La declaración del estado de alarma por el COVID-19 en el Estado español el 14 de marzo de 2020 ha supuesto unos cambios en los patrones de actividad económica y social nunca vistos en el último siglo, o al menos desde que la movilidad en vehículo privado empezó a ser popular allá en los años 60.
Este cambio de patrones ha comportado unas restricciones de movilidad global donde los ciudadanos están obligados a pasar más tiempo confinados en casa. Así trabajar y estudiar desde casa passa de ser excepcional a convertirse, a medida que el confinamiento se ha alargado, en un hecho cotidiano.
Esta nueva situación socio-económica experimental y forzada, ha provocado un aumento de las emisiones domésticas de contaminantes atmosféricos y gases de efecto invernadero debido a usos más intensivos de cocina, calefacción o refrigeración de espacio, así como una mayor utilización de más recursos de Internet para hacer trabajar, hacer compras, telemedicina o entretenimiento. Por el contrario, también ha supuesto una disminución en las emisiones del sector industrial, portuario y comercial, derivado principalmente de la bajada de consumo y de la actividad de las empresas del sector “no esencial”. Aun así, la imagen más desoladora por algunos, o esperanzadora por otros, ha estado la que ha provocado la restricción a la movilidad, con postales icónicas con las calles de la ciudad desiertas sin vehículos privados circulando en las primeras semanas del confinamiento, y posteriormente ocupados principalmente por ciudadanos a pie en las primeras fases de desconfinamiento.
La declaración del estado de alarma ha provocado un “experimento global” que ha permitido ver y analizar las ciudades desde un punto de vista inimaginable fuera de las pantallas y las taquillas de cine. En este sentido la reducción drástica de la movilidad, y especialmente la del vehículo privado mediante una «intervención controlada», ha comportado una reducción de emisiones de este sector y por tanto unos cambios en la calidad ambiental que merece la pena desgranar.
Es importante recordar que apenas este año la ciudad de Barcelona acababa de poner en marcha (en enero de 2020) una Zona de Bajas Emisiones (ZBE) y que el 1 de abril finalizaba el plazo de moratoria y empezaban a ponerse sanciones a los vehículos sin etiqueta ambiental. El análisis de la movilidad y la evolución de la calidad del aire derivada de aquella medida queda sobrepasada pues por la declaración de un estado de alarma y consecuente confinamiento que ha hecho finalmente posponer el inicio del periodo de sanciones de la ZBE para el 15 de septiembre de 2020.
Por tanto se analiza la evolución de la concentración de los contaminantes que actualmente más afectan a la salud de la ciudadanía de Barcelona y del Área Metropolitana: NO2, PM10, tanto antes como después de la declaración del estado de alarma, mediante la información horaria de las estaciones automáticas de la XVPCA (Xarxa de Vigilància i Previsió de la Contaminació Atmosfèrica) hasta el 30 de junio de 2020.
A continuación se muestra la ubicación de las estaciones que miden NO2 y PM10 la calidad del aire en la AMB.
Mapa de estaciones automáticas de la XVPCA de NO2 i PM10 en la AMB
Font:Barcelona Regional
Hay que comentar que la mayor y menor concentración de determinados contaminantes está sometida a múltiples interacciones entre las que se pueden mencionar las emisiones, la calidad del aire del entorno, la meteorología o la estructura urbana, entre otras. Por lo tanto, a pesar de que los cambios de concentración de contaminantes que se observarán están mayoritariamente relacionados en la bajada de las emisiones del tráfico y de otro tipo de actividad antropogénica, también y en este caso en menor medida, están relacionados con variables meteorológicas o por la contaminación de fondo externa que entra dentro de la ciudad.
