Os modelos em espaço de estados constituem uma classe de modelos muito importante na área de séries temporais devido à sua flexibilidade na análise de fenómenos dinâmicos e da evolução de sistemas que variam, de forma aleatória com significativa variabilidade, ao longo do tempo e têm contribuído significativamente para estender os domínios clássicos da análise de séries temporais. Neste estudo, no contexto de um problema de monitorização da qualidade da água de superfície numa bacia hidrográfica, propõe-se uma abordagem baseada em modelos estruturais de séries temporais com representação em espaço de estados associados ao Filtro de Kalman com o principal objetivo de analisar e avaliar a evolução temporal de séries de variáveis ambientais, identificando tendências ou possíveis mudanças na qualidade da água num contexto dinâmico de controlo. Os dados dizem respeito à bacia hidrográfica do rio Ave, localizada no Noroeste de Portugal, onde a monitorização da qualidade da água se tornou uma prioridade, porque a água tem apresentado um estado de forte degradação desde há muito anos. Para o processo de modelação consideraram-se as séries temporais relativas à variável de qualidade de Oxigénio Dissolvido, medido mensalmente num período de 15 anos (janeiro de 1999 - janeiro de 2014) em 7 estações de amostragem. Assim, são apresentadas de uma forma sucinta as etapas necessárias para o estabelecimento da metodologia a aplicar: os modelos de séries temporais, os modelos em espaço de estados, o Filtro de Kalman, os modelos estruturais e a estimação pela máxima verosimilhança. Os modelos em espaço de estados mostram a versatilidade da incorporação de componentes não observadas (estados), de natureza estocástica, que descrevem a variação da série temporal, tais como a tendência e a sazonalidade, que são atualizadas em tempo real de forma recursiva à medida que novas observações ficam disponíveis e melhorando as previsões ao refletirem a natureza dinâmica do processo em estudo e que têm uma interpretação natural, representando as principais características das séries temporais ambientais sob investigação. Do ponto de vista ambiental, a abordagem proposta permite a obtenção de conclusões pertinentes relativas à avaliação da qualidade da água de superfície e de pontos de mudança destacando assim o valor potencial deste tipo de metodologias e identificando mudanças inesperadas que são importantes no processo de gestão e avaliação da qualidade da água.