El suro és un material natural, renovable i típicament Mediterrani, ja que la majoria de l’extracció de suro i, per tant, dels boscos d’alzina surera, se situa en aquesta àrea, i molt especialment a la península Ibèrica. El suro s’utilitza per a fabricar nombrosos productes, però a Catalunya destaca molt especialment la indústria de taps per a vins i caves, que són productes d’alt valor afegit. A escala mundial el 10 % dels taps de vi i el 60 % dels taps de cava són produïts a Catalunya. La manca de dades ambientals del sector surer, juntament amb l’aparició de competidors amb nous productes fets amb materials no renovables com els taps sintètics o d’alumini, han estat algunes de les principals justificacions perquè el sector hagi decidit avançar cap a la sostenibilitat. L'anàlisi de cicle de vida (ACV) és una eina utilitzada per a avaluar els impactes ambientals de productes i sistemes al llarg de la seva vida. Aquesta eina ambiental, que s’ha utilitzat àmpliament en altres sectors industrials, s’empra per primer cop en el sector surer a Catalunya en la present tesi, l’objectiu de la qual ha estat l’avaluació ambiental del sector surer mitjançant l’anàlisi del sector, tant globalment com també per subsistemes. S’han determinat els punts febles dels diferents subsistemes del sector, de manera que es proposen mesures de producció més netes com a estratègies clau per a disminuir els impactes ambientals associats a cadascun dels productes de suro. A més, l’anàlisi del sector integrat permet establir estratègies globals de millora del sector des d’una perspectiva de l’ecologia industrial que permetran que el sector continuï avançant cap a la sostenibilitat. Els resultats indiquen que el suro és un material amb un impacte ambiental baix que, a més de generar nombrosos productes, contribueix a fixar diòxid de carboni. Concretament, per cada tona de suro transformat en productes es fixen 14.3 t de CO2, i per tant es pot afirmar que el sector del suro contribueix en la lluita contra el canvi climàtic. Aquesta tesi ha estat el primer pas del sector cap a la sostenibilitat i s’hauria de continuar treballant en aquesta línia, així com en altres investigacions que seran claus en el futur. Alguns dels aspectes que convé investigar són els potencials nous productes de suro, amb un valor afegit més alt, l’estudi pilot de les operacions més impactants per a les quals hi poden haver diferents alternatives tecnològiques i l’aprofundiment en el coneixement sobre la fixació de CO2 associada a l’alzina surera. / El corcho es un material natural, renovable y típicamente Mediterráneo, ya que la mayoría de la extracción de corcho y, por lo tanto, de los bosques de alcornoque, se sitúa en esta área, y muy especialmente en la península Ibérica. El corcho se utiliza para fabricar numerosos productos, pero en Cataluña destaca muy especialmente la industria de tapones para vinos y cavas, que son productos de alto valor añadido. A escala mundial, el 10% de los tapones de vino y el 60% de los tapones de cava son producidos en Cataluña. La falta de datos ambientales del sector corchero, junto con la aparición de competidores con nuevos productos fabricados con materiales no renovables, como los tapones sintéticos o de aluminio, han sido algunas de las principales justificaciones para que el sector haya decidido avanzar hacia la sostenibilidad. El análisis de ciclo de vida (ACV) es una herramienta utilizada para evaluar los impactos ambientales de productos y sistemas a lo largo de su vida. Esta herramienta ambiental, que se ha utilizado sobradamente en otros sectores industriales, se utiliza por primera vez en el sector corchero en Cataluña en la presente tesis, el objetivo de la cual ha sido la evaluación ambiental del sector del corcho mediante el análisis del sector, tanto globalmente como también por subsistemas. Se han determinado los puntos débiles de los diferentes subsistemas del sector, de modo que se proponen medidas de producción más limpias como estrategias clave para disminuir los impactos ambientales asociados a cada uno de los productos de corcho. Además, el análisis del sector integrado permite establecer estrategias globales de mejora del sector desde una perspectiva de la ecología industrial que permitirán que el sector continúe avanzando hacia la sostenibilidad. Los resultados indican que el corcho es un material con un impacto ambiental bajo que, además de generar numerosos productos, contribuye a fijar dióxido de carbono. Concretamente, por cada tonelada de corcho transformado en productos se fijan 14.3 t de CO2, por lo que se puede afirmar que el sector del corcho contribuye en la lucha contra el cambio climático. Esta tesis ha sido el primer paso del sector hacia la sostenibilidad y se tendría que continuar trabajando en esta línea, así como en otras investigaciones que serán claves en el futuro. Algunos de los aspectos que conviene