La declaració de l’estat d’alarma per el COVID-19 a l’estat espanyol el 14 de març de 2020 ha suposat uns canvis en els patrons d’activitat econòmica i social mai vistos en l’últim segle, o al menys des de que la mobilitat en vehicle privat va començar a ser popular allà als ’60.
Aquest canvi de patrons ha comportat unes restriccions de mobilitat global on els ciutadans estan obligats a passar més temps confinats a casa. Així treballar i estudiar des de casa passa de ser excepcional a convertir-se, a mesura que el confinament s’ha allargat, en un fet quotidià.
Aquesta nova situació socio-econòmica experimental i forçada, ha provocat un augment de les emissions domèstiques de contaminants atmosfèrics i gasos d’efecte hivernacle degut a usos més intensius de cuina, calefacció o refrigeració d’espai, així com una major utilització de més recursos d’Internet per fer treballar, fer compres, telemedicina o entreteniment. Per contra, també ha suposat una disminució en les emissions del sector industrial, portuari i comercial, derivat principalment de la baixada de consum i de l’activitat de les empreses del sector “no essencial”. Tot i això, la imatge més desoladora per alguns, o esperançadora per d’altres, ha estat la que ha provocat la restricció a la mobilitat, amb postals icòniques amb els carrers de la ciutat deserts sense vehicles privats circulant en les primeres setmanes del confinament, i posteriorment ocupats principalment per ciutadans a peu a les primeres fases de desconfinament.
La declaració de l’estat d’alarma ha provocat un “experiment global” que ha permès veure i analitzar les ciutats des d’un punt de vista inimaginable fora de les pantalles i les taquilles de cinema. En aquest sentit la reducció dràstica de la mobilitat, i especialment la del vehicle privat mitjançant una “intervenció controlada”, ha comportat una reducció d’emissions d’aquest sector i per tant uns canvis en la qualitat ambiental que val la pena desgranar.
És important recordar que tot just aquest any la ciutat de Barcelona acabava de posar en marxa (al gener de 2020) una Zona de Baixes Emissions (ZBE) i que l’1 d’abril finalitzava el termini de moratòria i començaven a posar-se sancions als vehicles sense etiqueta ambiental. L’anàlisi de la mobilitat i l’evolució de la qualitat de l’aire derivada d’aquella mesura queda sobrepassada doncs per la declaració d’un estat d’alarma i conseqüent confinament que ha fet finalment posposar l’inici del període de sancions de la ZBE per al 15 de setembre de 2020.
Per tant s’analitza la evolució de la concentració dels contaminants que actualment més afecten a la salut dels ciutadans de Barcelona i l’Àrea Metropolitana: NO2, PM10, tant abans com després de la declaració de l’estat d’alarma, mitjançant les dades horàries de les estacions automàtiques de la XVPCA (Xarxa de Vigilància i Previsió de la Contaminació Atmosfèrica) fins al 30 de juny de 2020.
A continuació es mostra la ubicació de les estacions que mesuren NO2 i PM10 la qualitat de l’aire a l’AMB.
Mapa d’estacions automàtiques de la XVPCA de NO2 i PM10 a l’AMB
Font:Barcelona Regional
Cal comentar que la major i menor concentració de determinats contaminants està sotmesa a múltiples interaccions entre les que es poden mencionar les emissions, la qualitat de l’aire de l’entorn, la meteorologia o l’estructura urbana, entre d’altres. Per tant, tot i que els canvis de concentració de contaminants que s’observaran estan majoritàriament relacionats en la baixada de les emissions del trànsit i d’altre tipus d’activitat antropogènica, també i en aquest cas en menor mesura, estan relacionats amb variables meteorològiques o per la contaminació de fons externa que entra dins la ciutat.
