Calidad del aire

Para el escenario con medidas adicionales proyectado para 2030  (CMA2030) incluido en el  I PNCCA, y considerando 2016 como año de referencia, los resultados de la modelización indican una reducción del número de zonas con incumplimientos de la normativa europea en  España para todos los contaminantes, desapareciendo para algunos de ellos. El más persistente sería el O₃, que permanecería todavía alto en varias áreas.

A partir de un análisis en detalle se ha visto que:.

• La reducción de emisiones de NOx que considera el I PNNCA en el escenario CMA2030  reduce el consumo de O3 durante el proceso frecuentemente referido como titración de NO (reacción del NO con O3), lo que puede producir en las épocas del año con menor radiación solar (invierno principalmente) o por la noche en áreas de altas emisiones de NOx (por ejemplo, en Barcelona y Madrid) un aumento de la concentración de O3.
• Durante las horas de radiación solar más elevada el modelo prevé en general una disminución de O3 sobre esas zonas, al dominar el efecto positivo que supone una menor emisión de NOx en la producción de O3, iniciada con la fotolisis del NO2 (menos NO2, menor fotolisis, menor producción de O3).
• El efecto neto sobre el O3 de una reducción de emisiones de NOx como resultado del conjunto de reacciones químicas será, por tanto, diferente según la métrica de O3 considerada:  

1. Los valores máximos horarios de O3 son los que se verán más  beneficiados de la reducción de emisiones de  NOx, al dominar el efecto positivo de reducción de la fotolisis del NO3, ya que los máximos horarios se producen en los momento de mayor radiación solar.
2. Las medias anuales, por el contrario, en la que participan los periodos nocturnos e invernales, son las más afectadas por un descenso del efecto de titración de NOx, contabilizando ligeros aumentos

Estos resultados han sido publicados en el congreso CONAMA 2020 (escritos en español) y en la revista Atmosphere (escrito en inglés):

• Gamarra , Ana. R., Yolanda Lechón, Marta G. Vivanco, Juan Luis Garrido , Fernando Martín, Eugenio Sánchez, Mark Theobald, Victoria Gil, José Luis Santiago, Almudena Bailador, Angelines Alberto (2021):  Proyecto Retos-AIRE Reducción de la contaminación atmosférica para el soporte de políticas medioambientales de mejora de la calidad del aire CONAMA Comunicación de difusión de proyectos. ISBN 978-84-09-31739-4. Recopilación de Publicaciones Científico Técnicas y de Difusión de Proyectos aceptadas en el Marco del Congreso Nacional del Medio Ambiente http://www.conama11.vsf.es/conama10/download/files/conama2020/CT%202020/5445.pdf
• Marta García Vivanco, Mark Theobald , Victorial Gil, Juan Luis Garrido, Fernando Martín. José Luis Santiago (2021). Efecto sobre la concentración en aire de O3 en España de una reducción de las emisiones de NOx. Comunicación Técnica CONAMA. ISBN:  978-84-09-31739-4. Recopilación de Publicaciones Científico Técnicas y de Difusión de Proyectos aceptadas en el Marco del Congreso Nacional del Medio Ambiente http://www.conama11.vsf.es/conama10/download/files/conama2020/CT%202020/5250.pdf
• Vivanco MG, Garrido JL, Martín F, Theobald MR, Gil V, Santiago J-L, Lechón Y, Gamarra AR, Sánchez E, Alberto A, Bailador A, 2021. Assessment of the Effects of the Spanish National Air Pollution Control Programme on Air Quality. Atmosphere, 12(2), 158.Enlace: https://doi.org/10.3390/atmos12020158

