Aquest treball tracta dels diferents comportaments que ha tingut l'aigua subterrània a la vall Salada de Cardona i en el seu aiguabarreig amb el riu Cardener. Aquest riu, ha arribat a ser problemàtic per les seves conseqüències ambientals i de potabilitat en les xarxes públiques de Barcelona i l'àrea metropolitana.La vall Salada és un impressionant aflorament de materials salins en forma de diapir, en el qual hi ha diferents aportacions d'aigua superficial i subterrània. La dissolució dels materials salins per l'aigua dolça és el primer motor que altera la fisonomia de la Muntanya de Sal i també la morfologia de la vall. Tant l'aigua superficial com la interna han provocat esfondraments dels materials superiors a manera de bòfies. En tota aquesta dinàmica de dissolució dels materials salins, hi ha un procés de protecció natural amb la salmorra resultant, que actua sempre que no hi ha un flux exterior prou important per retirar-la. D'aquesta manera, en les zones amb materials salins, propenses a la dissolució per l'aigua, es forma una capa de salmorra a les parts baixes, a manera de cubeta autoprotegida en la base. Els fets més importants pel que fa al comportament de l'aigua subterrània a la vall Salada han estat les entrades d'aigua a la mina. En la darrera i més greu entrada d'aigua a la mina Las Salinas (14 de març de 1998), l'alteració dels materials salins situats sobre la mina es va anar estenent i aprofundint fins a interceptar el sostre de la cavitat subterrània a uns 50 metres de la superfície. Però hi havia un lleuger llindar entre les cubetes d'alteració i la del riu Cardener. Una vegada desprotegit aquest llindar per l'escolament de les salmorres residuals, les aigües dolces dissolen aquesta barrera natural i arriba un moment (a principis de gener del 1999) que les aigües del riu Cardener es desplacen cap a l'interior de la mina seguint el gradient més favorable. Afortunadament, durant els darrers mesos l'Administració s'afanyà a construir un túnel pel riu, de manera que s'anul·là el meandre del Cardener al seu pas pels materials salins de la vall Salada.Posteriorment a la construcció del túnel de derivació del Cardener, i amb el consegüent bombeig cap al col·lector, sembla que s'hagi trobat la solució gairebé definitiva a la salinització de l'aigua del riu. Però el cabal que recull la bomba al fons de la mina, més aviat sembla que augmenta. Es fan hipòtesis d'altres possibilitats de recàrrega a l'aqüífer pels laterals del diapir. S'han fet mesures de georesistivitat elèctrica i es poden obtenir dades de pous als laterals del diapir i dins la llera antiga del riu;això permet demostrar que encara entren cabals similars als que es bombegen a l'interior de la mina. A partir d'aquestes dades es reconstrueix el futur hidrogeològic de la vall Salada. Així doncs, es creuque aquest cabal residual que entra a la vall serà cada vegada més gran, pel fet que l'aigua dolça dissoldrà cada vegada més el llindar dels laterals. Llavors s'esdevindrà un gradient més accentuat, cosa que produirà esfondraments per falta de material als laterals. D'altra banda, si algun dia deixa de funcionar la bomba, el nivell de salmorra de l'interior de la mina pujarà fins al nivell natural de la antiga llera del riu. En aquesta zona es podrà formar per dissolució un llac d'aigua salada. Segurament, a més llarg termini, a escala geològica, la pujadadiapírica dels materials salins més el sobrepès de la salmorra frenaran progressivament l'avenç d'aquest procés i es podrà tornar a tenir unes condicions similars a les que la vall Salada havia tingut.

The aim of the thesis is to examine the viability of the subsurface constructed wetlands for the treatment of wastewater derived from three different sources (treatment ponds, pig farms and car wash facilities), and to evaluate the influence of design (size, type and depth of media, presence of Phragmites australis) and operational parameters (hydraulic load, dosing and feeding modes) on treatment efficiency and hydraulic behavior. Several studies were done in the framework of different national and European R+D projects in 4 study sites. The viability of constructed wetlands with vertical and/or horizontal subsurface flow to treat the effluent from wastewater treatment pond systems (facultative and tertiary ponds) for discharge or reuse was evaluated in two municipal wastewater treatment plants, one in Aurignac (France) and the other in Santa Eugènia (Mallorca, Spain). The evaluation of the viability of hybrid subsurface flow constructed wetlands to treat swine slurry for land application or discharge in water bodies was performed in small farm was Can Corominas located in Viver i Serrateix (Barcelona, Spain). Finally, the viability of vertical and horizontal flow constructed wetlands to treat the effluent from car wash facilities for recycling was evaluated at a car wash station located in Montfullà (Girona, Spain), using an infiltration-percolation system as reference. A monitoring of the water quality (physicochemical and microbiological parameters) and the filters’ hydraulic (monitoring of flows, infiltration rates and tracer tests experiments) were performed. The main outcome of the thesis is the viability of the application of different configurations of subsurface flow constructed wetlands to treat the effluents from a wastewater treatment pond, a pig farm, and a car wash facility, once design and operation have been optimized. Subsurface flow constructed wetlands have shown resilience to load and hydraulic fluctuations, to new pollutants and to variable environmental conditions; being simple to operate and maintain with null or minimum energy requirements and with an added aesthetical value. From the case studies several points can be indicated as main conclusions. Paying special attention to the pond effluent study, it was characterised by a large quantity of algae and a high effluent variability that mainly depends temperature and solar irradiation. The experimental results demonstrated the effectiveness of vertical and horizontal flow constructed wetlands to upgrade pond effluent quality by retaining algae and suspended solids, completing organic matter degradation, and nitrifying the pond effluent in the case of vertical flow and partially removing total nitrogen in the case of horizontal flow. The filtering media size (sand or gravel) was the key parameter for algae retention. The presence of plants did not significantly affect the filter performance. The filtering media size (sand or gravel) was the key parameter for algae retention. The removal of microbial indicators depended mainly on the water retention time in the filter, which in turn depended on the media granulometry and hydraulic load, and on the depth of the filter and the dose volume per batch. The swine slurry presented high concentrations of suspended solids, organic matter, nitrogen and phosphorous, with high variability depending. The high ammonia contents interfered with the growth of Phragmites australis, while the high concentration of suspended solids and organic matter also limited the type of subsurface flow constructed wetland to be implemented. The hybrid configuration, which combines vertical and horizontal flow constructed wetlands, had a dual function for simultaneous solid-liquid separation and biological treatment. Removal of organic matter and suspended solids was very high, while the overall nitrogen load removal was around 65%, due to the combined nitrification/denitrification processes. The maximum number of feeding days was a key factor to avoid clogging. Some of the contaminants were retained and mineralised in the surface deposit layer of the vertical flow