Seguiment temporal de l'àrea marina protegida de les Illes Medes. Informe anual. Any 2001

Aquesta Memòria constitueix la onzena remesa, corresponent als resultats obtinguts en 2001, dels treballs de seguiment que, des del 1990, ve efectuant l'equip del Departament d'Ecologia en la Reserva Marina de les Illes Medes per encàrrec del Departament d'Agricultura, Ramaderia i Pesca (de 1990 a 1998) i del Departament de Medi Ambient (des de 1999) en compliment dels imperatius que marca la Llei 19/1990, de 10 de desembre del Parlament de Catalunya. L'objectiu de dita Llei és la conservació de la fauna i flora dels fons marins de les illes Medes, i el seu Pla d'Usos estableix l'obligatorietat de realitzar estudis científics de monitorització que guiïn i avalin l'adequació de la gestió.

Inclusion of soil erosion impacts in life cycle assessment on a global scale: application to energy crops in Spain

Purpose: Despite the fundamental role of ecosystem goods and services in sustaining human activities, there is no harmonized and internationally agreed method for including them in life cycle assessment (LCA). The main goal of this study was to develop a globally applicable and spatially resolved method for assessing land-use impacts on the erosion regulation ecosystem service.Methods: Soil erosion depends much on location. Thus, unlike conventional LCA, the endpoint method was regionalized at the grid-cell level (5 arc-minutes, approximately 10×10 km2) to reflect the spatial conditions of the site. Spatially explicit characterization factors were not further aggregated at broader spatial scales. Results and discussion: Life cycle inventory data of topsoil and topsoil organic carbon (SOC) losses were interpreted at the endpoint level in terms of the ultimate damage to soil resources and ecosystem quality. Human health damages were excluded from the assessment. The method was tested on a case study of five three-year agricultural rotations, two of them with energy crops, grown in several locations in Spain. A large variation in soil and SOC losses was recorded in the inventory step, depending on climatic and edaphic conditions. The importance of using a spatially explicit model and characterization factors is shown in the case study.Conclusions and outlook: The regionalized assessment takes into account the differences in soil erosion-related environmental impacts caused by the great variability of soils. Taking this regionalized framework as the starting point, further research should focus on testing the applicability of the method trough the complete life cycle of a product and on determining an appropriate spatial scale at which to aggregate characterization factors, in order to deal with data gaps on location of processes, especially in the background system. Additional research should also focus on improving reliability of the method by quantifying and, insofar as it is possible, reducing uncertainty.

Assessing the environmental impact of water consumption by energy crops grown in Spain

The environmental impact of the water consumption of four typical crop rotations grown in Spain, including energy crops, was analyzed and compared against Spanish agricultural and natural reference situations. The life cycle assessment (LCA) methodology was used for the assessment of the potential environmental impact of blue water (withdrawal from water bodies) and green water (uptake of soil moisture) consumption. The latter has so far been disregarded in LCA. To account for green water, two approaches have been applied: the first accounts for the difference in green water demand of the crops and a reference situation. The second is a green water scarcity index, which measures the fraction of the soil-water plant consumption to the available green water. Our results show that, if the aim is to minimize the environmental impacts of water consumption, the energy crop rotations assessed in this study were most suitable in basins in the northeast of Spain. In contrast, the energy crops grown in basins in the southeast of Spain were associated with the greatest environmental impacts. Further research into the integration of quantitative green water assessment in LCA is crucial in studies of systems with a high dependence on green water resources.

Producció de biopolímers amb cultius bacterians mixtes. Comparació de tres reactors discontinus seqüencials (SBR) amb diferents condicions operacionals

