La calidad del aire, una de las principales preocupaciones medioambientales

El objetivo de desarrollo sostenible número 11 de la ONU plantea “Lograr que las ciudades y los asentamientos humanos sean inclusivos, seguros, resilientes y sostenibles”. La calidad del aire es una de las principales preocupaciones medioambientales a nivel mundial debido a sus efectos negativos sobre la salud. Se estima que una deficiente calidad del aire exterior es responsable de 3,7 millones de muertes prematuras anualmente (23), además de tener repercusiones económicas muy relevantes.  Las ciudades constituyen un aspecto clave en la mejora de la calidad del aire y tiene vínculos directos con los ODS 3 (Salud y Bienestar) y ODS 13 (Acción por el Clima).

En la ETSII-UPM existen  líneas de investigación  activas de muy diverso tipo, desde acuerdos con la administración local a proyectos de investigación internacionales que pretenden mejorar la calidad del aire en nuestras ciudades y minimizar la emisión de gases de efecto invernadero y en los que participan grupos de investigación de nuestra escuela, con la colaboración de estudiantes de grado, master y doctorado. Entre ellos, se pueden destacar:

• Los proyectos TECNAIRE-CM y AIRTEC-CM pretenden desarrollar nuevas tecnologías para la medición y la simulación de la calidad del aire en las ciudades como las técnicas de muy alta resolución espacial y temporal que puedan complementar las mediciones de las redes convencionales de monitorización de la calidad del aire. Esto incluye medidores pasivos y portátiles (6) y sensores de bajo coste (10). En el ámbito de la modelización, se están haciendo importantes esfuerzos por armonizar todas las escalas (desde la continental a nivel de calle) mediante el acoplamiento de modelos de diverso tipo, fundamentalmente Eulerianos y CFD (21, 8) y la aplicación de parametrizaciones urbanas específicamente (13,12). Estos desarrollos, se complementan con el estudio de técnicas de simulación de emisiones para cada escala (4, 19). También se están estudiando mejoras en los mecanismos químicos utilizados para entender las reacciones en la atmósfera urbana (15).
• En el proyecto VEG-GAP se centra en el estudio de las medidas basadas en la naturaleza, fundamentalmente la introducción de vegetación en la ciudad, para entender, no sólo el impacto que sufren las plantas por la contaminación (11), sino también cómo la presencia de la vegetación modifica los patrones de viento, humedad, temperatura, etc. Además, se está investigando cómo la emisión de distintos tipos de compuestos orgánicos volátiles (COVs) puede interactuar con las emisiones antropogénicas de óxidos de nitrógeno (NO_X), para la posible formación de contaminantes secundarios como el ozono (O₃) o las partículas finas (PM_2,5).
• También en relación con la química atmosférica, proyectos como CAPOX, pretenden estudiar cómo reducciones de NO_X pueden modificar la capacidad oxidativa de la atmósfera (20) y qué repercusión puede tener en la formación de dichos contaminantes secundarios con el objeto de identificar políticas óptimas de mejora de la calidad del aire específicamente para cada ciudad.
• Existe una colaboración muy estrecha con el Ayuntamiento y la Comunidad de Madrid en la definición y evaluación de políticas (9, 1), desarrollo de inventarios de emisión (6, 17) y evaluación de medidas como Madrid Central o el Protocolo de NO₂(8).
• Además de profundizar en las herramientas y metodologías propias de la ingeniería, es importante coordinarse con otros ámbitos científicos para maximizar el impacto de la investigación y facilitar el trabajo de otros colectivos. Por ejemplo, colaboraciones con el Instituto de Salud Carlos III o la Harvard School of Public Health han permitido realizar la evaluación del impacto en salud derivado de reducir la contaminación atmosférica (2, 3, 7). La colaboración con empresas especializadas en nuevas tecnologías y big-data ha permitido evaluar la exposición a la contaminación a través de datos de telefonía móvil (18).