Diòxid de Nitrogen (NO2)
Els òxids de nitrogen (NOX) s’originen per la reacció a temperatures elevades de l’oxigen i el nitrogen de l’aire. La major part estan en forma de NO que posteriorment es transformen en NO2 per oxidació. Els llindars de qualitat de l’aire marcats per la UE estableixen que no s’ha de superar el valor de 40 μg/m3 en mitjana anual de NO2. Els valors registrats a les diferents estacions de la XVPCA ubicades a l’AMB constaten que per l’any 2019 els llindars europeus van ser superats a 2 estacions, concretament a les estacions de l’Eixample i Gràcia–Sant Gervasi, estacions que reiterativament superen aquest llindar.
Tot i això, la evolució de la mitjana anual de totes les estacions de l’AMB, així com el valor màxim de la mitjana anual, indiquen una millora en la qualitat de l’aire al llarg dels anys, tal com es pot observar a la gràfica següent. Aquesta tendència principalment està motivada per la millora tecnològica dels vehicles això com les polítiques de mobilitat urbanes.
Evolució de la immissió mitjana anual de NO2 de les estacions de la XVPCA de l’AMB [2004 – 2019]
Font: Barcelona Regional. Els increments anuals (∆/a) són respecte l’any 2004. NOTA: la mínima baixa a 12 µg/m3 per la incorporació al 2019 de l’estació de l’Observatori Fabra.
La declaració de l’estat d’alarma el 14 de març de 2020 ha provocat una baixada dràstica de la concentració del NO2 a partir del dia següent de la declaració. L’evolució dels NO2 a les estacions de Barcelona ha provocat nivells mínims històrics respecte altres anys tal com es pot veure a les gràfica següent, on la línia vermella representa la concentració en mitjana diària de NO2 al 2020 a les estacions de Barcelona.
Font: Barcelona Regional amb dades de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
A la resta d’estacions de qualitat de l’aire que hi ha a l’AMB també s’observa el mateix patró.
Font: Barcelona Regional amb dades de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
Cal dir que històricament, la principal arrel del problema de la baixa qualitat de l’aire de Barcelona i de la majoria ciutats denses i amb gran activitat, és deguda a les emissions dels vehicles. De fet, segons el model de dispersió de contaminants de Barcelona Regional, la contribució del NO2 per l’any 2017 en mitjana a la ciutat de Barcelona que és deguda al trànsit és d’un 52,3%, i concretament per l’estació de l’Eixample (considerada de trànsit intens) d’un 72%.
Així, no és d’estranyar que una baixada abrupta de la mobilitat motivada per la declaració de l’estat d’alarma derivi directament en una baixada de la concentració de NO2 a totes les estacions de la XVPCA de Barcelona i especialment a les més properes al trànsit viari.
El gràfic següent mostra en un segon pla la baixada de la mobilitat de Barcelona (en fons blau), i sobreposades es mostren les concentracions en mitjana diària de les diferents estacions de NO2 a Barcelona. Es pot observar clarament la caiguda de totes les variables representades.
Font: Barcelona Regional amb dades de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya i Apple mobility
De la mateixa manera i per la resta d’estacions de qualitat de l’aire de l’AMB tindríem la següent gràfica.
Font: Barcelona Regional amb dades de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya i Apple mobility
Si s’analitza en detall la concentració de NO2 en mitjana diària i només a l’estació de l’Eixample (que és l’estació que més influència té del trànsit), es pot observar com a partir de la declaració de l’estat d’alarma la concentració baixa a nivells pràcticament sempre per sota dels 30 µg/m3. Només és a partir de la Fase 0, i especialment de la Fase 0.5, que comencen a repuntar els NO2 superant fins i tot els 40 µg/m3, per alguns dies puntuals.
Font: Barcelona Regional amb dades de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
Per tenir una idea més clara de la baixada de la contaminació motivada per l’estat d’alarma, s’ha comparat la mitjana mensual de NO2 a 7 estacions de Barcelona (actualment hi ha 8 estacions, però per comparar la mitjana amb anys històrics no es té en compte l’estació de qualitat de l’aire de l’Observatori Fabra, ja que es va posar en marxa al març de 2018).
