Els fàrmacs són substàncies biològicament actives intrínsecament i contaminants de l'aigua molt penetrants que han mostrat efectes perjudicials en organismes aquàtics a concentracions baixes.
Legislacions ambientals a Europa i a la resta del món estan començant a regular la presència d'aquests productes en els rius.
En conseqüència, alguns països estan començant a planificar i implementar mesures (millores en les EDAR i el control de les fonts de la contaminació) per reduir les concentracions de fàrmacs en rius.
Els responsables en la presa de decisions utilitzen un model per estimar el destí, l'eliminació i el transport de fàrmacs i per avaluar l'efectivitat de les mesures orientades a reduir les concentracions d'aquests productes a la zona de conca.
Malgrat això, encara existeix molta incertesa al voltant dels processos que descriuen el destí, l'eliminació i el transport de fàrmacs en rius, la qual cosa compromet la presa de decisions.
A més, els costos d'implementar millores a les EDAR a la zona de conca o nacional poden ser aclaparadors la qual cosa fa necessari desenvolupar eines que optimitzin aquests costos A més, hi ha poca informació científica sobre l'efectivitat de les mesures de control de les fonts per a la reducció de les concentracions de fàrmacs en l'entorn de la conca.
Per tant, l'objectiu d'aquesta tesi és proporcionar eines de modelització als responsables en la presa de decisions per avaluar mesures (millores en les EDAR i control de les fonts de la contaminació) que redueixin les concentracions de fàrmacs en rius.
Aquestes eines tenen en compte les incerteses en tot el procés de la presa de decisions.
La primera secció descriu el desenvolupament i el calibratge d'un model per al destí i transport de microcontaminants que estima les concentracions de fàrmacs en rius (el Llobregat en particular) tenint en compte la incertesa.
El model es va calibrar amb èxit i la incertesa en les concentracions va disminuir després d'utilitzar inferència Bayesiana i mesures de concentracions de diclofenac en les EDAR i rius.
La segona secció tracta sobre la influència que té la incertesa del model en la selecció de les millores que cal dur a terme en les EDAR, dissenyades per disminuir les concentracions de fàrmacs (diclofenac, en particular) en rius.
Per a aquest punt, avaluem diferents escenaris d'incertesa del model i diferents eficiències d'eliminació de diclofenac en les EDAR utilitzant el model anteriorment desenvolupat.
Concloem que la instal·lació de tractaments terciaris dona com a resultat reduccions evidents en les concentracions de diclofenac, independentment de la incertesa.
No obstant això, es necessita menys nivell d'incertesa per obtenir reduccions evidents després de millorar els tractaments secundaris.
La tercera secció posa al descobert la relació entre les normes de qualitat ambiental (NQA) propostes per a fàrmacs (diclofenac, en particular) i els costos òptims de les millores en les EDAR en la zona de conca.
Per a aquest propòsit, optimitzem el nombre de les EDAR que requereixen una millora per a diferents NQs i nivells d'incertesa utilitzant algoritmes genètics multiobjectius i el model desenvolupat en la primera secció.
Com a funcions objectiu, considerem la minimització de costos i d'excedència total sobre les NQA.
Concloem que hi ha una relació no lineal entre NCA i costos i, per tant, hi ha una NQA òptima (30 ng/l per al cas del Llobregat i el diclofenac), que equilibra costos i protecció del medi ambient.
Si es proposa una NQA per sota del valor òptim, els costos s'incrementarien significativament (per al cas del Llobregat amb condicions hidrològiques mitjanes, els costos incrementarien de 6 milions d'euro per any si es proposa una NQA de 30 ng/l per al diclofenac a 10 milions d'euro per any si es proposa una NQA de 10 ng/l).
La quarta secció descriu l'efecte que tenen les mesures de control de les fonts (substitució de diclofenac per naproxen, en particular) en les millores de les EDAR necessàries per a la reducció de fàrmacs en rius.
Per aquest motiu, optimitzem el nombre de millores per a diferents nivells en el consum de diclofenac i naproxen, diferents NQA i nivells d'incertesa.
Constatem que s'aconsegueixen reduccions evidents en el nombre de millores (per exemple de 14 a 8 millores en el cas del Llobregat amb condicions hidrològiques mitjanes i una NQA de 10 ng/l per al diclofenac) només quan més de la meitat del diclofenac consumit es substitueix per naproxen.
No obstant això, concloem que qualsevol substitució entre fàrmacs requereix una avaluació basada en models ja que la substitució pot ser perjudicial per al medi ambient amb específiques NQA (per exemple si es proposa una NQA de 100 ng/l per al diclofenac i una NQA de 640 ng/l per al naproxen).
Finalment, analitzem els factors que influeixen en la selecció de mesures per a la reducció de fàrmacs: la incertesa en les estimacions de les concentracions de fàrmacs, l'establiment de NQA, la condició hidrològica i el consum de fàrmacs.
Per tant, recomanem als responsables en la presa de decisions que segueixin una gestió modulada contra els fàrmacs en l'àmbit de conca, en resposta als factors canviants que influeixen en la selecció de les mesures.
Millora de la qualitat hidromorfològica i biològica del medi i Desenvolupament d'eines d'anàlisi i minimització