filter, increasing around 20 cm each year. Finally, car wash effluent had a high concentration of inorganic suspended solids, very variable concentrations of E. coli and organic matter, low concentrations of nutrients, and the presence of hydrocarbons, fats and oils and non-ionic surfactants. The three technologies evaluated performed very efficiently with respect to turbidity, organic material, and suspended solids. Non-ionic detergents, hydrocarbons, fats and oils were also completely removed, but their concentrations in the influent were already very low. E. coli was also removed to acceptable limits for recycling, with concentrations lower than the limits established in the Royal Decree guidelines for reuse in Spain. The oil and fats contents of the car wash effluents as well as the inorganic suspended solids made pre-treatment necessary in order to avoid media clogging. The low concentrations of nutrients resulted in a slow growth of Phragmites australis especially in horizontal flow constructed wetlands. / L'objectiu principal de la tesi és l’estudi de la viabilitat dels aiguamolls construïts amb flux subsuperficial per al tractament d'aigües residuals de diferents orígens (llacunatges, granges de porcs i instal·lacions de rentat de cotxes), i avaluar la influència dels paràmetres de disseny i d’operació en l'eficiència del tractament i el comportament hidràulic. Els estudis experimentals es van realitzar en el marc de diversos projectes de R+D+I nacionals i europeus R+D+I. La viabilitat dels aiguamolls construïts amb flux subsuperficial vertical i/o horitzontal per al tractament dels efluents de sistemes de llacunatges (facultatiu i terciari) es va avaluar en dues plantes de tractament d'aigües residuals urbanes, a Aurignac (França) i a Santa Eugènia (Mallorca, Espanya). Per al tractament de purins es va construir una planta pilot d'aiguamolls de tipus híbrid en una granja situada a Viver i Serrateix (Barcelona, Espanya). Finalment, es va realitzar un estudi de la viabilitat dels aiguamolls construïts de flux vertical i horitzontal per al tractament i reciclatge dels efluents d’instal·lacions de rentat de cotxes en una estació situada a Montfullà (Girona, Espanya), utilitzant un sistema d'infiltració-percolació com a referència. Es va fer el seguiment de la qualitat de l'aigua (paràmetres fisicoquímics i microbiològics) i de la hidràulica d’aquestes tecnologies (control de cabals, velocitats d'infiltració i experiments amb traçadors). La principal conclusió de la tesi és que l'aplicació de diferents configuracions d’aiguamolls construïts de flux subsuperficial per tractar els tres tipus d’aigües residuals estudiades és viable, malgrat que se n'ha d'optimitzar el disseny i l’operació. S'ha constatat que els aiguamolls construïts de flux subsuperficial vertical i horitzontal milloren la qualitat dels efluents de llacunatges, mitjançant la retenció de les algues i dels sòlids suspesos i completant la degradació de la matèria orgànica. La granulometria del medi filtrant és un paràmetre clau per a la retenció d'algues. L'eliminació dels indicadors microbiològics depèn principalment del temps de retenció d'hidràulica, que depèn, alhora, de la granulometria dels filtres, de la profunditat del medi, de la càrrega hidràulica i del fraccionament d’aquesta. Per altra banda, la configuració híbrida d'aiguamolls construïts, que combina flux vertical i horitzontal, presenta uns elevats rendiments d'eliminació de matèria orgànica i sòlids en suspensió dels purins. El nitrogen s'elimina al voltant del 65% gràcies als processos combinats de nitrificació (al filtre vertical) i desnitrificació (a l'horitzontal). L’elevada concentració d'amoníac dels purins va interferir en el creixement de Phragmites australis. Alguns dels contaminants van ser retinguts i mineralitzats i van formar una capa a la superfície del filtre de flux vertical. Aquesta capa ajuda a la depuració augmentant la filtració i els temps de retenció hidràulica, però cal limitar-ne el creixement mitjançant el control de la càrrega orgànica i dels períodes de descans per tal que no es produeixi una disminució massa gran de la infiltració. Finalment, les tres tecnologies avaluades per tractar els efluents de rentat de cotxes van resultar molt eficients pel que fa a la reducció de la terbolesa, de la matèria orgànica i dels sòlids suspesos. Els detergents no iònics, els hidrocarburs, els greixos i els olis també es van eliminar completament, però les seves concentracions en l'influent eren molt baixes. L’eliminació d’E. coli també va resultar elevada, especialment al sistema d’infiltració-percolació i a l'aiguamoll construït de flux vertical, de manera que es van assolir límits de qualitat aptes per al reciclatge. Les baixes concentracions de nutrients van donar com a resultat un creixement lent de Phragmites australis. El contingut d'oli i de greixos d’aquests efluents, així com els sòlids inorgànics en suspensió, fan necessari un pretractament.

Esta tesis tiene como objetivo principal contribuir al desarrollo de las mejores prácticas disponibles en la modelización del destino multimedia y de los efectos de compuestos farmacéuticos para evaluar su impacto en los ecosistemas. La distribución de fármacos a través de los distintos compartimentos ambientales representa un riesgo potencial de toxicidad para los ecosistemas acuáticos. La capacidad de ionización de muchos de estos compuestos en el medio ambiente es un reto para la modelización de su destino multimedia, de su exposición y efectos. El uso de modelos convencionales no polares representa un elevado nivel de incertidumbre en la modelización de la movilidad de compuestos orgánicos ionizables, y en la modelización de su biodisponibilidad para la exposición a organismos y para la degradación en el medio ambiente. El desarrollo y la evaluación de modelos alternativos que incluyan estos puntos son esenciales para mejorar la simulación del comportamiento ambiental de microcontaminantes. La comparación de modelos y la cuantificación de la incertidumbre de sus resultados son fundamentales para su correcta interpretación. Además, la cuantificación de estas incertidumbres es necesaria para establecer prioridades de monitoreo y de investigación adicional entre el gran número de fármacos activos en uso actual teniendo en cuenta las diferentes vías de contaminación ambiental. En este contexto, se consideraron los siguientes objetivos específicos: 1. Desarrollo de un modelo de destino multimedia, exposición y toxicidad con base en álgebra matricial y adaptado a compuestos farmacéuticos consistente con modelos de evaluación del impacto de ciclo de vida. 2. Desarrollo de un método para la cuantificación de la incertidumbre del modelo, incluyendo la incertidumbre de los modelos de regresión aplicados, y la identificación de los parámetros más pertinentes a la incertidumbre total. 3. Comparar y cuantificar las incertidumbres de los modelos alternativos en términos de los factores de caracterización y de los resultados finales de impacto, contribuyendo a la identificación de las mejores prácticas de modelización del destino multimedia, exposición y efectos de fármacos con base en los conocimientos científicos actuales. 