantified to evaluate pollution emissions. The degree of pollution by different substances, the associated risks, and the potential effects on aquatic life and human health were considered in the development of the tools and environmental monitoring methods. Water monitoring, sediment monitoring, and ecological monitoring, including a complementary effort to collect available data at the basin scale, were conducted in this study. The concentrations of trace elements were determined from the results of four water and sediment monitoring campaigns conducted between November 2008 and June 2010, and an ecological survey was evaluated. The results obtained from analysis of the water and sediment data indicated trace element pollution near mine sites, enabling us to quantify the impact of the mines on the Jequetepeque basin. Analysis of the water samples indicated that the most polluted water in the basin was located downstream from the Sipán SL Mine. The levels of Cr and As indicated adverse effects, whereas the levels of Al, Cd, Cu, Fe and Pb indicated significant effects on human health, mainly near the mining areas. Considering the lack of water facilities and trace element remediation in the region, special attention should be paid to regulatory policies and palliative countermeasures. Analysis of the sediment samples indicated that the most polluted sediment was located downstream from the Yanacocha Mine site and poses a significant threat to the environment in terms of Cd, Zn, Pb, and As pollution, regardless of the season. The sequential extraction analysis indicated higher mobility for Cd, Cu, Hg, Ni, and Zn. Those trace elements are released to the water column depending on the environmental conditions. The kinetics of the most prevalent trace elements in the basin were also evaluated. A diffusion model and two first-order models were used successfully to describe the kinetic extraction of Cu, Pb, and Zn. These trace elements can be significant only under extremely acidic conditions (pH=1); this should be taken into account in the potential scenario of acid mine drainage. The Ecological Status of Andean Rivers protocol was used to assess the upper part of the Jequetepeque river basin. At all the reference sites, the water quality status was very good or good. Only the sites located near mines exhibited alterations in the water quality, confirming the trends observed in the water and sediment monitoring. This protocol, which is an easy-to-use and economical qualitative tool, has proven to be very useful in assessing significant trends in ecological pollution of the basin. / Estado de la calidad del agua fue caracterizado y las presiones de las actividades antropogénicas fueron evaluadas en una cuenca andina con el fin de promover y mejorar el conocimiento del medio ambiente dentro de un enfoque eco-sistémico en el Perú. Esta investigación fue desarrollada como un primer paso para introducir planes de gestión de programas, específicamente de calidad del agua. Para ello, un modelo de simulación continua y un programa de vigilancia ambiental se han desarrollado teniendo en cuenta las exigencias de la Directiva Marco del Agua (DMA). La dinámica de la cuenca se caracteriza por la Herramienta de Evaluación de Suelo y Agua (SWAT). Los resultados obtenidos a partir del agua y datos de sedimentos visualizan la contaminación de elementos traza cerca de las minas y cuantificar el impacto en la cuenca, principalmente para As, Cd, Cu, Pb y Zn. El estado ecológico reportado fue bueno o muy bueno para todas las muestras. Sin embargo, los puntos localizados cerca de las minas mostraron alteraciones con las mismas tendencias observadas en los monitoreos de agua y sedimento.