En este estudio evaluamos el efecto de las medidas contempladas en el programa nacional de control de la contaminación atmosférica en la concentración de NO2 a nivel de calle en tres barrios de Madrid. Se analizaron tres escenarios de emisiones: el escenario de emisiones en 2016 and dos escenarios con reducción de emisiones, uno con las medidas existentes en la legislación existente (WEM2030) y otro considerando medidas adicionales previstas en el programa (WAM2030). Mediante modelización con dinámica de fluidos computacional (CFD) y empleando modelización meteorológica y de calidad del aire a mesoescala se ha calculado la distribución de la concentración anual de NO2 a alta resolución (del orden de 1 m) en 3 barrios diferentes de Madrid. Las 3 zonas de estudio son: Plaza Elíptica (PE), Escuelas Aguirre (EA) y Plaza del Carmen (PC). Comparando los resultados con el valor límite anual para el NO2 (40 µg/m3) se obtiene que:

    • El promedio espacial en todo el dominio es superior al valor límite en 2016 para las 3 zonas, mientras que para el escenario de emisiones WEM2030 solo lo supera EA (aunque PE está muy cerca 39 µg/m3) y para el escenario de emisiones WAM2030 no hay ninguna superación

    • Dentro de cada zona de estudio hay áreas que superan los 40 µg/m3. Para PE, en 2016, el 100% de la zona supera este valor y esta área se reduce al 35% para el escenario WEM2030 y al 4% para el escenario WAM2030. Para EA, en 2016, el 100% de la zona supera este valor y esta área se reduce al 41% para el escenario WEM2030 y al 12% para el escenario WAM2030. Y por último para PC, en 2016 el 90% de la zona supera este valor y esta área se reduce al 5% para el escenario WEM2030 y no hay superaciones para el escenario WAM2030.

Figura. Concentración anual de NO2 para los escenarios de emisiones de 2016, WEM2030 y WAM2030 en las tres zonas de estudio.

Más detalles se pueden encontrar en el artículo publicado en la revista Atmosphere:
J.-L. Santiago; B. Sánchez; E. Rivas; M.G. Vivanco; M.R. Theobald; J.L. Garrido; V. Gil; A. Rodríguez-Sánchez; A. Martilli; R. Buccolieri; F. Martín, 2022. High Spatial Resolution Assessment of the Effect of the Spanish National Air Pollution Control Programme on Street-Level NO2 Concentrations in Three Neighborhoods of Madrid (Spain) Using Mesoscale and CFD Modelling. Atmosphere 13(2), 248. https://doi.org/10.3390/atmos13020248

Se ha simulado la dispersión de NO_x en un entorno urbano real y, en el marco de las soluciones basadas en la naturaleza, se ha investigado el papel de los árboles en calle. Se ha estimado la variación de la concentración a nivel de peatón debida a la incorporación de nuevos árboles e investigado la importancia de la reducción de la ventilación en la calle con la incorporación de nuevos árboles para incrementar la concentración de contaminantes en determinadas zonas de la calle.

Más información en: Santiago JL, Buccolieri R, Rivas E, Sanchez B, Martilli A, Gatto E, Martin F, 2019. On the Impact of Trees on Ventilation in a Real Street in Pamplona, Spain. Atmosphere 10 (11), 697. https://doi.org/10.3390/atmos10110697

En colaboración con el proyecto AIRTEC-CM (S2018/EMT-4329), se han combinado simulaciones CFD con un modelo de movimiento de peatones para estimar la exposición de peatones a muy alta resolución (~ 5m). Se ha comprobado que las paradas de autobuses y los pasos de peatones son las zonas con una exposición más elevada. También se ha concluido que la estimación de la exposición total de la zona calculada realizada con los valores de la estación de calidad del aire podría dar errores entre 30 y 40%, mientras que usando concentraciones promediadas espacialmente los errores disminuirían a entre el 9 y 23%.