Es nuestro objetivo seguir trabajando para mejorar la calidad del aire de nuestras ciudades, buscar sinergias con los objetivos climáticos y reducir el impacto negativo en la salud de la contaminación. Para ello, necesitamos seguir investigando, reforzar nuestras alianzas y colaboraciones y hacer hincapié en la difusión y comunicación para facilitar la necesaria participación de todos nosotros como ciudadanos para la construcción de un mundo más sostenible.

Rafael Borge García, Profesor de Ingeniería Química Industrial y del Medioambiente de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de la UPM

Referencias:

1. Ayuntamiento de Madrid, 2017. Plan de calidad del aire y cambio climático de la ciudad de Madrid. Plan A. [Disponible online en: https://www.madrid.es/UnidadesDescentralizadas/Sostenibilidad/CalidadAire/Ficheros/PlanACalidadAire2019.pdf]
2. Boldo, E., Izquierdo, R., García dos Santos, S., Borge, R., de la Paz, D., Sarigiannis, D., Gotti, A., 2019. Health Impact Assessment by the implementation of Madrid City Air-Quality Plan in 2020. Environmental Research. Under review.
3. Boldo, E., Linares, C., Lumbreras, J., Borge, R., Narros, A., García-Pérez, J., Fernández-Navarro, P., Pérez-Gómez, B., Aragonés, N., Ramis, R., Pollán, M., Moreno, T., Karanasiou, A., López-Abente, G., 2011. Health impact assessment of a reduction in ambient PM₅levels in Spain. Environment International 37, 342-348 (https://doi.org/10.1016/j.envint.2010.10.004)
4. Borge, R., de Miguel, I., de la Paz, D., Lumbreras, J., Pérez, J., Rodríguez, M.E., 2012. Comparison of road traffic emission models in Madrid (Spain). Atmospheric Environment 62, 461-471 (https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.05.051)
5. Borge, R., Lumbreras, J., Perez, J., de la Paz, D., Vedrenne, M., de Andres, J.M., Rodriguez, M.E., 2014. Emission inventories and modeling requirements for the development of air quality plans. Application to Madrid (Spain). Science of the Total Environment, 466, 809-819 (https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2013.07.093).
6. Borge, R., Narros, A., Artínano, B., Yagüe, C., Gomez-Moreno, F.J., de la Paz, D., Román-Cascon, C., Díaz, E., Maqueda, G., Sastre, M., Quaassdorff, C., Dimitroulopoulou, C., Vardoulakis, S., 2016. Assessment of micro- scale spatio-temporal variation of air pollution at an urban hotspot in Madrid (Spain) through an extensive field campaign. Atmospheric Environment 140, 432-445 (https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2016.06.020)
7. Borge, R., Requia, W.J., Yagüe, C., Jhun, I., Koutrakis, P., 2019. Impact of weather changes on air quality and related mortality in Spain over a 25 year period [1993–2017]. Environment International. Under review.
8. Borge, R., Santiago, J.L., de la Paz, D., Martín, F., Domingo, J., Valdés, C., Sánchez, B., Rivas, E., Rozas, M.T., Lázaro, S., Pérez, J., Fernández, A., 2018. Application of a short term air quality action plan in Madrid (Spain) under a high-pollution episode – Part II: Assessment from multi-scale modelling. Science of the Total. Environment 635, 1574-1584 (https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.04.323)
9. Comunidad de Madrid, 2019. Revisión de la Estrategia de Calidad del Aire y Cambio Climático de la Comunidad de Madrid 2013-2020. Plan Azul +. [Disponible online en: http://www.madrid.org/es/transparencia/sites/default/files/plan/document/revision_plan_azul_interactivo.pdf]
10. Cordero, J.M., Borge, R., Narros, A., 2018. Using statistical methods to carry out in field calibrations of low cost air quality sensors. Sensors and Actuators B 267, 245-254 (https://doi.org/10.1016/j.snb.2018.04.021)