4 Priorización de compuestos farmacéuticos en términos de su impacto probabilístico en los ecosistemas de agua dulce considerando las emisiones directas y indirectas de plantas de tratamiento de aguas para posterior monitorización e investigación adicional. Capítulo 1 establece el contexto de la tesis y sus objetivos. Capítulo 2 presenta un modelo de destino multimedia, exposición y efectos con base en álgebra matricial, adaptado a fármacos y consistente con el modelo consensual de la UNEP/SETAC, el modelo USEtox. Se presenta un enfoque para cuantificar la incertidumbre de los resultados del modelo usando el análisis de Monte Carlo. El enfoque incluye la incertidumbre asociada a los modelos de regresión utilizados y a los efectos tóxicos, y la variabilidad asociada a los parámetros ambientales y experimentales. El modelo se aplicó a fármacos detectados en lodos de depuradora, posteriormente aplicados a suelos agrícolas. En relación a los compuestos de mayor relevancia, los parámetros más influyentes en la evaluación probabilística de impacto fueron identificados así como temas para investigación futura. El capítulo 3 presenta una comparación detallada entre el modelo USEtox y el modelo alternativo adaptado a compuestos farmacéuticos. Este modelo alternativo incluye modelos de regresión para estimar parámetros teniendo en cuenta la fracción iónica de una molécula. La comparación se hizo al nivel de los factores de caracterización y al nivel de los resultados finales del impacto teniendo en cuenta tres escenarios de emisiones en distintos compartimientos ambientales. Los parámetros más sensibles de los modelos fueron identificados por análisis de Monte Carlo. Los capítulos 4 y 5 presentan una priorización de los fármacos detectados en plantas de tratamiento de aguas residuales europeas al nivel de su monitorización ambiental y de temas para investigación futura. En el Capítulo 4 las emisiones directas de efluentes al compartimiento de agua dulce son estudiadas. En el capítulo 5 se consideran las emisiones indirectas: la aplicación de lodos de depuración y de efluentes en suelos agrícolas como fertilizante y como agua de irrigación, respectivamente. Los temas de investigación futura se definieran tanto por la identificación de lagunas en el conocimiento acerca del comportamiento ambiental de los fármacos, como por la contribución de la incertidumbre de los parámetros estimados del modelo a la varianza de los impactos calculados. En el capítulo 6 se presentan las conclusiones generales y recomendaciones para trabajo futuro. Palabras clave: Modelo de destino multimedia, Análisis de incertidumbre, fármacos, microcontaminantes, compuestos orgánicos ionizables, ecotoxicidad en agua dulce, plantas de tratamiento de aguas residuales, lodos de depuración, agua regenerada, Evaluación de riego, Impacto comparativo probabilístico, Análisis de ciclo de vida, USEtox. / The overall objective of this dissertation is to contribute to the development of best available practices in environmental multimedia fate and effect modelling for ecosystem impacts assessment of pharmaceutical compounds. The distribution of pharmaceuticals through several environmental media poses a potential toxic hazard to freshwater ecosystems, among other endpoints. The ionising properties of pharmaceuticals represent additional challenges when modelling the multimedia fate, exposure, and effect of this class of chemicals. Large uncertainties are expected when modelling the mobility, as well as the bioavailability for uptake by exposed biota and degradation, of ionising organic chemicals using conventional models. The development and evaluation of alternative approaches that include these issues are essential for the improvement of micropollutants environmental behaviour simulation. Model comparison and quantification of uncertainties of model results are vital for their correct interpretation. Furthermore, the quantification of uncertainties of model results is detrimental to establish priorities for further monitoring, as well as research, the wide number of pharmaceutical active compounds currently in use considering the most important pathways of environmental contamination. In order to achieve that, the following specific objectives are addressed: 1. Develop a consistent matrix algebra framework for multimedia fate, multipathway exposure and toxicity effects models adapted for pharmaceutical compounds and consistent with life cycle impact assessment models. 2. Develop an approach to quantify the uncertainty of model results, accounting for regression model uncertainty, and identifying the main contributing parameters to overall uncertainty. 3. Compare and quantify the uncertainty of alternative model approaches on the level of characterisation factors as well as of final impact results, contributing to the identification of the best available practices on multimedia fate, exposure and effect modelling of PCs based on current scientific knowledge. 4. Prioritise pharmaceutical compounds on their probabilistic impact on freshwater ecosystems from both WWTP direct emissions and indirect emissions for further monitoring and research. Chapter 1 puts this dissertation into its context and defines its objectives. Chapter 2 presents a multimedia fate, exposure, and effect model based on matrix algebra adapted for pharmaceutical compounds and consistent with the UNEP/SETAC consensus model USEtox. An approach to quantify the uncertainty of model results using Monte Carlo analysis is presented. The approach accounts for the uncertainty of regression models and toxicity effects, as well as the variability of environmental parameters and experimental parameter values. The framework is applied to pharmaceuticals detected in biosolids following application on agricultural soils. The most influential parameters of the probabilistic comparative impact assessment were identified, as well as topics for further research for the compounds of most concern. Chapter 3 is a detailed comparison of the USEtox model with the alternative framework adapted for pharmaceutical compounds. The alternative framework includes regressions to estimate fate parameters that account for the ionized fraction of a molecule. The comparison has been performed at the level of characterisation factors as well as of final impact results for 3 emissions scenarios into different environmental media. The most sensitive model parameters in the estimation of ecotoxicological characterization factors of micropollutants were evaluated by Monte Carlo analysis in both the default USEtox model and in the alternative approach. Chapter 4 and 5 present a prioritisation of PCs detected in European wastewater treatment plants for further monitoring and research. Chapter 4 presents the pathway of direct discharge of WWTPs emissions to surface waters. In Chapter 5 the indirect emissions pathways to the freshwater compartment are addressed. The indirect emission pathways include the application of biosolids from WWTPs and of effluents as reclaimed water for irrigation, both on agricultural areas and landscapes. Research topics were defined by indentifying important gaps of knowledge as well as by computing the contribution of estimated model parameters’ uncertainty to the impact variance. Chapter 6 presents general conclusions on the research outlined and will provide recommendations for future research. Keywords: Multimedia fate model, Uncertainty analysis, Pharmaceuticals, Micropollutants, Dissociating organics, Freshwater ecotoxicity, Wastewater treatment plants, Biosolids, Land application, Reclaimed water, Probabilistic comparative impact, Risk Assessment, LCA, USEtox.