La producció de biopolímers (polihidroxialcanoats (PHA) i substàncies polimèriques extracel·lulars (EPS)) a nivell industrial, resulta una nova àrea d’investigació que recull diverses disciplines, entre elles les Ciències Ambientals. Aquest projecte final de carrera amb el títol: “Producció de biopolímers amb cultius bacterians mixtes”, s’ha desenvolupat sota la supervisió de la directora de projecte Dra. María Eugenia Suárez Ojeda del Departament d’Enginyeria Química de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) i s’ha dut a terme per l’estudiant Jordi Pérez i Forner de la Llicenciatura de Ciències Ambientals, Facultat de Ciències de la UAB, en el Departament d’Enginyeria Química de la mateixa universitat. L’objectiu d’aquest projecte ha estat produir biopolímers simultàniament amb l’eliminació de fòsfor i matèria orgànica en aigües residuals per obtenir un residu final amb un alt valor afegit. Aquests biopolímers reuneixen les característiques necessàries per a poder competir amb els plàstics convencionals i així, reduir l’elevat consum del petroli i la generació de residus no biodegradables. En aquest projecte s’ha dut a terme la posta en marxa d’un reactor discontinu seqüencial (SBR) per a l’acumulació de biopolímers amb cultius bacterians mixtes. Diferents investigadors han estudiat que aquests tipus de cultius bacterians arriben a nivells de fins el 53-97% [Pijuan et al., 2009] de contingut de biopolímers a la biomassa, sometent als microorganismes a diferents situacions d’estrés ja sigui per dèficit de nutrients o per variacions en les fases de feast-famine (festí-fam). Durant el projecte, s’ha realitzat el monitoratge del reactor alimentat amb una aigua sintètica, elaborada en el laboratori, amb les característiques d’un aigua residual provinent de la industria làctica. S’ha sotmès als microorganismes a diferents condicions operacionals, una d’elles amb limitació de fòsfor com a nutrient i una tercera condició amb una variació a les fases feast-famine. D’altra banda, com a segon objectiu, s’ha analitzat el contingut de biopolímers a la biomassa de dos SBRs més, del grup de recerca Bio-GLS del Departament d’Enginyeria Química de la UAB, alimentats amb diferents fonts de carboni, glicerol i àcids grassos de cadena llarga (AGCLL), per observar les influències que té el tipus de substrat en l’acumulació de biopolímers. Els resultats obtinguts en la primera part d’aquest projecte han estat similars als resultats d’altres investigadors [Pijuan et al., 2009; Guerrero et al., 2012]. S’ha determinat que sotmetre als microorganismes a situacions d’estrés té un efecte directe pel que fa a l’acumulació de biopolímers. També s’ha observat com al mateix temps que acumulaven aquests compostos, els microorganismes desenvolupaven la seva tasca de depurar l’aigua residual, obtenint al final del cicle una aigua amb un baix contingut en matèria orgànica i altres contaminants com amoni i fòsfor, en aquest cas. En la segona part del projecte, s’ha observat com el tipus de substrat té un efecte directe pel que fa a l’acumulació de biopolímers i també a l’activitat metabòlica dels microorganismes. Per tant, s’ha conclòs que la producció de biopolímers mitjançant la depuració d’aigües residuals es una via d’investigació molt prometedora pel que fa als resultats obtinguts. Alhora que es tracta un residu, s’obté una producte residual amb un alt valor afegit que pot ser utilitzat per la producció de bioplàstics 100% biodegradables.

Protocol de viabilitat socioecològica del llop : àrea d'estudi de la Vall d'Alinyà

Aquest estudi analitza diferents variables ecològiques i socials amb l’objectiu de determinar la viabilitat de l’espècie Canis lupus en el territori que compren la Vall d’Alinyà, i definir unes pautes per extrapolar aquest tipus d’anàlisis a altres àrees d’estudi. El llop va desaparèixer de Catalunya a causa de la forta pressió antròpica exercida sobre l’espècie en el passat. En l’última dècada, s’han donat indicis d’una possible reaparició del súper depredador en el territori català. Com a mètode per a la cerca del llop s’ha experimentat amb l’ús de gossos de rastreig per a la cerca i diferenciació de rastres de llop, aquesta és una tècnica innovadora no utilitzada anteriorment per a aquest tipus d’objectiu. L’exploració de les inquietuds dels ramaders i caçadors de la zona, mostra una bona predisposició a la reaparició de l’animal. Malgrat no s’ha detectat llop amb els mètodes emprats, es demostra que li és viable d’establir-se a la zona.

Estudi de l'impacte ecotoxicològic de l'insecticida imidacloprid en diferents compartiments ambientals

En les darreres dècades la necessitat d’una major producció en l’agricultura ha implicat l’ús de productes químics per a millorar la producció. Entre aquests productes trobem els insecticides que, tot i ser específics per a determinades funcions, en molts casos acaben afectant també a altres organismes que no en són la diana. Els assajos d’ecotoxicitat són una eina clau per a determinar el grau d’afectació d’aquests insecticides. En aquest estudi es pretén determinar l’efecte de l’aplicació directa en el sòl de les dosis recomanades de l’insecticida Confidor 20SL (amb imidacloprid com a principi actiu) sobre Eisenia fetida i dels lixiviats d’aquests sòls sobre Daphnia magna i Selenastrum capricornutum simulant fenòmens d’escorrentia o lixiviació naturals. En el cas de E.fetida s’obté una LC50 de 24.71 mg/kg sòl i per la reproducció un valor de EC50 de 8.41 mg/kg sòl. S’observa allunyament en totes les dosis utilitzades i la EC50 és de 2.57 mg/kg sòl. No s’han pogut determinar efectes a nivell neurològic a partir de la determinació de l’activitat de l’ AChE. A l’exposar D.magna als lixiviats del sòl contaminat no s’han observat efectes clars ni en la mortalitat ni en la reproducció. El mateix succeeix amb S.capricornutum. Les dosis d’aplicació del pesticida Confidor, representen una amenaça per a E.fetida pel que fa a efectes subletals però no podem dir el mateix per als organismes aquàtics.