Diòxid de Nitrogen (NO2)
Los óxidos de nitrógeno (NOX) se originan por la reacción a temperaturas elevadas del oxígeno y el nitrógeno del aire. La mayor parte están en forma de NO que posteriormente se transforman en NO2 por oxidación. Los límites de calidad del aire marcados por la UE establecen que no se tiene que superar el valor de 40 μg/m3 en media anual de NO2. Los valores registrados a las diferentes estaciones de la XVPCA ubicadas a la CON constatan que por el año 2019 los umbrales europeos fueron superados en 2 estaciones, concretamente a las estaciones del Eixample y Gràcia–Sant Gervasi, estaciones que reiterativamente superan este umbral.
Aun así, la evolución de la media anual de todas las estaciones de la AMB, así como el valor máximo de la media anual, indican una mejora en la calidad del aire a lo largo de los años, tal como se puede observar en la gráfica siguiente. Esta tendencia principalmente está motivada por la mejora tecnológica de los vehículos así como por las políticas de movilidad urbanas.
Evolución de la inmisión mediana anual de NO2 de las estaciones de la XVPCA del AMB [2004 – 2019]
Fuente: Barcelona Regional. Los incrementos anuales (∆/a) son respecto al año 2004. NOTA: la mínima baja a 12 µg/m3 por la incorporación en el 2019 de la estación del Observatori Fabra.
La declaración del estado de alarma el 14 de marzo de 2020 ha provocado una bajada drástica de la concentración del NO2 a partir del día siguiente de la declaración. La evolución de los NO2 en las estaciones de Barcelona ha provocado niveles mínimos históricos respeto a otros años tal y como se puede ver en las gráfica siguiente, donde la línea roja representa la concentración media diaria de NO2 en 2020 en las estaciones de Barcelona.
Fuente: Barcelona Regional con datos de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
En el resto de estaciones de calidad del aire que hay en la AMB también se observa el mismo patrón.
Fuente: Barcelona Regional con datos de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
Hay que decir que históricamente, la principal raíz del problema de la baja calidad del aire de Barcelona y de la mayoría ciudades densas y con gran actividad, se debida a las emisiones de los vehículos. De hecho, según el modelo de dispersión de contaminantes de Barcelona Regional, la contribución del NO2 media para el año 2017 en la ciudad de Barcelona que és debida al tráfico es de un 52,3%, y concretamente por la estación del Eixample (considerada de tráfico intenso) de un 72 %.
Así, no es de extrañar que una bajada abrupta de la movilidad motivada por la declaración del estado de alarma derive directamente en una bajada de la concentración de NO2 en todas las estacionas de la XVPCA de Barcelona y especialmente a las más próximas al tráfico viario.
El gráfico siguiente muestra en un segundo plano la bajada de la movilidad de Barcelona (con fondo azul), y sobrepuestas se muestran las concentraciones medias diarias de las diferentes estacionas de NO2 en Barcelona. Se puede observar claramente la caída de todas las variables representadas.
Fuente: Barcelona Regional con datos de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya i Apple mobility
De la misma manera y para el resto de estaciones de calidad del aire de l’AMB tendrían la gráfica seguiente.
Fuente: Barcelona Regional con datos de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya y Apple mobility
Si se analiza en detalle la concentración de NO2 en media diaria y solo en la estación del Eixample (que es la estación que más influencia tiene del tráfico), se puede observar como partir de la declaración del estado de alarma la concentración baja a niveles prácticamente siempre por debajo de los 30 µg/m3. Solo es a partir de la Fase 0, y especialmente de la Fase 0.5, que empiezan a repuntar los NO2 superando incluso los 40 µg/m3, por algunos días puntuales.
Fuente: Barcelona Regional con datos de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
Para tener una idea más clara de la bajada de la contaminación motivada por el estado de alarma, se ha comparado la media mensual de NO2 para 7 estaciones de Barcelona (actualmente hay 8 estaciones, pero para comparar la media con años históricos no se tiene en cuenta la estación de calidad del aire del Observatorio Fabra, puesto que se puso en marcha en marzo de 2018).