Antecedents: La cloració de l'aigua genera trihalometans (THM) i altres subproductes de la desinfecció (DBP) amb propietats carcinògenes. L'exposició a llarg termini a aquests compostos s'ha associat amb un increment del risc de càncer de bufeta, però les evidències no són concloents. Objectius: -Determinar l'exposició a THM com a indicadors del total de DBP en la població d'estudi. -Estimar el risc de càncer de bufeta per exposició a THM.Metodologia: (1) Meta-anàlisi d'estudis sobre consum individual d'aigua clorada i càncer de bufeta. Es va fer una cerca bibliogràfica i es van seleccionar estudis que avaluaven càncer de bufeta i consum individual d'aigua clorada a llarg termini, tot incloent sis estudis cas-control (6084 casos de càncer de bufeta, 10816 controls), i dos estudis cohort (121 casos) que complien els criteris d'inclusió. Es van extreure les odds ratios (OR) o els riscs relatius (RR), més els intervals de confiança al 95% (95%CI) per sexe i categoria d'exposició. Es va fer una meta-anàlisi per les diferents categories d'exposició. (2) Anàlisi de dades combinades (pooled analysis) de sis estudis cas-control de càncer de bufeta, que proporcionaven dades quantitatives sobre nivells d'exposició a THM i consum individual d'aigua. S'han inclòs dos estudis dels EEUU, i un de Canadà, França, Itàlia, i Finlàndia respectivament. Es van extreure de les bases de dades originals variables d'exposició i covariables, combinant-se tot seguint definicions comunes. L'anàlisi inclou 2806 casos i 5254 controls. Es va calcular l'exposició acumulada a THM (mg). Les OR i 95%CI es van estimar a través de regressió logística tot ajustant per estudi i factors confusors potencials.(3) Estudi multicèntric cas-control de càncer de bufeta. La població d'estudi prové de 18 hospitals participants a Astúries, Alacant, Barcelona i Tenerife. S'ha avaluat l'exposició a THM de la població d'estudi a través d'entrevistes personals a 1226 casos i 1271 controls, determinacions de THM a mostres d'aigua, i recull de dades retrospectives de THM a través de qüestionaris a empreses d'aigua i ajuntaments. Es calculen les OR i 95%CI a través de regressió logística per categories d'exposició a THM tot ajustant per àrea i factors de confusió potencials. L'anàlisi es limita als individus amb informació d'exposició &#8805;70% de la finestra d'exposició, tot excloent-se individus amb qualitat global de l'entrevista qüestionable o insatisfactòria. Resultats: (1) Haver consumit alguna vegada aigua clorada s'associa amb un increment del risc de càncer de bufeta en homes (OR combinada=1.4, 95%CI=1.1-1.9) i dones (OR combinada=1.2, 95%CI=0.7-1.8). (2) Les OR ajustades en homes exposats a >15 mg THM, comparats amb els exposats a <15 mg, era de 1.31 (95%CI=1.15-1.50). S'observa un increment monòton del risc amb l'exposició, amb una OR de 1.51 (95%CI=1.23-1.84) per exposicions >1000 mg (p trend <0.001). En les dones, l'exposició a THM no s'associa amb un increment del risc.(3) Les àrees d'estudi amb major exposició són Alacant i Barcelona amb nivells mitjans de THM al 1999 de 85.9 i 63.5 mg/l respectivament. Tenerife presenta els nivells més baixos (8.0 mg/l) i Astúries nivells intermedis-baixos (22.3 mg/l). La OR en homes per exposició mitjana a THM per ingestió >35 mg/dia en relació a 0 mg/dia era de 1.55, 95%CI=1.02-2.35. Els homes que han estat a la piscina >630 hores al llarg de la vida tenen una OR de 2.08 (95%CI=1.06-4.09) respecte els que mai havien nedat.Conclusions principals: 1. Algunes poblacions espanyoles estan altament exposades als subproductes de la cloració, tant en l'actualitat com en el passat2. Els resultats conjunts reforcen la hipòtesi que l'exposició a THM a llarg termini, a nivells que s'observen en molts països industrialitzats, s'associa amb un increment del risc de càncer de bufeta. 3. El gènere resulta ser modificador de l'efecte, amb una major associació observada en homes.4. Trobem una associació entre assistència a piscines i risc de càncer de bufeta. Aquests resultats s'han d'interpretar amb precaució donat que és el primer estudi que avalua aquestes vies d'exposició i calen estudis confirmatius. / Background: Chlorination of drinking water generates trihalomethanes (THM) and other carcinogenic disinfection by-products (DBP). Long-term exposure to these compounds has been associated with an increased bladder cancer risk, although evidence is not conclusive yet. Objectives: -Assess the THM exposure in the study population, as a marker of total DBP level. -Estimate the bladder cancer risk associated to THM exposure.Methodology: (1) Meta-analysis of studies on chlorinated drinking water consumption and bladder cancer. We did a bibliographic search and selected studies evaluating individual long-term patterns of chlorinated drinking water consumption and bladder cancer. Six case-control studies were included (6.084 bladder cancer cases, 10.816 controls) and two cohort studies (124 cases) fulfilling the inclusion criteria. Odds ratios (OR) or relative risks (RR) plus 95% confidence intervals (95% CI) by sex and exposure category were extracted. We performed meta-analysis for the different exposure categories. (2) Pooled analysis of six case-control studies on bladder cancer and chlorination by-products, providing quantitative data about THM exposure levels and individual water consumption. Two studies were included from the USA, and one each from Canada, France, Italy and Finland. We extracted from the original databases exposure variables and covariates, combined using common definitions. The analysis included 2806 cases and 5254 controls. We calculated cumulative THM exposure (mg). OR and 95%CI were estimated using logistical regression adjusting by study and potential confounders. (3) Spanish case-control study of bladder cancer. Study subjects come from the 18 participating hospitals in Asturias, Alacant, Barcelona and Tenerife. THM exposure in the study population was assessed through personal interviews to 1226 cases and 1271 controls, THM measurements in 105 water samples from the study areas, and collection of retrospective THM levels through questionnaires to water companies and local authorities. OR and 95%CI were calculated using logistic regression adjusting by area and potential confounders. Analysis was limited to those subjects with exposure information &#8805;70% from the exposure window and subjects with unsatisfactory or questionable overall quality of interview were excluded.Results: (1) Ever consumption of chlorinated drinking water was associated with an increased bladder cancer risk in men (combined OR=1.4, 95%CI=1.1-1.9) and women (combined OR=1.2, 95%CI=0.7-1.8). (2) The adjusted odds ratio (OR) in men exposed >15 mg/l THM, compared to those with lower or no exposure, was 1.31 (95%CI=1.15-1.50). A monotonic increase in risk with increasing exposure was observed with an OR of 1.51 (95%CI=1.23-1.84) for exposure >1000 mg/l (p trend<0.001). Among women, THM exposure was not associated with risk.(3) The study areas with highest exposure were Alacant and Barcelona, with average THM levels in 1999 of 85.9 and 63.5 mg/l respectively. Tenerife showed the lowest levels (8.0 mg/l) and Asturias showed intermediate-low levels (22.3 mg/l). OR among men for an average THM ingestion exposure >35 mg/day related to 0 mg/day was 1.55, 95% CI= 1.02-2.35 (p trend=0.030). Those men swimming in the pool >630 hours in their lifetime had an OR of 2.08 (95% CI=1.06-4.09) in relation to those who had never swam. Main Conclusions: 1. Some Spanish areas are highly exposed to chlorination by-products, both currently and in the past.2. The combined results strengthen the hypothesis that long-term exposure to THM at levels currently observed in many industrialized countries are associated with an increased bladder cancer risk. 3. Gender acts as an effect modifier, with a higher association observed among men4. We find an association between swimming pool attendance and an increased bladder cancer risk. These results should be cautiously interpreted, since it's the first study assessing these exposure routs and there's a need for specific studies to confirm these results.