Avaluació dels canvis de ritme de sedimentació en el canyó submarí d'Arenys a partir del Pb-210

Amb la finalitat d’estudiar els ritmes d’acumulació de sediments durant els últims 100 anys, s’han extret tres testimonis de sediments del canyó d’Arenys a profunditats de 1074 m, 1410 m i 1632 m respectivament. Els ritmes de sedimentació basats en els perfils verticals de Pb-210 suggereixen que les tendències actuals sobre el flux i acumulació de sediments poden ser diferents a tendències passades. Durant la dècada dels 70 es va portar a terme una ràpida evolució de la flota pesquera del port d’Arenys de Mar. Aquest fet es pot relacionar amb els canvis en el ritme d’acumulació dels sediments al testimoni extret a 1074 m. Els flancs del canyó submarí són objectiu dels arrossegadors del port d’Arenys de Mar, una activitat que pot fer variar la morfologia del fons marí, la resuspensió de les partícules i pot crear fluxos de terbolesa. Per tant, els resultats suggereixen que l’activitat pesquera d’arrossegament pot afectar als ambients submarins d’una manera més important del que s’havia pensat.

Avaluació de l'aptitud de bioestabilitzats com a esmena orgànica per a la rehabilitació de sòls

L’objectiu d’aquest estudi ha estat avaluar l’efecte que té sobre algunes propietats fisicoquímiques del sòl i el creixement de plantes, l’adició del producte compostat obtingut a partir de la fracció orgànica dels residus sòlids urbans de recollida no selectiva, material anomenat bioestabilitzat. S’ha dut a terme un bioassaig amb blat (Triticum aestivum), utilitzant bioestabilitzat procedent de dues plantes de tractament mecànic i biològic, Vacarisses i Mataró, que s’ha aplicat a diferents dosis en un sòl de baixa qualitat. S’ha observat una relació positiva entre el creixement del blat i la dosis de bioestabilitzat aplicada. Pel que fa a la germinació, ha estat lleugerament estimulada per les dosis intermèdies de bioestabilitzat assajades. En quant a les propietats fisicoquímiques del sòl, s’ha observat un increment de la salinitat en funció de la dosis de bioestabilitzat aplicada, que en les més elevades podria ser problemàtica. També, el contingut de matèria orgànica ha augmentat de manera proporcional a la dosis, cosa que ha millorat les propietats físiques del sòl. Per altra banda, s’han trobat continguts d’impropis (vidre, plàstic ...) i concentracions d’alguns metalls pesants bastant elevades, així com una considerable variabilitat entre les partides de bioestabilitzat. Finalment, es conclou que abans de permetre l’aplicació de bioestabilitzat per a la rehabilitació de sòls degradats, cal aprofundir més en l’estudi d’aquest material.

Dessalinització nuclear : estudi preliminar per l'aplicació a Catalunya

Aquest document pretén donar a conèixer el concepte de dessalinització nuclear, determinar els avantatges i inconvenients a nivell ambiental, així com els costos econòmics i energètics que poden suposar. Podem definir dessalinització nuclear com una planta de dessalinització d’aigua marina que és alimentada pel seu complet funcionament per un reactor nuclear. La planta utilitza tant l’energia elèctrica que es produeix com l’energia calorífica retinguda en l’aigua que surt del reactor. S’ha estructurat el treball en tres parts. La primera és una anàlisi de quin és l’ús que se’n fa a nivell mundial de la tecnologia de dessalinització. S’ofereixen dades de la producció mundial d’aigua dolça a partir d’aquesta tecnologia, en quins països se’n fa més ús i perquè. També es defineixen els tipus de plantes de dessalinització que es poden construir. El segon apartat és un anàlisi històric i d’actualitat de la dessalinització nuclear mundial. S’analitza el perquè del desenvolupament d’aquesta tecnologia i s’estudien les necessitats hídriques que es podran tenir en un futur. Es planteja si aquesta tecnologia pot satisfer-les. S’estudien les onze plantes de dessalinització nuclear que han funcionat. El tercer apartat és un estudi de la possible transformació de les dues plantes dessalinitzadores catalanes en dessalinitzadores nuclears. Es fa un anàlisi de costos energètics i de producció, sense tenir en compte els d’instal·lació. També s’investiga els possibles impactes per contaminació radiològica que podria generar l’aigua produïda amb aquesta tecnologia.