11. de Andrés, J., Borge, R., de la Paz, D., Lumbreras, J., Rodríguez, M.E., 2012. Implementation of a module for risk of ozone impacts assessment to vegetation in the Integrated Assessment Modelling system for the Iberian Peninsula. Evaluation for wheat and holm oak. Environmental Pollution 165, 25-37 (https://doi.org/10.1016/j.envpol.2012.01.048)
12. de la Paz, D., Borge, R., Martilli, A., 2016. Assessment of a high resolution annual WRF-BEP/CMAQ simulation for the urban area of Madrid (Spain).Atmospheric Environment 144, 282-296 (https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2016.08.082)
13. de la Paz, D., Borge, R., Vedrenne, M., Lumbreras, J., Amato, F., Karanasiou, A., Boldo, E., Moreno, T., 2015. Implementation of road dust resuspension in air quality simulations of particulate matter in Madrid (Spain). Frontiers in Environmental Science 3, 72 (https://doi.org/10.3389/fenvs.2015.00072)
14. European Environment Agency (EEA), 2018. Air quality in Europe – 2018 report. EEA Technical Report No 12/2018. ISBN: 978-92-9213-989-6. [Available online at: https://www.eea.europa.eu/publications/air-quality-in-europe-2018]
15. Muñiz-Unamunzaga, M., Borge, R., Sarwar, G., Gantt, B., de la Paz, D., Cuevas, C.A., Saiz-Lopez, A., 2018. The influence of ocean halogen and sulfur emissions in the air quality of a coastal megacity: The case of Los Angeles. Science of the Total Environment 610–611, 1536-1545 (https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.06.098)
16. Organisation for Economic Co-operation and Development (OECD), 2016. The Economic Consequences of Outdoor Air Pollution, OECD Publishing, Paris. [Available online at:http://dx.doi.org/10.1787/9789264257474-en]
17. Pérez, J., de Andrés, J.M., Borge, R., de la Paz, D., Lumbreras, J., Rodríguez, M.E., 2019. Vehicle fleet characterization study in the city of Madrid and its application as a support tool in urban transport and air quality policy development. Transport Policy 74, 114-126 (https://doi.org/10.1016/j.tranpol.2018.12.002)
18. Picornell, M., Ruiz, T., Borge, R., García-Albertos, P., de la Paz, D., Lumbreras, J., 2019. Population dynamics based on mobile phone data to improve air pollution exposure assessments. Journal of Exposure Science & Environmental Epidemiology 29, 278–291 (https://www.nature.com/articles/s41370-018-0058-5)
19. Quaassdorff, C., Borge, R., Pérez, J., Lumbreras, J., de la Paz, D., de Andrés, J.M., 2016. Microscale traffic simulation and emission estimation in a heavily trafficked roundabout in Madrid (Spain). Science of the Total Environment 566-567, 416-427 (https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.05.051)
20. Saiz-Lopez, A., Borge, R., Notario, A., Adame, J.A., De la Paz, D., Querol, X., Artíñano, B., Gomez-Moreno, F.J., Cuevas, C.A., 2017. Unexpected increase in the oxidation capacity of the urban atmosphere of Madrid, Spain. Scientific Reports 7, 45956 (https://doi.org/10.1038/srep45956)
21. Sanchez, B., Santiago, J.L., Martilli, A., Martín, F., Borge, R., Quaassdorff, C., de la Paz, D., 2017. Modelling NO_Xconcentrations through CFD-RANS in an urban hot-spot using high resolution traffic emissions and meteorology from a mesoscale model. Atmospheric Environment 163, 155-165 (https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2017.05.022)
22. United Nations (UN), 2015. World Urbanization Prospects. The 2014 Revision. Department of Economic and Social Affairs. Population Division. New York. ST/ESA/SER.A/366. [Available online at: https://esa.un.org/unpd/wup/Publications/Files/WUP2014-Report.pdf]
23. World Health Organization (WHO) (2014). Ambient (outdoor) air quality and health. Fact Sheet No. 313, update March 2014. [Available online at: http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs313/en/]