En aquest memòria es recullen els resultats més rellevants del treball experimental realitzat amb l'objectiu d'avançar en el coneixement per a desenvolupar un procés de tractament en continu de decoloració d'aigües residuals tèxtils utilitzant fongs ligninolítics. S'inicia el treball realitzant un estudi sobre les condicions d'operació per al tractament en continu d'una solució del colorant tèxtil Gris Lanaset G (complex organometal·lic) en un bioreactor fluiditzat per polsos d'aire amb el fong Trametes versicolor en forma de pèl·lets, establint la concentració de nutrients i el temps de residència hidràulic al qual s'ha d'operar per assolir percentatges de decoloració que compleixen la normativa d'abocament.Es proposa el mecanisme de decoloració, que té lloc en varies etapes en sèrie, primer es produeix l'adsorció inicial del colorant sobre la biomassa, posteriorment aquest es transfereix cap a l'interior de les cèl·lules, on es produeix el trencament del complex metàl·lic i finalment s'excreten al medi dels productes de degradació.Es determina el temps de residència cel·lular màxim en 40 dies i s'estableix la metodologia de renovació de biomassa en forma de pèl·lets per al tractament en continu. La renovació total de la biomassa es realitza en tres etapes, renovant un terç de la biomassa total del bioreactor en cada etapa, de manera que transcorregut un temps de residència cel·lular s'hagi renovat tota la biomassa del sistema. Es dissenya un reactor fluïditzat per polsos d'aire a escala pilot de 10 litres de volum útil i es realitza un estudi del comportament fluidodinàmic determinant el temps de mescla del sistema, i s'opera en discontinu i continu sense problemes operacionals. Un cop comprovada la bondat de l'escalat del bioreactor, s'introdueixen canvis paulatinament per adaptar el procés a condicions d'operació industrials, con són la no esterilitat de l'efluent a tractar, la supressió de macronutrients i micronutrients, la substitució de glucosa de qualitat anàlisi per glucosa de qualitat industrial, i així acabar tractant aigües residuals reals d'una indústria tèxtil sense esterilitzar on es posen de manifest alguns problemes que requeriran estudis posteriors.Donat que el procés d'eliminació de color més utilitzat a escala industrial és l'adsorció, s'estudia a escala laboratori l'adsorció del colorant Gris Lanaset G amb carbó actiu granular per tal de realitzar posteriorment un anàlisi comparatiu tant econòmic com ambiental dels dos processos, el d'adsorció i el biotecnològic. Aquests anàlisis posen de manifest que els costos d'operació del tractament biològic són únicament un 20% superiors que els costos d'operació del procés d'adsorció, i que aquest percentatge es podria reduir encara més trobant substrats alternatius a l'extracte de malta per la formació dels pèl·lets. També es posa de manifest que el procés biotecnològic és més sostenible que el procés d'adsorció, i per tant el procés biotecnològic és una alternativa interessant des de el punt de vista ambiental al tractament d'adsorció. / In this work are shown the most important results obtained in the experimental studies done with the goal of improving in the knowledge to develop a continuous process treatment for the decolourisation of textile wastewaters by ligninolytic fungi. The work starts with an operation conditions study for the continuous treatment of the dye Gris Lanaset G, which is a textile metal-complex dye, in an air pulses fluidised bioreactor by the white root fungi Trametes versicolor in pellet morphology. The nutrients concentration is established, and the effect of the hydraulic residence time in the decolourisation percentages is evaluated, taking into account the accomplishment of the standards established.It is proposed the decolourisation mechanism, which presents tree steeps: first of all, the dye is adsorbed in the biomass, after the dye is transferred into the cells, where takes place the break down of the metal complex, and finally the degradation products are released to the liquid medium.The maximum cellular residence time is determined in 40 days, and the biomass renovation methodology is established for the continuous treatment. The total biomass renovation takes place in three steeps, renovating one third of the total biomass in the bioreactor in every steep, in such a way that in the course of one cellular residence time, all the biomass in the bioreactor has been renovated. A pilot scale air pulses fluidised bioreactor is designed with a 10 L working volume, and the fluidodimanic behaviour is studied, determining the mixing time of the system. Without having any operational problem, the batch and continuous operation is carried out successfully. Once it is checked the goodness of the system, some changes are introduced gradually to adapt the system to industrial conditions. The changes are: the non-sterility of the effluent, the suppression of macronutrients and micronutrients, and the substitution of analysis quality glucose by industrial quality glucose. Finally is carried out the treatment of non-sterile real textile wastewaters.The most used removal colour process at industrial scale is the adsorption, so the adsorption of the dye Gris Lanaset G in granular activated carbon (GAC) is studied. The goal of this study is to make a comparative economical and environmental analysis of the two processes, adsorption and biodegradation. These analysis show that the operational cost of the biologic treatment is only 20% more than the operational cost for the adsorption process. This percentage could be lower if an alternative substrate is found for the pellets formation. Also is showed that the biotechnological rocess is more sustainable than the adsorption one, so the biotechnological process is an interesting choice from the environmental point of view to the adsorption treatment.

Aquesta tesi analitza els impactes recents del canvi global sobre els boscos de l’Espanya peninsular basant-se en la informació de les parcel·les dels dos darrers inventaris forestals nacionals (IFN2 i IFN3). Es tenen en compte, a la vegada, els efectes complementaris del clima, l’estructura del bosc i altres factors locals. Un estudi d’aquestes característiques –a escala regional amb un important gradient climàtic, en clima mediterrani (on l’aigua és un dels principals factors limitants) i on, d’acord amb les projeccions dels model climàtics, el canvi climàtic pot ser especialment acusat en el futur– fa que aquesta aproximació sigui especialment rellevant per les implicacions que podria tenir en les funcions i serveis ecosistèmics que ofereixen els boscos. Per mitjà de models estadístics apropiats hem analitzar els efectes sobre els estocs i el balanç de carboni (C), els canvis demogràfics i els canvis en la distribució geogràfica de les espècies arbòries. Els principals resultats són: 1) La riquesa estructural és el principal predictor de l’estoc de C per hectàrea amb els valors més elevats en els rodals amb major riquesa estructural. Les variables climàtiques tenen principalment efectes indirectes sobre l’estoc a través de la riquesa estructural i tenen un efecte predictiu directe baix quan es tenen en compte totes les variables predictores a la vegada; 2) Els bosc no pertorbats de l’Espanya peninsular estan acumulant C a una taxa de 1.4 Mg C ha-1 any-1. Les variables estructurals són els principals determinants del creixement del bosc i dels canvis en l’estoc de C. La disponibilitat d’aigua està positivament relacionada amb el creixement i la taxa d’acumulació de C. L’escalfament recent ha reduït el creixement i la taxa d’acumulació de C especialment en les zones més humides; 3) Les elevades taxes de regeneració dels planifolis es pot explicar per la seva major habilitat per mantenir un elevat banc de plançons degut a la seva tolerància a l’ombra. L’abundància de plançons de coníferes i de planifolis està principalment determinat per l’estructura forestal, mentre que els efectes directes de les pertorbacions i el clima han estat més modestos. No s’ha detectat cap efecte de l’escalfament recent i; 4) La majoria d’espècies arbòries de l’Espanya peninsular s’han mogut muntanya amunt capa zones més fresques. Ara bé la major part dels patrons observats, inclosos alguns canvis geogràfics inesperats, s’expliquen per l’estructura forestal. Les principals conclusions són: 1) Els nostres resultats suggereixen que per aconseguir un major estoc de C és necessari promoure una major riquesa estructural gestionant els boscos com a masses irregulars afavorint els planifolis per damunt de les coníferes. 2) L’efecte negatiu de l’escalfament en la taxa d’acumulació de C desapareix si només es tenen en compte els boscos gestionats, emfatitzant el potencial que pot tenir la gestió forestal per mitigar l’efecte negatiu del canvi climàtic; 3) La resposta diferencial de les coníferes i els planifolis al tancament de capçades suggereix un probable increment dels primes a expenses de les segones. Aquesta transició pot tenir lloc més d’hora en els rodals on la dinàmica de tancament de les capçades és més ràpida i; 4) L’abandonament de la gestió forestal i les pertorbacions (p.e., focs) de les darreres dècades ha dut a l’expansió dels planifolis a expenses de les coníferes, degut a la seva major habilitat per fer front als factors biòtics com la competència. No és gens clar que aquesta tendència pugui mantenir-se en el futur degut a l’increment de l’aridesa de les projeccions dels models climàtics, tenint en compte la major habilitat de les coníferes per fer front als esdeveniment climàtics extrems. / This Ph D Thesis analyzes the recent impact of global change on forests of Peninsular Spain using the information of the two last national forest inventories (IFN2 and IFN3). It takes into account at the same time the complementary effects of climate, forest structure and other local factors. A study of such characteristics –at a regional scale, with an important climatic gradient, in a Mediterranean climate (where water is one of the main limiting factors) and where, according to the predictions of climatic models, climatic change may be especially important in the future– makes that this approach is especially relevant for the implications that these changes may have on ecosystem services offered by forests. By means of appropriate statistical models I have analyzed the effects of these impacts on stocks and carbon (C) balance, demographic changes and geographical changes in the distribution of tree species. The main results are: 1) The structural richness is the main predictor of stand tree C stock with larger C stocks in structurally richer stands. Climate variables have mainly an indirect effect through structural richness but a smaller direct predictive ability when all predictors are considered.; 2) Undisturbed forests in Peninsular Spain are accumulating C at a rate of 1.4 Mg C ha-1 yr-1. The forest structural variables are the main determinants of forest growth and C stock change. Water availability was positively related to growth and C accumulation. Recent warming has reduced growth rate and C accumulation, especially in wet areas; 3) The higher values of regeneration rate of broadleaves can be explained because of their ability to maintain a higher sapling bank due to their higher shadetolerance. Sapling abundance and regeneration rate were mainly determined by stand structure, both in conifers and broadleaves, whereas the direct effects of disturbances and climate were relative small and there was no detectable effect of recent warming and; 4) The geographic distribution of most tree species in peninsular Spain has moved upwards towards cooler environments. We also show that most of the observed patterns, including some counterintuitive geographic shifts, are explained by forest structure. The main conclusions are: 1) To achieve a greater standing C stock, our results suggest the need for promoting high structural richness by managing for uneven-aged stands and favoring broadleaf over conifer species; 2) Interestingly, the negative effect of warming on forest C accumulation disappears if only managed stands are considered, emphasizing the potential of forest management to mitigate the effects of climate change; 3) The differential response of conifers and broadleaves to canopy closure suggests a likely increment of broadleaves at the expense of conifers. This transition could occur earlier in stands with faster canopy closure dynamics and; 4) Changes in forest management practices (i.e., forest abandonment) and disturbances (e.g., fires) during the last decades have leaded to the expansion of broadleaves over conifers, due to their greater ability to cope with biotic factors such as competition. It is unclear whether this trend will continue under the greater aridness projected by climate models, considering the greater ability of conifers to cope with extreme drought events.