Es pot veure per tant a la gràfica següent, com els dies posteriors a la declaració de l’estat d’alarma iniciat el 14 de març de 2020, la concentració de NO2 va baixar pràcticament a la meitat a la segona quinzena del mes de març (de 30,9 a 16,6 µg/m3) respecte els dies anteriors a la declaració i del mateix mes de març.
Font: Barcelona Regional amb dades de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
Posteriorment, en la fase de desescalada iniciada el 4 de maig de 2020, s’observen valors més alts respecte als del confinament més estricte. Tot i això encara resten concentracions mensuals molt més baixes respecte anys anteriors.
Realitzant el mateix exercici, però per la resta d’estacions de l’AMB, s’obtenen comportaments similars, tant en la fase de confinament com en la desescalada.
Font: Barcelona Regional amb dades de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
Si s’analitza el canvi de manera individual a cada estació de la XVPCA, es pot observar com les estacions que inicialment tenien un major nivell de pol·lució (com les estacions de trànsit de l’Eixample i Gràcia-Sant Gervasi, que a més acostumen a ser les estacions que cada any superen els llindars anuals Europeus) són les que més reducció experimenten.
Es mostra a continuació dos gràfiques, la primera correspon a les estacions de Barcelona i la segona a la resta d’estacions que hi ha a l’AMB.
Font: Barcelona Regional amb dades de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
Font: Barcelona Regional amb dades de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
Per valorar l’impacte en NO2 que pot ser atribuïble a la declaració de l’estat d’alarma, es comparen les concentracions mitjanes només del mes de març de 2020. S’analitza només aquest mes per minimitzar els efectes que té la meteorologia en els contaminants, i no es compara amb anys anteriors també per minimitzar la meteorologia i minimitzar també la possible reducció d’emissions per polítiques o canvi tecnològic de vehicles d’un any per l’altre. La gràfica següent mostra de manera individual i per cada estació de la XVPCA de Barcelona aquest impacte. El resultat mostra clarament una reducció màxima de 19,4 µg/m3 de NO2 a l’estació de trànsit de l’Eixample, que equival a un 49% de reducció. De manera similar però en menor grau, es troben reduccions en les estacions de fons urbanes, i fins i tot en l’estació de l’Observatori Fabra (de fons suburbana i inaugurada al març de 2018), que tot i que en valor redueix menys de 4 µg/m3, en valor relatiu sí que s’assoleix una reducció del 37,9%.
Per tant, podem arribar a estimar que a Barcelona els efectes atribuïbles a l’estat d’alarma del COVID-19 (i intentant minimitzar la influència de la meteorologia) han provocat una reducció 13 µg/m3 de NO2 (un 46% de reducció) en mitjana per totes les estacions de la ciutat de Barcelona incloent-hi l’estació de l’Observatori Fabra; i sense incloure aquesta estació (per tenir una reducció més urbana) seria del 14,3 µg/m3 (46,4% de reducció).
Font: Barcelona Regional amb dades de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
Considerant la resta d’estació de mesura de la qualitat de l’aire de l’AMB, tenim també reduccions importants fins el 48%, o un 35,5% en mitjana d’aquest àmbit.
Font: Barcelona Regional amb dades de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
En el territori, per cadascuna de les estacions de NO2, tindríem la següent distribució.
Font: Barcelona Regional.
Partícules menors de 10 micres (PM10)
Les PM10 són partícules sòlides o líquides de pols, metàl·liques, cendres, ciment, pol·len, etc…, amb un diàmetre menor de 10 µm. Aquestes partícules són generades en una important proporció per, la combustió de determinats combustibles com el fueloil, el gasoil o la biomassa, els vehicles de combustió, la calefacció domèstica, la industria en general, la incineració de residus o les centrals tèrmiques de combustibles fòssils, a més també generen partícules altres fonts com les obres de construcció, pedreres, mineria, cimenteres, indústria ceràmica, els focs naturals i artificials o l’agricultura.