Se puede ver por lo tanto en la gráfica siguiente, como los días posteriores en la declaración del estado de alarma iniciado el 14 de marzo de 2020, la concentración de NO2 bajó prácticamente a la mitad en la segunda quincena del mes de marzo (de 30,9 a 16,6 µg/m3) respeto a los días anteriores a la declaración y del mismo mes de marzo.
Fuente: Barcelona Regional con datos de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
Posteriormente, en la fase de desescalada iniciada el 4 de mayo de 2020, se observan valores más altos respecto a los del confinamiento más estricto. Todo y así todavía quedan concentraciones mensuales mucho más bajas respecto a años anteriores.
Realizando el mismo ejercicio, però por el resto de estaciones del AMB, se obtienen comportamientos similares, tanto en la fase de confinamiento com en la desescalada.
Fuente: Barcelona Regional con datos de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
Si se analiza el cambio de manera individual en cada estación de la XVPCA, se puede observar como las estaciones que inicialmente tenían un mayor nivel de polución (com las estaciones de tránsito de l’Eixample y Gràcia-Sant Gervasi, que además acostumbran a ser las estaciones que cada año superan los límites anuales europeos) son los que más reducción experimentan.
Se muestran a continuación dos gráficas, la primera corresponde a las estaciones de Barcelona y la segunda al resto de estaciones que hay en la AMB.
Font: Barcelona Regional amb dades de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
Fuente: Barcelona Regional con datos de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
Para valorar el impacto en NO2 que puede ser atribuible en la declaración del estado de alarma, se comparan las concentraciones medias solo del mes de marzo de 2020. Se analiza solo este mes para minimizar los efectos que tiene la meteorología en los contaminantes, y no se compara con años anteriores también para minimizar la meteorología y minimizar también la posible reducción de emisiones por políticas o cambio tecnológico de vehículos de un año por el otro. La gráfica siguiente muestra de manera individual y para cada estación de la XVPCA de Barcelona este impacto. El resultado muestra claramente una reducción máxima de 19,4 µg/m3 de NO2 en la estación de tráfico del Eixample, que equivale a un 49 % de reducción. De manera similar pero en menor grado, se encuentran reducciones en las estaciones de fondos urbanas, e incluso en la estación del Observatorio Fabra (de fondo suburbana e inaugurada en marzo de 2018), que a pesar de que en valor reduce menos de 4 µg/m3, en valor relativo sí que se logra una reducción del 37,9 %.
Por lo tanto, podemos llegar a estimar que en Barcelona los efectos atribuibles en el estado de alarma del COVID-19 (e intentando minimizar la influencia de la meteorología) han provocado una reducción 13 µg/m3 de NO2 (un 46 % de reducción) media por todas las estaciones de la ciudad de Barcelona incluyendo la estación del Observatorio Fabra; y sin incluir esta estación (para tener una reducción más urbana) seria del 14,3 µg/m3 (46,4% de reducción).
Fuente: Barcelona Regional con dades de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
Considerando el resto de estación de medición de la calidad del aire de la AMB, tenemos también reducciones importantes hasta el 48 %, o un 35,5 % de media de este ámbito.
Fuente: Barcelona Regional con datos de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
En el territori, para cada una de las estaciones de NO2, tendríamos la siguiente distribución.
Fuente: Barcelona Regional.
Partículas menores de 10 micras (PM10)
Las PM10 son partículas sólidas o líquidas de polvo, metálicas, cenizas, cemento, polen, etc., con un diámetro menor de 10 µm. Estas partículas son generadas en una importante proporción por, la combustión de determinados combustibles como el fuel, el gasóleo o la biomasa, los vehículos de combustión, la calefacción doméstica, la industria en general, la incineración de residuos o las centrales térmicas de combustibles fósiles, además también generan partículas otras fuentes como las obras de construcción, canteras, minería, cementeras, industria cerámica, los fuegos naturales y artificiales o la agricultura.
