Integrated Environmental Assessment of Nutrient Emissions in a Mediterranean catchment: A case study in La Tordera, Catalonia

Abstract

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.<br/>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.<br/>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.<br/>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.<br/>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.<br/>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.<br/>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.