A més d’emetre’s com a contaminants primaris, també es generen com a contaminant secundari, i per tant resulten del producte de les reaccions químiques a l’atmosfera entre diversos contaminants. Tanmateix, cal dir que a Barcelona i el seu entorn hi ha una aportació important de partícules que procedeixen de fora de la ciutat (contaminació de fons).
Considerant les estacions de mesura de PM10 a l’AMB (manuals i automàtiques), al 2019 la concentració mitjana d’aquestes va ser de 24,7 µg/m3, i la màxima de 31 µg/m3. Els límits europeus (40 µg/m3 en mitjana anual) es compleixen des de l’any 2010, tot i que encara no s’assoleixen els valors recomanats per l’OMS (20 µg/m3 en mitjana anual).
Evolució de la immissió mitjana anual de PM10 de les estacions de la XVPCA de l’AMB [2004 – 2019]
Font: Barcelona Regional. Els increments anuals (∆/a) són respecte l’any 2004.
La declaració de l’estat d’alarma el 14 de març de 2020 també ha provocat una baixada en les PM10, tot i que no ha estat tant notable com en el cas dels NO2. A la gràfica següent es pot observar la mitjana diària de PM10 a les estacions de Barcelona (en vermell l’any 2020), on s’assoleixen valors realment baixos si el comparem amb el valor mínim d’altres anys.
Font: Barcelona Regional amb dades de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
A la resta d’estacions de qualitat de l’aire que hi ha a l’AMB també s’observa el mateix patró.
Font: Barcelona Regional amb dades de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
A continuació es mostra en un gràfic conjunt, la mobilitat (en fons blau) i la concentració en mitjana diària de les diferents estacions de PM10 a Barcelona (resta de colors). També es mostra a la gràfica (amb punts negres) els dies d’intrusions de contaminació externa. Per aquest període del gener al juny de 2020 trobem puntes d’alta concentració del 21 al 26 de gener provocades per intrusions de pols Sahariana que ha estat desplaçat previsiblement pel desplaçament de la borrasca Gloria al Mediterrani. També s’observa un increment puntual el 29 de febrer d’intrusió de pols segons els models de previsió del Ministerio de Transición Ecológica de l’Estat Espanyol. Finalment també van ocórrer altres episodis de contribució de fons de PM10 d’origen natural, que tot i que van ser menys intensos que els anteriors, sí que van aportar partícules a l’àmbit metropolità. Aquests dies van ser: 18-24 de març, 16-18 d’abril, 5-10 maig (Intrusions de pols africà), i 21-26 de maig i 27-29 de juny (combustió de biomassa), es mostren totes aquestes intrusions amb punts negres a la gràfica.
Font: Barcelona Regional amb dades de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya i Apple mobility
Per altra banda, l’increment del 24 de juny correspon a la festa de Sant Joan, tot i que cal dir que aquest 2020 ha tingut un impacte molt menor en la qualitat de l’aire que anys anteriors.
De la mateixa manera i per la resta d’estacions de qualitat de l’aire de l’AMB tindríem la següent gràfica.
Font: Barcelona Regional amb dades de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya i Apple mobility
Pel que fa al detall de la concentració de PM10 en mitjana diària i només a l’estació de l’Eixample (que és l’estació automàtica que dona valors anuals de PM10 més alts), es pot observar a la figura següent, com a partir de la declaració de l’estat d’alarma es percep una lleugera baixada però en tot cas no comparable a la baixada dràstica observada amb els NO2.
Font: Barcelona Regional amb dades de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
La raó per la qual no hi ha una baixada tant forta de PM10 és que a diferència dels NO2, que principalment són provocats per la combustió a altes temperatures com els motors dels vehicles, les PM10 a banda de les emissions dels motors, provenen d’altres fonts d’emissió no generades per combustió de combustibles, o fins i tot fonts naturals. De fet, segons el model de dispersió de contaminants de Barcelona Regional, la contribució majoritària de la concentració de contaminants de PM10 a la ciutat és la de fons, o sigui la que ve de fora la ciutat, i la contribució del trànsit representa en mitjana un 20,9%.