investigar son los potenciales nuevos productos hechos de corcho, con un valor añadido más alto, el estudio piloto de las operaciones más impactantes para las que puede haber diferentes alternativas tecnológicas y la profundización en el conocimiento sobre la fijación de CO2 asociada al alcornoque. / Cork is a natural, renewable material, and is typically Mediterranean in the sense that this area, in particular the Iberian Peninsula, is home to the majority of cork oak forests and, therefore, most cork extraction activity. Cork is used to make many products, but in Catalonia the industry of making closures for wine and cava bottles, which are products of high added value, is especially important. Worldwide, 10% of wine stoppers and 60% of cava stoppers are made in Catalonia. The lack of environmental data for the cork sector, together with competition from new products made with non-renewable materials, like synthetic or aluminium stoppers, are among the main reasons why the sector has decided to move in the direction of sustainability. Life Cycle Analysis (LCA) is a tool used to assess the environmental impacts of products and systems throughout their life. This tool, used widely in other industrial sectors, is applied for the first time to the Catalan cork sector in this thesis, by analysing the sector both globally and by subsystems. The weaknesses of the sector’s various subsystems have been detected, and proposals made regarding measures to favour cleaner production methods and key strategies to reduce the environmental impacts of cork products. Furthermore, the integrated analysis of the sector can lead to establishing global strategies for improvement based on industrial ecology, which will allow the sector to continue its advance towards sustainability. The results indicate that cork is a low-impact material that, as well as generating many products, contributes towards fixing Carbon dioxide. For every tonne of cork transformed into products 14.3 t of CO2 are fixed, so it can be said that the cork sector plays its part in the fight against climate change. This thesis is the first step towards sustainability taken by the sector, and it would be good to continue working along these lines, and also on other research that will be crucial in the future. Some of the areas that need investigation are: new potential cork products, with a greater added value, a pilot study of higher-impact operations, for which there could be various technological alternatives, and CO2 fixation associated with cork oaks.

Els contaminants orgànics persistents (COPs) són compostos tòxics, persistents, bioacumulables i capaços de ser transportats per l'atmosfera a tot el planeta, incloses aquelles zones remotes on mai s'han produït ni emprat. Aquesta tesi estudia la contaminació dels ecosistemes aquàtics mediterranis per una selecció de COPs: els bifenils policlorats (PCBs), el diclorodifeniltricloroetà (DDT) i els seus derivats (DDE i DDD), els hexaclorociclohexans (HCHs) i l'hexaclorobenzè (HCB). Els resultats d'aquesta tesi s'han organitzat en tres capítols. En el primer d'ells s'estudia l'estat de la contaminació i la dinàmica dels COPs en el delta de l'Ebre. L'anàlisi de les mostres recollides (novembre de 2002 - octubre de 2003) mostrà com encara es produeixen aportacions no controlades de DDT al delta. Aquestes entrades poden ser la conseqüència de l'arrossegament de partícules enriquides mobilitzades des de diferents indrets de la conca i/o el resultat de les activitats agrícoles. La variabilitat estacional i geogràfica del lindà també indica l'existència d'aportacions recents. D'altra banda, les crescudes del riu provoquen un important augment de la descàrrega de COPs, bàsicament a la fase particulada, a causa de l'augment de l'escolament, la lixiviació, l'arrossegament de sòls i la remobilització dels sediments (ex. material dipositat als embassaments). Així, els períodes d'avinguda són claus en el còmput total de la descàrrega de COPs a la Mediterrània. En el segon dels capítols s'estudià el perfil vertical estratificat del riu a la seva desembocadura com un exemple dels estuaris de falca salina desenvolupats a la Mediterrània. La falca salina a l'Ebre provoca un canvi en la dinàmica vertical de diferents variables fisicoquímiques, de la matèria orgànica i dels COPs. La floculació induïda pel canvi salí vertical provoca un augment de la quantitat de partícules en suspensió a la falca salina i la barreja de partícules de diversos orígens (orgànic i mineral). Aquest material es barreja a la vegada amb el material marí i les partícules suspeses pateixen una disminució general de les concentracions de COPs. Tanmateix, la falca salina actua com una zona de retenció dels COPs ja que el seu moviment lent i la baixa renovació de l'aigua fan que els contaminants es mantinguin a l'estuari. D'altra banda, tot i que la interfície vertical