Además de emitirse como contaminantes primarios, también se generan como contaminante secundario, y por tanto resultan del producto de las reacciones químicas a la atmósfera entre varios contaminantes. Aun así, hay que decir que en Barcelona y su entorno hay una aportación importante de partículas que proceden de fuera de la ciudad (contaminación de fondo).
Considerando las estaciones de medida de PM10 a la CON (manuales y automáticas), al 2019 la concentración media de estas fue de 24,7 µg/m3, y la máxima de 31 µg/m3. Los límites europeos (40 µg/m3 en media anual) se cumplen desde el año 2010, a pesar de que todavía no se logran los valores recomendados por la OMS (20 µg/m3 de media anual).
Evolución de la inmisión media anual de PM10 de las estaciones de la XVPCA del AMB [2004-2019]
Fuente: Barcelona Regional. Los incrementos anuales (∆/a) son respecto del año 2004.
La declaración del estado de alarma el 14 de marzo de 2020 también ha provocado una bajada en las PM10, todo y que no ha sido tan notable com en el caso de los NO2. En la gráfica siguiente se puede observar la media diaria de PM10 en las estaciones de Barcelona (en rojo el año 2020), donde se consiguen valores realmente bajos si lo comparamos con el valor mínimo de otros años.
Fuente: Barcelona Regional con datos de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
En el resto de estaciones de calidad del aire que hay en el AMB también se observa el mismo patrón.
Fuente: Barcelona Regional con datos de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
A continuación se muestra en un gráfico conjunto, la movilidad (en fondo azul) y la concentración en media diaria de las diferentes estaciones de PM10 en Barcelona (resto de colores). También se muestra a la gráfica (con puntos negros) los días de intrusiones de contaminación externa. Por este periodo de enero en junio de 2020 encontramos puntas de alta concentración del 21 al 26 de enero provocadas por intrusiones de polvo sahariano que ha sido desplazado previsiblemente por el desplazamiento de la borrasca Gloria en el Mediterráneo. También se observa un incremento puntual el 29 de febrero de intrusión de polos según los modelos de previsión del Ministerio de Transición Ecológica del Estado Español. Finalmente también ocurrieron otros episodios de contribución de fondo de PM10 de origen natural, que a pesar de que fueron menos intensos que los anteriores, sí que aportaron partículas al ámbito metropolitano. Estos días fueron: 18-24 de marzo, 16-18 de abril, 5-10 mayo (Intrusiones de pulso africano), y 21-26 de mayo y 27-29 de junio (combustión de biomasa), se muestran todas estas intrusiones con puntos negros a la gráfica.
Fuente: Barcelona Regional con datos de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya i Apple mobility
Por otro lado, el incremento del 24 de junio corresponde a la fiesta de Sant Joan, aunque cabe mencionar que este 2020 ha tenido un impacto muy menor en la calidad del aire que en años anteriores.
De la misma manera y por el resto de estaciones de calidad del aire del AMB tendríamos la seguiente gráfica.
Fuente: Barcelona Regional con datos de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya y Apple mobility
En cuanto al detalle de la concentración de PM10 en media diaria y solo en la estación del Eixample (que es la estación automática que da valores anuales de PM10 más altos), se puede observar en la figura siguiente, como a partir de la declaración del estado de alarma se percibe una ligera bajada pero en todo caso no comparable con la bajada drástica observada con los NO2.
Font: Barcelona Regional con datos de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
La razón por la cual no hay una bajada tan fuerte de PM10 es que a diferencia de los NO2, que principalmente son provocados por la combustión en altas temperaturas como los motores de los vehículos, las PM10 además de las emisiones de los motores, provienen de otras fuentes de emisión no generadas por combustión de combustibles, o incluso fuentes naturales. De hecho, según el modelo de dispersión de contaminantes de Barcelona Regional, la contribución mayoritaria de la concentración de contaminantes de PM10 en la ciudad es la del fondo, o sea la que viene de fuera la ciudad, y la contribución del tráfico representa de mediana un 20,9 %.