Las lesiones musculares del miembro inferior son habituales en futbolistas profesionales. Se clasifican de acuerdo a su severidad y a criterios radiológicos en: 1er grado (elongaciones, lesiones leves), 2º grado (rotura parcial, lesiones moderadas) y 3er grado (roturas completas, lesiones graves). Se realizó un análisis tetra polar de bioimpedancia localizada (L-BIA) a 50 kHz con un analizador de fase sensible para detectar alteración en la integridad de la estructura celular muscular e incrementos de acumulación de líquido a las 24 horas de la lesión en un total de 21 lesiones musculares en cuádriceps, isquiosurales y adductores diagnosticadas previamente por resonancia magnética (RM). El objetivo fue identificar el patrón de cambio en las variables de BIA indicativas de líquido (R, resistencia) e integridad estructural de membrana celular (Xc, reactancia) y PA (ángulo de fase) de acuerdo a la severidad de la lesión. Los porcentajes de cambio a las 24 horas de la lesión más significativos muestran una disminución en Xc, indicativo de una desestructuración tisular, mayor cuando más severa es la lesión: 1er grado (17,5 ± 4,6), 2º grado (32,9 ± 8,6) y 3er grado (52,9 ± 3,6). Además, en otras tres lesiones musculares de diferente severidad las mediciones de L-BIA se realizaron durante el proceso de recuperación observándose un aumento paulatino de los parámetros de BIA y déficits en el momento de la vuelta a la competición: de 6% para R y Xc en la lesión grado 1 y 2 y de 3% en R y 15% en Xc para la lesión de 3er grado. L-BIA puede usarse para comprender la fisiopatología de otras lesiones deportivas. Se estudiaron otras lesiones post-traumáticas en jugadores profesionales: miositis osificante, seroma intramuscular y bursitis trocantérica. En el caso de la miositis osificante, L-BIA mostró una disminución del 7-8% en Xc mientras que el porcentaje de cambio en R es insignificante (1%). Estos resultados concuerdan con la histología de esta entidad. En el caso del seroma y de la bursitis trocantérica sus cavidades acumulan líquido en su interior de ahí que los valores de L-BIA en estas lesiones con respecto al lado contralateral no lesionado muestran una gran destrucción de tejido muscular indicado por una disminución del 50% en Xc y del 24 al 31% en R a causa de la acumulación de líquido. Una vez el seroma y la sangre de la bursitis fueron evacuados los valores de L-BIA comparados con las medidas en el momento de la lesión aumentaron del siguiente modo: en el seroma intramuscular, 10% en R y 74% en Xc y en la bursitis, 20% en R y 24% en Xc. Tras lo expuesto anteriormente se puede concluir que L-BIA es un método práctico, seguro y no invasivo para la identificación (diagnóstico) de lesiones musculares y podría ser además un método para monitorizar la recuperación y contribuir a decidir el momento más adecuado para la vuelta a la competición. Se requieren futuros trabajos en esta línea para confirmar la utilidad de este método como herramienta para el médico del deporte. / Muscle injuries in lower limb are common among professional football players. They are classified according to severity and diagnosed with radiological assessment as: grade 1 (minor strain or minor injuries), grade 2 (partial rupture, moderate injuries) and grade 3 (complete rupture, severe injuries). Tetra-polar localized bioimpedance analysis (L-BIA) at 50 kHz made with a phase-sensitive analyzer was used to assess damage to the integrity of muscle structures and increases in fluid accumulation 24-h post-injury in 21 injuries in quadriceps, hamstring and adductors previously diagnosed with magnetic resonance imaging (MRI). The aim of this study was to identify the pattern of change in BIA variables as indicators of fluid [resistance (R)] and cell structure integrity [reactance (Xc) and phase angle (PA)] according to the severity of the MRI-defined injury. Most significant percent of change 24h after injury is shown with a significant decrease in Xc that indicates a pattern of disrupted soft tissue structure according to the severity of the injury: grade 1 (17,5 ± 4,6), grade 2 (32,9 ± 8,6) and grade 3 (52,9 ± 3,6). Thus, in other three muscle injuries of different severity in another players, L-BIA measurements had been made during the recovery phase until the return-to-play: deficits of the BIA parameters are 6% for R and Xc in grade I and II and 3% in R and 15% Xc for grade III injury. L-BIA can be useful to understand the pathophysiology and structural impairments of other types of sports related injuries to understand their behavior. Three types of post-traumatic injuries in professional soccer players were also studied: myositis ossificans, intramuscular seroma and trochanteric (hip) bursitis. In the case of myositis ossificans, L-BIA identified a 7-8% decrease in Xc whereas the percent of change obtained in R was negligible (1%). These results are in concordance with histological evidence. In the case of a seroma of the lower thigh and trochanteric bursitis, cavities in soft tissue accumulate fluid. Post-injury L-BIA, relative to the no-injured side, corroborated great muscle tissue destruction indicated by a 50% decrease in Xc and 24-31 % decrease in R due to fluid accumulation. Once the seroma and the blood in the bursitis had been removed L-BIA parameters, compared to the immediate post-injury measurement, increased as follows: in intramuscular seroma, 10 % in R and 74 % in Xc; in trochanteric bursitis, 20 % in R and 24 % in Xc. It’s possible to conclude that L-BIA It is a practical, safe, non-invasive method for field assessment of muscle injuries and could be an alternative method to monitor recovery and contribute to help to decide the return-to-play. Future studies are needed to confirm this method as an interesting tool for the sports physicians to diagnose and take the best decision to determine the return-to-play.