entre l'aigua dolça - falca salina juga un paper molt important en la transformació i l'acumulació de la matèria orgànica, no s'han detectat màxims molts evidents de COPs en aquesta zona. Finalment, l'últim capítol presenta una visió més global i s'analitza l'abast i el risc ecològic de la utilització dels COPs a tota la conca mediterrània. Es realitzà una recopilació i valoració de la informació existent sobre COPs als sediments marins superficials com a indicadors i integradors del nivell de contaminació de la conca. Tot i les limitacions trobades en el recull d'informació (manca de dades per les costes est i sud de la conca, inexistència de procediments de mostreig i d'anàlisi normalitzats i manca de guies de qualitat ecotoxicològica) es van observar algunes tendències. Des del punt de vista geogràfic, s'ha demostrat com la contaminació per COPs als sediments mediterranis és un problema localment important en algunes zones urbanes/industrials, àrees de descàrrega de rius i zones semitancades (ports i llacs costaners). Malgrat això, les concentracions i el seu risc ecològic associat decreixen ràpidament en les zones de mar obert. Temporalment, tot i la gran variabilitat, s'observa una disminució general de les concentracions de COPs des dels anys setanta fins a l'actualitat. / Persistent Organic Pollutants (POPs) are compounds which have shown to be toxic, persistent, bioaccumulable and susceptible to atmospheric transport to remote areas where they have never been produced or used. This Thesis deals with the contamination of the Mediterranean Sea by a selection of POPs: hexachlorobenzene (HCB), hexachlorocyclohexanes (HCHs), dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT) and its derivatives (DDE and DDD) and polychlorinated biphenyls (PCBs). Results of this Thesis have been organized in three different chapters. The first chapter is focused on the contamination by POPs and their dynamics in the Ebro Delta. The analysis of collected samples (November 2002 - October 2003) have shown that even today, some DDT inputs are occurring in the Ebro Delta. These inputs can be related to the mobilization of enriched particles from several places in the basin and/or to agricultural activities. In the case of lindane, the seasonal and spatial variability also seems to indicate the existence of recent inputs of this pesticide in the area. On the other hand, the rises of the river flow leads to a significant increase in POP transport downstream, basically in the particulate phase, as a result of the increase in runoff, lixiviation, dragging of soils and the mobilization of sediments (ex. sediment stored in the dams). Flood episodes are thus contributing greatly to the total amounts of POPs annually discharged by the river into the Mediterranean. In the second chapter, the stratified vertical profile of the river in the mouth was studied as an example of the salt wedge estuaries developed in the Mediterranean. The salt wedge in the Ebro produces a great change in the vertical profiles of various physicochemical variables, as well as the concentrations of organic matter and POPs. Flocculation caused by the salinity gradient leads to an increase of suspended organic matter in the salt wedge and the mixing of particles from different sources (organic and mineral). In the salt wedge, this material is also mixed with marine suspended particulate matter and the concentrations of POPs in the suspended solids decrease. However, the salt wedge entraps a large amount of POPs due to the low renewal levels and lack of movement and, thus, keeps the pollutants in the estuary. Although the interface between fresh and salty waters has a crucial role in the transformation and accumulation of organic matter, the results do not show important maxima of POPs in this region. Finally, in the last chapter, from a more general standpoint, an assessment of POPs contamination and ecological risk in the Mediterranean was conducted, using the superficial sediments as indicators. In spite of all the limitations on gathering the existing information (lack of data in the eastern and southern Mediterranean, non-existence of standardised sampling and analytical procedures and ecotoxicological quality standards), some trends can be discerned. Geographically, it has been proved that POPs pollution in the Mediterranean sediments is a local problem and important in some urban and industrial locations, river discharge areas and semi-enclosed zones (harbours and coastal lagoons). In spite of this, the concentrations and their ecological risk are falling rapidly in open sea areas. Temporally, despite the great variability of data, a general decrease of POPs concentrations since the 1970s can be seen.

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.

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.

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