Por lo tanto la ligera bajada de las emisiones de PM10 provocada por la no circulación de vehículos, queda diluida con la persistencia de otras fuentes que no han tenido esta bajada tan drástica, y por la contaminación de fondo como las intrusiones de polvo sahariano o las partículas de origen secundario formadas debido a la actividad fotoquímica en la atmósfera.
Del mismo modo que los NO2, se ha comparado la media mensual de PM10 en las 5 estaciones automáticas de Barcelona (actualmente hay 6 estaciones, pero para comparar la media con años históricos no se tiene en cuenta la estación de calidad del aire del Observatorio Fabra, puesto que se puso en marcha en marzo de 2018). Hay que decir que solo se utilizan las estaciones automáticas (también hay de manuales en medida de PM10) porque son las únicas que grabas datos a nivel horario.
De este modo, los días posteriores en la declaración del estado de alarma (el 14 de marzo de 2020), la concentración de PM10 bajó unos 4 µg/m3 respecto al momento anterior a la declaración, considerando solo el mes de marzo de 2020. Este efecto se puede observar a la gráfica siguiente.
Fuente: Barcelona Regional con datos de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
Posteriorment se observan valores más bajos en abril, seguramente debido a la climatología, ya que en abril de 2020 se superó el récord (que databa del año 1942) del abril más lluvioso. Esta lluvia ha permitido bajar todavía más los niveles de partículas en el mes de abril. Posteriormente, ya en la fase de desescalada iniciada el 4 de mayo de 2020, se observa un incremento hacia valores similares a los años anteriores.
Fuente: Barcelona Regional con datos del Servei Metereològic de Catalunya.
Realizando el mismo ejercicio, pero en el resto de estaciones del AMB, se obtienen comportamientos similares, tanto en la fase de confinamiento como en la desescalada.
Font: Barcelona Regional con datos de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
Si se analiza el cambio de los niveles de concentración de partículas de manera individual a cada estación de la XVPCA, se puede observar cómo son las estaciones que inicialmente tienen mayor concentración son las que más bajada experimentan en el periodo del estado de alarma, en este caso serían las estaciones del Eixample, Gràcia-Sant Gervasi y Poblenou. Y son todas las que prácticamente vuelven a niveles pre-COVID-19 a partir del estado de “nueva normalidad” en junio.
Fuente: Barcelona Regional con datos de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
Y para el resto de estaciones automáticas de la AMB.
Fuente: Barcelona Regional con datos de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
La gráfica siguiente valora de manera individual y para cada estación de la XVPCA de Barcelona, el impacto en la concentración de PM10 que puede ser atribuible a la declaración del estado de alarma. Así se comparan las concentraciones medias solo del mes de marzo de 2020 para minimizar los efectos que tiene la meteorología de diferentes meses o años en los contaminantes, y para minimizar también la posible reducción de emisiones por políticas o cambio tecnológico de vehículos de un año para otro.
El resultado muestra una reducción máxima de 5,9 µg/m3 de PM10 en el Eixample, que equivale a un 23,1 % de reducción. En media por todas las estaciones de la ciudad, incluyendo la del Observatorio Fabra, se encuentra una reducción de 3,5 µg/m3 (16,5 % de reducción), y sin incluirla, puesto que es una estación de fondo suburbana, la reducción lograría los 4,1 µg/m3 (18,3 %).
Fuente: Barcelona Regional con datos de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
Considerando el resto de estacions de medición de la calidad del aire de la AMB, tenemos también reducciones importantes hasta el 21,8 % en Montcada i Reixac, o un 17,1 % de mediana de este ámbito externo en Barcelona.
Fuente: Barcelona Regional con datos de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
En el territorio, para cadauna de las estaciones de PM10 automáticas, tendríamos la siguiente distribución.