Per tant la lleugera baixada de les emissions de PM10 provocada per la no circulació de vehicles, queda diluïda amb la persistència d’altres fonts que no han tingut aquesta baixada tant dràstica, i per la contaminació de fons com les intrusions de pols Sahariana o les partícules d’origen secundari formades degut a l’activitat fotoquímica a l’atmosfera.
De la mateixa manera que els NO2, s’ha comparat la mitjana mensual de PM10 a les 5 estacions automàtiques de Barcelona (actualment hi ha 6 estacions, però per comparar la mitjana amb anys històrics no es té en compte l’estació de qualitat de l’aire de l’Observatori Fabra, ja que es va posar en marxa al març de 2018). Cal dir que només s’utilitzen les estacions automàtiques (també hi ha de manuals en mesura de PM10) perquè són les úniques que enregistres dades a nivell horari.
D’aquesta manera, els dies posteriors a la declaració de l’estat d’alarma (el 14 de març de 2020), la concentració de PM10 va baixar uns 4 µg/m3 respecte al moment anterior a la declaració, considerant només el mes de març de 2020. Aquest efecte es pot observar a la gràfica següent.
Font: Barcelona Regional amb dades de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
Posteriorment s’observen valors més baixos a l’abril, segurament degut a la climatologia, ja que l’abril de 2020 es va superar el rècord (que datava de l’any 1942) del l’abril més plujós. Aquesta pluja ha permès baixar encara més els nivells de partícules al mes d’abril. Després, ja en la fase de desescalada iniciada el 4 de maig de 2020, s’observa un increment cap a valors similars als d’anys anteriors.
Font: Barcelona Regional amb dades del Servei Metereològic de Catalunya.
Realitzant el mateix exercici, però per la resta d’estacions de l’AMB, s’obtenen comportaments similars, tant en la fase de confinament com en la desescalada.
Font: Barcelona Regional amb dades de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
Si s’analitza el canvi dels nivells de concentració de partícules de manera individual a cada estació de la XVPCA, es pot observar com són les estacions que inicialment tenen major concentració són les que més baixada experimenten en el període de l’estat d’alarma, en aquest cas serien les estacions de l’Eixample, Gràcia-Sant Gervasi i Poblenou. I són totes les que pràcticament tornen a nivells pre-COVID-19 a partir de l’estat de “nova normalitat” al juny.
Font: Barcelona Regional amb dades de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
I per la resta d’estacions automàtiques de l’AMB.
Font: Barcelona Regional amb dades de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
La gràfica següent valora de manera individual i per cada estació de la XVPCA de Barcelona, l’impacte en la concentració de PM10 que pot ser atribuïble a la declaració de l’estat d’alarma. Així es comparen les concentracions mitjanes només del mes de març de 2020 per minimitzar els efectes que té la meteorologia de diferents mesos o anys en els contaminants, i per minimitzar també la possible reducció d’emissions per polítiques o canvi tecnològic de vehicles d’un any per l’altre.
El resultat mostra una reducció màxima de 5,9 µg/m3 de PM10 a l’Eixample, que equival a un 23,1% de reducció. En mitjana per totes les estacions de la ciutat, incloent-hi la de l’Observatori Fabra, es troba una reducció de 3,5 µg/m3 (16,5% de reducció), i sense incloure-la, ja que és una estació de fons suburbana, la reducció assoliria els 4,1 µg/m3 (18,3%).
Font: Barcelona Regional amb dades de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
Considerant la resta d’estacions de mesura de la qualitat de l’aire de l’AMB, tenim també reduccions importants fins el 21,8% a Montcada i Reixac, o un 17,1% en mitjana d’aquest àmbit extern a Barcelona.
Font: Barcelona Regional amb dades de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
En el territori, per cadascuna de les estacions de PM10 automàtiques, tindríem la següent distribució.
Font: Barcelona Regional.