En esta dissertación se desarrolló un modelo para evaluar técnica, económica y ambientalmente sistemas de recogida de agua de lluvia para aprovechamiento doméstico urbano. Se analizaron diferentes tipologías de vivienda (vivienda tipo casa y vivienda tipo apartamento) y diferentes sistemas (vivienda unifamiliar, edificio de apartamentos y barrio). Se encontraron los escenarios de viabilidad económica y ambiental y se desarrollaron submodelos específicos para la evaluación directa en un amplio rango de condiciones climáticas, precios y calidad del agua para sistemas de diferentes escalas urbanas. La disertación esta preparada en cinco partes y ocho capítulos. Parte I. INTRODUCCION y MARCO METODOLOGICO APLICADO La Parte I se divide en dos capítulos. El Capítulo 1 introduce el trabajo en general y presenta un marco integral de los recursos hídricos y su importancia en las ciudades. En este capítulo se incluye la oferta y la renovabilidad de los recursos hídricos en algunos países del mundo, y las demandas de agua urbanas y las tendencias de crecimiento urbano futuro. También se muestra una relación entre consumo doméstico de agua de red y la relación entre agua y energía. Por último se exponen, la justificación y los objetivos que llevaron al desarrollo de esta tesis. El Capítulo 2 presenta la metodología general que se desarrolló, dando un especial énfasis en la modelización de sistemas, análisis económico y de evaluación ambiental. Además, en este capítulo se incluyen los sistemas analizados y estudios de casos incluidos en la investigación, así como la validación realizada en el principal modelo desarrollado. Parte II. MODELADO DE LOS SISTEMAS DE RECOGIDA DE AGUA DE LLUVIA La Parte II incluye el Capítulo 3. Este capítulo presenta en detalle el desarrollo de un modelo de simulación de los sistemas de recogida de agua de lluvia y su evaluación comparativa con otros softwares existentes. Este software se llama Plugrisost como un acrónimo de pluviales, grises y la sostenibilidad. Además, en el capítulo se describen los factores determinantes que condujeron a su creación y las nuevas características incluidas para facilitar la evaluación integral de recogida de aguas pluviales. Parte III. ASPECTOS SOCIALES, OFERTA POTENCIAL Y LOS BENEFICIOS AMBIENTALES DE AGUA DEL LLUVIA EN ZONAS URBANAS La Parte III se compone de dos capítulos. El Capítulo 4 presenta un estudio sobre el potencial de captación de aguas pluviales en los países en vías de desarrollo, teniendo como estudio de caso a Colombia. Además, este estudio muestra que algunos aspectos socio-económicos pueden influir en el potencial para captar agua de lluvia. El Capítulo 5 analiza los impactos ambientales potenciales en el contexto de los nuevos barrios en los países en desarrollo, tomando como estudio de caso a Colombia. Este capítulo presenta los modelos que se pueden aplicar en las evaluaciones ambientales rápidas en estos escenarios. Parte IV. PRINCIPALES FACTORES EN EL ANÁLISIS ECONÓMICO Y MEDIOAMBIENTAL La Parte IV se compone de dos capítulos. El Capítulo 6 analiza la viabilidad económica y financiera y el impacto ambiental de los sistemas de RWH tomando como estudio de caso a España. Se desarrollan los modelos para evaluar económica y ambientalmente estos sistemas. Además, se exponen los factores determinantes que afectan a estas evaluaciones. El Capítulo 7 se centra en analizar el efecto potencial de la calidad del agua de red en el análisis económico y ambiental de los sistemas de recogida de agua de lluvia. La dureza del agua es el parámetro analizado en un amplio intervalo de condiciones urbanas y sistemas diferentes. Parte V. CONCLUSIONES Y PRÓXIMOS PASOS La Parte IV se compone de un capítulo. El Capítulo 8 presenta las conclusiones generales de la tesis de conformidad con los objetivos fijados. También se incluye un marco de ideas para futuras investigaciones que puedan seguir desarrollándose en los sistemas de recogida de agua de lluvia. / This dissertation developed a model to evaluate technical, economic and environmental aspects of rainwater harvesting systems for domestic urban use. Different types of housing (semi-detached house and apartment house) and different systems (one single-house, apartment building and neighborhood) were analyzed. Then, scenarios of economic and environmental viability were found and specific sub-models were developed for use in the direct evaluation of a wide range of climatic conditions, prices and quality of mains water in different urban scales. The dissertation is prepared into five main parts and eight chapters. Part I. INTRODUCTION and METHODOLOGICAL FRAMEWORK APPLIED Part I is divided into two chapters. Chapter 1 introduces the general work presenting a comprehensive framework of water resources and their importance in the cities. This chapter includes the supply and renewability of water resources in some countries of the world, and the urban water demands and trends of future urban growth. Also it is shown a relationship of domestic consumption of mains water and the relationship between water and energy. Finally, the motivations and the objectives that led to this dissertation are presented. Chapter 2 presents the general methodology that was developed, giving a special emphasis on system modelling, economic analysis and environmental assessment. In addition, this chapter includes the systems and case studies included in the research and validation carried on the main model developed. Part II. MODELLING RAINWATER HARVESTING SYSTEMS Part II includes the Chapter 3. This chapter presents in detail the development of a simulation model of RWH systems, and its benchmarking against other existing softwares. This software is called Plugrisost as an acronym for pluvials, grey and sustainability. In addition, the chapter describes the determinants factors that led to its creation and the new features included to facilitate the comprehensive assessment of rainwater harvesting. Part III. SOCIAL ASPECTS, POTENTIAL SUPPLY AND ENVIRONMENTAL BENEFITS OF RAINWATER IN URBAN AREAS Part III is composed of two chapters. Chapter 4 presents a study of the potential of rainwater harvesting in countries in process of development taking as a case study in Colombia. Additionally, this study shows that some socioeconomic aspects may influence the potential to capture rainwater. Chapter 5 discusses the potential environmental impacts in the context of new neighborhoods in developing countries, taking as a case study in Colombia. This chapter presents models that can be applied in rapid environmental assessments in these scenarios. Part IV. MAIN FACTORS IN THE ECONOMIC AND ENVIRONMENTAL ANALYSIS Part IV is composed of two chapters. Chapter 6 analyzes the economic and financial viability and environmental impact of RWH systems taking as a case study in Spain. Models to asses economically and environmentally these systems are developed. Also, the determinants that affect these assessments are exposed. Chapter 7 is focused on analyzing the potential effect of water network quality in the economic and environmental analysis of RWH systems. Hardness of the water is the parameter analyzed over a broad range of urban conditions and different systems. Part V. CONCLUSIONS AND NEXT STEPS Part IV is composed of one chapter. Chapter 8 presents the overall findings of the dissertation in accordance with the stated objectives. It is also included future researches that may continue to be developed in RWH systems.