Fuente: Barcelona Regional.
Conclusiones
La declaración del estado de alarma por el COVID-19 el 14 de marzo de 2020 ha supuesto unos cambios en los patrones de movilidad que han afectado directamente a las emisiones de contaminantes antropogénicos de les ciudades. Así, en pocos días hemos podido ver como la actividad diaria se reducía solo a servicios esenciales, hecho que ha provocado bajadas de más del 80 % en el tránsito de les ciudades.
Teniendo en cuenta que en muchas ciudades, como Barcelona, el tráfico es el principal responsable de la mayor parte de la contaminación del aire local, especialmente el NO2, es de interés analizar la evolución de la calidad del aire a lo largo de estas semanas de pre y post-estado de alarma, confinamiento, desescalada y nueva normalidad.
Se ha realizado una análisis sobre los efectos a la calidad del aire atribuibles al COVID-19, se han utilizando los datos horarios de las estaciones automáticas de la XVPCA de Barcelona. Los resultados indican que la declaración del estado de alarma provocó considerando la media de todas las estaciones de la ciudad de Barcelona de:
• una reducción del 46 % de NO2, o -13 µg/m3 (-14,3 µg/m3 sin contar la estación del Observatorio Fabra)
• una reducción del 16,5 % de PM10, o -3,5 µg/m3 (-4,1 µg/m3 sin contar la estación del Observatorio Fabra)
Font: Barcelona Regional con datos de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
En el caso del resto de estaciones del AMB tenemos para todas ellas una media de:
• una reducción del 35,n5% de NO2, o -9,3 µg/m3
• una reducción del 17,1 % de PM10, o -4,0 µg/m3
Fuente: Barcelona Regional con datos de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
Este cálculo se ha realizado comparando la concentración media antes o después de la declaración del estado de alarma (el 14 de marzo de 2020), y solo considerando el mes de marzo de 2020. El hecho de no alargarse más en el calendario responde al intento de extraer el efecto de la bajada drástica de la movilidad sobre la calidad del aire minimizando la posible influencia de la meteorología o el efecto tecnológico de los vehículos sobre los resultados.
Las estaciones de la XVPCA que más reducción de NO2 han tenido han sido las más próximas al tráfico, y por tanto las que acostumbran a dar valores más altos a lo largo de los años, incluso superando los umbrales europeos. Esto indica como el tráfico es unos de los principales emisores de contaminantes en la ciudad.
Resumiendo, el estado de alarma derivado por el COVID-19 ha permitido observar las ciudades desde un punto de vista diferente, y verificar determinadas hipótesis y modelos sobre la contribución del tráfico a la calidad del aire urbana. En este sentido pone de manifiesto que una reducción del tráfico sí que aporta reducciones interesantes de NO2 (se ha observado como una reducción extrema del tráfico de más del 80 % en algunos días, ha comportado una reducción del 49 % de NO2 en la estación de tráfico con mayor contaminación de la ciudad, la del Eixample). A pesar de ser poco realista a largo plazo, extrapolando este extremo a lo largo del año y de manera muy simplista, nos permitiría sobradamente cumplir con los límites europeos en la estación más conflictiva en materia de calidad del aire como es la del Eixample, puesto que en el 2019 dio de media anual el valor de 50 µg/m3, y por tanto se necesitaría tan solo una reducción del 20 %.
El otro gran contaminante importante para la ciudad actualmente son las partículas, todo y que en los últimos años se ha logrado un cumplimiento normativo de los límites europeos en PM10. Estas han tenido una reducción menos notable que el NO2, logrando reducciones máximas también en la estación del Eixample del 23 %. Una reducción de este nivel (extrapolada también de manera simple a lo largo del año) seguramente no lograría valores por debajo la OMS con un límite de 20 µg/m3, puesto que en el 2019 la estación del Eixample registró 29 µg/m3 de PM10.