La contaminació difusa de les aigües subterrànies és una creixent preocupació en qualsevol part del món, i els nitrats, principalment originats per l’ús intensiu de fertilitzants en l’agricultura, són un dels contaminants en l’aigua subterrània problemàtics i estesos.
       La contaminació dels aqüífers ha provocat el desenrotllament de nombroses normatives  i recomanacions. A Europa, la Directiva de Nitrats va ser establida en 1991, i la Directiva Europea Marco de l’Aigua (DMA) en 2000. La DMA establix que totes les masses d’aigua han d’aconseguir el bon estat l’any 2015. La DMA explícitament reconeix el rol que l’economia pot tindre l’assolir els objectius ecològics i ambientals. Un dels element que la DMA menciona és l’anàlisi cost-eficàcia (ACE), esta anàlisi pot ser usat per a obtindre el programa de mesures més cost-eficaç per a aconseguir el bon estat de les masses d’aigua. 
       En este treball es presenta el desenrotllament d’un model hidro-económico per a determinar la gestió òptim de la contaminació per nitrats de les aigua subterrànies. El model holístic d’optimització determina la distribució espai-temporal de la taxa d’aplicació de fertilitzants que maximitza els beneficis nets en l’agricultura, limitada pels requeriments de qualitat en l’aigua subterrània en diferents punts de control. Atés que les emissions (quantitat de nitrogen) són el controlable però els objectius són les concentracions, és necessari relacionar ambdós aspectes. Per mitjà de models de simulació agronòmica es  obtenen les funcions de producció i de lixiviat de nitrats en funció de l’ús d’aigua i fertilitzants, esmentes que s’empren models numèrics de simulació del flux i transport per a obtindre solucions unitàries que es van integrar en el model d’optimització per mitjà de matrius de resposta. La integració de les matrius de resposta en el model de gestió permet simular l’evolució de les concentració de nitrats en l’aigua subterrània per mitjà de superposició en diferents punts de control a llarg del temps, resultat de l’emissió de contaminants en diferents zones distribuïdes en l’espai i variables en el temps. D’esta manera el model relaciona l’aplicació de fertilitzants amb la concentració de nitrats en l’aigua subterrània. Els beneficis de l’agricultura es van determinar a través de les funcions de producció i el preu dels cultius. D’esta manera, s’obté una ferramenta pràctica per a analitzar el cost d’oportunitat de mesures per a reduir la càrrega de nitrogen i avaluar la seua eficàcia per a mantindre les concentracions de nitrats en els aqüífers dins dels nivells objectiu.
       El model desenrotllat es va aplicar a un sistema aqüífer sintètic.  Es va obtindre l’aplicació òptima de fertilitzants per a problemes amb diferents condicions inicials, horitzons de planeación i temps de recuperació. Els resultats del cas sintètic mostren la importància de la localització de les fonts contaminants en relació amb els punts de control. Els horitzons de planeación i els temps de recuperació poden tindre una gran influència en l’aplicació de fertilitzants i en el cost d’oportunitat per a aconseguir els estàndards mediambientals. Hi ha un clar intercanvi entre l’horitzó de planeación per a aconseguir els estàndards de qualitat (temps de recuperació) i les pèrdues econòmiques degudes  a la reducció de nitrats en l’agricultura.
       En el procés de presa de decisions,  la fiabilitat i l’aversió al risc juguen un paper important. Es presenta un model d’optimització estocástico per a l’analitzar els efectes de la incertesa en la conductivitat hidràulica sobre la solució de menor cost de la distribució de reduccions en l’aplicació de nitrogen entre les diferents fonts de contaminació per a assolir els objectius de concentració de nitrats en una massa subterrània heterogènia. Es van analitzar quatre mètodes diferents: simulació Muntanya Carlo amb camp de conductivitat predefinit, optimització Monte Carlo, optimització per grups i un model estocástico amb optimització sencera mixta i nivell de fiabilitat definit a priori. Els models es van provar en el cas sintètic amb 100 realitzacions i dos casos amb diferent varianza en el camp de conductivitat. 
        Finalment la metodologia es va aplicar a l’aqüífer “El Salobral-Los Plans” (en el domini de la massa subterrània Manxa Oriental), per al que es va obtindre l’aplicació òptima  de fertilitzants per a una horitzó de planeación de 50 anys. L’aplicació mitjana ha de ser reduïda en 39 kg/ha, la qual cosa provoca una reducció en la producció amb un cost (pèrdua de beneficis) de 1.2 €/M’any. 
       A pesar de les limitacions necessàries de qualsevol model, la rellevància i complexitat dels problemes reals de contaminació difusa d’aigües subterrànies requerix el desenrotllament de models integrals hidro-económicos per a resoldre el problema de múltiples fonts de contaminació en condició heterogènies, integrant els principals elements agronòmics, biofísics i econòmics del procés (incloent la incertesa) a escala de massa d’aigua subterrània. D’esta manera, el treball desenrotllat proporciona una metodologia i unes ferramentes que poden ser d’utilitat per a la presa de decisions en el procés d’implementació dels requeriments de la Directiva Marco i la recent Directiva Filla d’Aigües Subterrànies a les masses subterrànies. Una línia de treball futura seria estendre la representació de la diversitat de decisions de gestió en parcel·la i altres opcions de política de control, a banda de les de limitació en l’ús de fertilitzants.