Conclusions
La declaració de l’estat d’alarma per el COVID-19 el 14 de març de 2020 ha suposat uns canvis en els patrons de mobilitat que han afectat directament a les emissions de contaminants antropogèniques de les ciutats. Així en pocs dies hem pogut veure com l’activitat diària es reduïa només a serveis essencials, fet que ha provocat baixades de més del 80% en el trànsit de les ciutats.
Tenint en compte que moltes ciutats, com Barcelona, el trànsit és el principal responsable de la major part de la contaminació de l’aire local, especialment el NO2, és d’interès analitzar l’evolució de la qualitat de l’aire al llarg d’aquestes setmanes de pre i post-estat d’alarma, confinament, desescalada i nova normalitat.
S’ha realitzat un anàlisi sobre els efectes a la qualitat de l’aire atribuïbles al COVID-19, s’han utilitzant les dades horàries de les estacions automàtiques de la XVPCA de Barcelona. Els resultats indiquen que la declaració de l’estat d’alarma va provocar considerant la mitjana de totes les estacions de la ciutat de Barcelona de:
• una reducció del 46% de NO2, o -13 µg/m3 (-14,3 µg/m3 sense comptar l’estació de l’Observatori Fabra)
• una reducció del 16,5% de PM10, o -3,5 µg/m3 (-4,1 µg/m3 sense comptar l’estació de l’Observatori Fabra)
Font: Barcelona Regional amb dades de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
En el cas de la resta d’estacions de l’AMB tenim en mitjana per totes elles:
• una reducció del 35,5% de NO2, o -9,3 µg/m3
• una reducció del 17,1% de PM10, o -4,0 µg/m3
Font: Barcelona Regional amb dades de la XVPCA de la Generalitat de Catalunya.
Aquest càlcul s’ha realitzat comparant la concentració mitjana abans o després de la declaració de l’estat d’alarma (el 14 de març de 2020), i només considerant el mes de març de 2020. El fet de no allargar-se més en el calendari respon a l’intent d’extreure l’efecte de la baixada dràstica de la mobilitat sobre la qualitat de l’aire minimitzant la possible influència de la meteorologia o l’efecte tecnològic dels vehicles sobre els resultats.
Les estacions de la XVPCA que més reducció de NO2 han tingut han estat les més properes al trànsit, i per tant les que acostumen a donar valors més alts al llarg dels anys, fins i tot superar els llindars europeus. Això indica com el trànsit és uns dels principals emissors de contaminants a la ciutat.
Resumint, l’estat d’alarma derivat per el COVID-19 ha permès observar les ciutats des d’un punt de vista diferent, i verificar determinades hipòtesis i models sobre la contribució del trànsit a la qualitat de l’aire urbana. En aquest sentit queda de manifest que una reducció del trànsit sí que aporta reduccions interesants de NO2 (s’ha observat com una reducció extrema del trànsit de més del 80% en alguns dies, ha resultat en una reducció del 49% de NO2 a la estació de trànsit amb major contaminació de la ciutat, la de l’Eixample). Tot i ser poc realista en el llarg termini, extrapolant aquest extrem al llarg de l’any i de manera molt simplista, ens permetria sobradament l’acompliment amb les llindars europeus a l’estació més conflictiva en matèria de qualitat de l’aire com és la de l’Eixample, ja que al 2019 va donar de mitjana anual el valor de 50 µg/m3, i per tant caldria només una reducció del 20%.
L’altre gran contaminant important per la ciutat actualment són les partícules, tot i en els últims anys s’assoleix acompliment normatiu dels llindars Europeus en PM10, aquestes han tingut una reducció menys notable que el NO2, assolint reduccions màximes també a l’estació de l’Eixample del 23%. Una reducció d’aquest nivell (extrapolada també de manera simple al llarg de l’any) segurament no assoliria valors per sota l‘OMS amb llindar de 20 µg/m3, ja que al 2019 l’estació de l’Eixample va registrar 29 µg/m3 de PM10.