En el context de la transició cap a la sostenibilitat urbana un dels majors reptes que encaren les societats modernes és l’aprovisionament d'aigua, un recurs que és reconegut cada vegada més com a valuós mentre la quantitat i qualitat disponibles en disminueixen. La creixent evidència d'escassetat d'aigua a nivell mundial promou la necessitat de treballar en possibles sinèrgies entre les diferents fonts d’aigua existents i a diferents escales per tal de desenvolupar una xarxa més integrada, eficient i equitativa. Aquesta tesi es centra en l’aprofitament de l’aigua de pluja com a recurs endogen local amb el potencial per aconseguir un metabolisme més circular capaç de tancar els fluxos d'aigua i de complir amb els objectius d’autosuficiència hídrica en entorns urbans. Aquesta estratègia pot ajudar a reduir les infraestructures de captació i tractament necessàries per l'aigua potable, així com les de gestió i tractament d'aigües residuals, a la vegada que permet un major control del d’avingudes i inundacions en entorns urbans. No obstant actualment hi ha una manca de coneixement al voltant de quina és l’estratègia més adequada per a recollir aigües pluvials aplicable a cada escala urbana per una banda, i per l’altra la quantitat i qualitat del l’aigua d’escolament tampoc ha estat abordada en detall sota les condicions climàtiques i ambientals pròpies de les zones Mediterrànies (més concretament a Espanya). L'objectiu d'aquesta tesi és donar resposta a aquestes preguntes mitjançant el plantejament, l’avaluació i la validació del potencial i les avantatges de l’aprofitament d’aigües pluvials amb el menor impacte possible per tal d’assolir una millora en el cicle urbà de l’aigua en regions Mediterrànies. Per tal d'avaluar l'ecoeficiència de diverses estratègies de captació d'aigües pluvials en barris de nova construcció i determinar així l'estratègia òptima ambientalment, la infraestructures necessàries per la recollida, emmagatzematge i subministrament han estat dissenyades i avaluades des de la perspectiva de l’Anàlisi de Cicle de Vida (ACV). A més, diverses variables que afecten directament aquests sistemes han estat seleccionades i avaluades convenientment; entre elles s’inclou el model de densitat urbana, l'escala d’estudi , la ubicació del tanc dins de l'edifici, l'alçada d’aquest i per últim l’estratègia de subministrament d'aigua. Els resultats determinen l’impacte ambiental de cada escenari al llarg del cicle de vida de les infraestructures i indiquen l'opció ambientalment òptima per la recollida d'aigües pluvials a diferents escales. L'avaluació de la quantitat i qualitat potencial de d’aquest recurs en un entorn urbà s'ha desenvolupat per mitjà d'un estudi de cas experimental. Per a dur-lo a terme, set superfícies de captació diferents van ser seleccionats dins del campus de la UAB per cadascuna de les quals va ser adaptada una instal·lació de recollida i emmagatzematge de pluvials al llarg d’un període de 22 mesos de campanya experimental . La selecció de les diferents superfícies de captació es va realitzar d'acord amb dos criteris : el material de la superfície i el seu tipus d'ús . L'avaluació de la quantitat consistir en el càlcul dels models de regressió d'escolament - precipitació , l'estimació de la coeficient d’escolament (RC) global i l'abstracció inicial, mentre que les avaluacions de qualitat comprenen una varietat significativa dels paràmetres fisicoquímics i microbiològics. Els resultats van ser analitzats des d'un enfocament estadístic per validar la seva significança i correlació. Els criteris ambientals resultants d’aquesta tesi estan pensats per ajudar a definir les estratègies òptimes i determinar els usos de l'aigua de pluja amb els que millor s’aconsegueix la transició cap a la sostenibilitat de les zones urbanes, així com el redisseny més ecoeficient de les xarxes d'aigua urbana en el context del canvi climàtic. Aquests resultats poden servir d'orientació en la planificació i disseny urbà mitjançant la integració de criteris ambientals en els processos de presa de decisions. / In the context of transition towards urban sustainability one of the major challenges facing modern societies is the provision of water, a resource that is increasingly recognized as a valuable resource while the quantity and quality available is decreasing. The growing evidence of water scarcity worldwide enhance the need to work on synergies among the different existing water sources and urban scales in order to develop more integrated, efficient and equitable water networks. In this sense, this dissertation focuses on the use of rainwater as a local endogenous resources to achieve a more circular metabolism able to close water flows and capable of accomplish urban water self-sufficiency. This can help to reduce the collection and treatment infrastructure needs for drinking water as well as the management and treatment of wastewater while having a greater control of floods in urban environments. However, there is still a lack of knowledge on which is the most adequate rainwater harvesting (RWH) strategy for each urban scale on one hand, while on the other the quantity and quality of runoff has yet not been addressed under the local climatic and environmental conditions of Mediterranean areas (more specifically in Spain). The aim of this research was to answer this question by investigating, evaluating and validating the potential and advantages of using rainwater to achieve, with the lower impact possible, the improvement of the water cycle in urban areas located within the Mediterranean climate. In order to evaluate the eco-efficiency of several RWH strategies for newly built neighbourhoods and to determine the environmentally optimum strategy, the necessary rainwater collection, storage and distribution infrastructures were designed and then environmentally assessed through a Life Cycle Assessment (LCA) approach. In addition, several variables that directly affect RWH infrastructures were selected and conveniently assessed; these include the urban density model, the building scale, the tank location within the building, the building height and at last the water supplying strategy. The results evaluate the environmental performance of each scenario and indicate the most environmentally friendly option for rainwater harvesting at different scales. The assessment of the potential RWH quantity and quality in an urban environment was developed by means of an experimental case study. To develop it, seven different catchment surfaces were selected within the UAB campus for which an experimental RWH installation was adapted and run over a period of 22 months of experimental campaign. The selection of catchment areas was done according to two criteria: surface material and type of use of the surface. The quantity assessment consisted of the calculation of the runoff –rainfall regression models, the estimation of the global RC and of the initial abstraction, while quality assessments comprised a significant variety of physicochemical and microbiological parameters. From a statistical approach all results were tested for significance and correlated. The resulting environmental criteria are thought so to define the optimal strategies and uses of rainwater that best leads towards the sustainability of urban areas as well as the most eco-efficient redesign of urban water grids in the context of climate change. These results may provide useful guidance in urban planning and design by integrating environmental criteria into the decision-making processes.

Different analytical methodologies have been developed for the determination of odorous compounds and synthetic fragrances in water and air WWTP samples from Girona and Tarragona provinces. With regards to the odorous compounds, different methods have been developed, based on SPME and thermal desorption, for their determination in water and air samples. A group of the analytes have been detected in the samples at μg/L and μg/m3 levels, and some of them still surpass their odour threshold values. With regards to the fragrances, a SPME method has been developed for their monitorization in two WWTPs and it has been observed that some of them are not completely eliminated along the wastewater treatment. Moreover, two conventional tertiary treatments (UV and chlorination) have been evaluated for their elimination in waters. Some transformation products have been tentatively identified. / S’han desenvolupat diferents metodologies analítiques per a la determinació de compostos olorosos i fragàncies sintètiques en mostres d'aigua i aire procedents d’EDARs de les províncies de Girona i Tarragona. Pel que fa als compostos olorosos, s'han desenvolupat diferents mètodes, basats en la SPME i en la desorció tèrmica, per a la seva determinació en aigua i aire. S’han detectat alguns dels anàlits en les mostres analitzades, la majoria a nivells de μg/L i μg/m3, tot i que en algunes ocasions per sobre dels seus llindars de percepció olfactiva. Pel que fa a les fragàncies, s'ha desenvolupat un mètode basat en la SPME per a la seva monitorització en dues EDARs i s'ha comprovat que algunes d'elles no són eliminades al llarg del tractament de l’aigua residual. També s'han avaluat dos tractaments terciaris convencionals (UV i cloració) per a la seva eliminació en aigües i s'han investigat els productes de transformació.