Frontshear and backshear instabilities of the mean longshore current

An analytical model based on Bowen and Holman [1989] is used to prove the existence of instabilities due to the presence of a second extremum of the background vorticity at the front side of the longshore current. The growth rate of the so-called frontshear waves depends primarily upon the frontshear but also upon the backshear and the maximum and the width of the current. Depending on the values of these parameters, either the frontshear or the backshear instabilities may dominate. Both types of waves have a cross-shore extension of the order of the width of the current, but the frontshear modes are localized closer to the coast than are the backshear modes. Moreover, under certain conditions both unstable waves have similar growth rates with close wave numbers and angular frequencies, leading to the possibility of having modulated shear waves in the alongshore direction. Numerical analysis performed on realistic current profiles confirm the behavior anticipated by the analytical model. The theory has been applied to a current profile fitted to data measured during the 1980 Nearshore Sediment Transport Studies experiment at Leadbetter Beach that has an extremum of background vorticity at the front side of the current. In this case and in agreement with field observations, the model predicts instability, whereas the theory based only on backshear instability fai led to do so.

Generation and nonlinear evolution of shore-oblique/transverse sand bars

The coupling between topography, waves and currents in the surf zone may selforganize to produce the formation of shore-transverse or shore-oblique sand bars on an otherwise alongshore uniform beach. In the absence of shore-parallel bars, this has been shown by previous studies of linear stability analysis, but is now extended to the finite-amplitude regime. To this end, a nonlinear model coupling wave transformation and breaking, a shallow-water equations solver, sediment transport and bed updating is developed. The sediment flux consists of a stirring factor multiplied by the depthaveraged current plus a downslope correction. It is found that the cross-shore profile of the ratio of stirring factor to water depth together with the wave incidence angle primarily determine the shape and the type of bars, either transverse or oblique to the shore. In the latter case, they can open an acute angle against the current (upcurrent oriented) or with the current (down-current oriented). At the initial stages of development, both the intensity of the instability which is responsible for the formation of the bars and the damping due to downslope transport grow at a similar rate with bar amplitude, the former being somewhat stronger. As bars keep on growing, their finite-amplitude shape either enhances downslope transport or weakens the instability mechanism so that an equilibrium between both opposing tendencies occurs, leading to a final saturated amplitude. The overall shape of the saturated bars in plan view is similar to that of the small-amplitude ones. However, the final spacings may be up to a factor of 2 larger and final celerities can also be about a factor of 2 smaller or larger. In the case of alongshore migrating bars, the asymmetry of the longshore sections, the lee being steeper than the stoss, is well reproduced. Complex dynamics with merging and splitting of individual bars sometimes occur. Finally, in the case of shore-normal incidence the rip currents in the troughs between the bars are jet-like while the onshore return flow is wider and weaker as is observed in nature.

A subcritical instability of wave-driven alongshore currents

The development of shear instabilities of a wave-driven alongshore current is investigated. In particular, we use weakly nonlinear theory to investigate the possibility that such instabilities, which have been observed at various sites on the U.S. coast and in the laboratory, can grow in linearly stable flows as a subcritical bifurcation by resonant triad interaction, as first suggested by Shrira eta/. [1997]. We examine a realistic longshore current profile and include the effects of eddy viscosity and bottom friction. We show that according to the weakly nonlinear theory, resonance is possible and that these linearly stable flows may exhibit explosive instabilities. We show that this phenomenon may occur also when there is only approximate resonance, which is more likely in nature. Furthermore, the size of the perturbation that is required to trigger the instability is shown in some circumstances to be consistent with the size of naturally occurring perturbations. Finally, we consider the differences between the present case examined and the more idealized case of Shrira et a/. [ 1997]. It is shown that there is a possibility of coupling between triads, due to the richer modal structure in more realistic flows, which may act to stabilize the flow and act against the development of subcritical bifurcations. Extensive numerical tests are called for.

Estudi de la població de Spiraea crenata subsp. parvifolia (Rosaceae) del Collsacabra

Spiraea crenata subsp. parvifolia és un tàxon endèmic del nord-est ibèric, que té una de les escasses poblacions conegudes al Collsacabra, Osona. En aquest treball es pretén definir l’extensió d’aquesta població, caracteritzar la seva estructura demogràfica i avaluar-ne l’estat de conservació. La majoria d’individus censats viuen en un nucli principal rodejat per nuclis més petits. L’estabilitat de l’ambient que ocupa permet valorar l’evolució de la població i la categoria UICN d’amenaça, actualment considerada «en perill ». Es proposen mesures de gestió que permetin la conservació d’aquesta població.