Más información en: Santiago JL, Borge R, Sanchez B, Quaassdorff C, de la Paz D, Martilli A, Rivas E, Martín F, 2021. Estimates of Pedestrian Exposure to Atmospheric Pollution using High-Resolution Modelling in a Real Traffic Hot-spot. Science of the Total Environment 755, 142475. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.142475

En colaboración con el proyecto AIRTEC-CM (S2018/EMT-4329), se han realizado simulaciones CFD de la dispersión de material particulado sobre Plaza Elíptica (Madrid) y los resultados evaluados con campañas experimentales realizadas en el marco del proyecto AIRTEC-CM. La evaluación del modelo indica un buen ajuste general de los resultados del modelo con las medidas experimentales, en particular cuando los datos de entrada son precisos (por ejemplo, considerando los flujos de calor superficiales).
Más información en:  Santiago JL, Sanchez B, Quaassdorff C, de la Paz D, Martilli A, Martín F, Borge R, Rivas E, Gómez-Moreno FJ, Díaz E, Artiñano B, Yagüe C, Vardoulakis S, 2020. Performance evaluation of a multiscale modelling system applied to particulate matter dispersion in a real traffic hot spot in Madrid (Spain). Atmospheric Pollution Research 11, 141-155. https://doi.org/10.1016/j.apr.2019.10.001

En colaboración con el proyecto EXCLUR (CGL2016-80154-R), se ha realizado un estudio para establecer como emplear simulaciones CFD para mejorar las parametrizaciones urbanas en modelos meteorológicos de mesoescala.

Más información en: Buccolieri R, Santiago JL, Martilli A, 2021. CFD modelling: the most useful tool for developing mesoscale urban canopy parameterizations. Building Simulation 14, 407-419. https://doi.org/10.1007/s12273-020-0689-z

En colaboración con el proyecto AIRTEC-CM (S2018/EMT-4329), se ha realizado un estudio sobre el impacto de la ventilación natural en la exposición relativa al SARS-CoV 2 en terrazas cerradas y semicerradas empleando los incrementos de concentración de CO2 en el interior de éstas como indicador del nivel de riesgo. Los resultados de este estudio muestran cómo en terrazas abiertas al aire libre se prevé poco riesgo de transmisión, excepto en cercanía. En general, en terrazas semi-interiores, cuanto mayor es la ventilación (el número de intercambios de aire por hora), menor es la exposición colectiva. No obstante, la ventilación no es la única variable a tener en cuenta ya que, en determinadas situaciones, las circulaciones de aire dentro de la terraza podrían dar lugar a una mayor exposición de algunos individuos a bioaerosoles emitidos por otras personas a pesar de la ventilación de la terraza. Por otro lado, se demuestra que, en terrazas mal ventiladas o terrazas cerradas, la medida basada en mantener una distancia mínima entre las personas tiene un impacto despreciable en la reducción del riesgo de transmisión en este tipo de espacios. En cambio, otras medidas como la reducción del tiempo de exposición, el uso de mascarillas y las medidas basadas en la mejora y control de la ventilación, adquieren especial importancia. Particularmente, las terrazas completamente cerradas son ambientes críticos, en ellas el aire está completamente mezclado y el riesgo de transmisión es alto.

Figura. Distribuciones de ΔCO2 a la altura de respiración de las personas y ΔCO2 que respira cada persona proveniente de las demás (círculos punteados) en una terraza semi-interior como la que se muestra en la parte superior de la figura para dos direcciones de viento: Izq.) Oeste y Dcha.) Norte.

Más información se puede encontrar en el artículo publicado en la revista Journal of Building Engineering:

Rivas E, Santiago JL, Martín F, Martilli A, 2022. Impact of natural ventilation on exposure to SARS-CoV 2 in indoor/semi-indoor terraces using CO2 concentrations as a proxy. Journal of Building Engineering 46, pp. 103725. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2021.103725

Enlace noticia CIEMAT: 

https://www.ciemat.es/cargarAplicacionNoticias.do;jsessionid=709D471D4B684A65DAB1C6D570CE4971?identificador=2383&idArea=-1

En el marco de RETOS-AIRE, se ha publicado un estudio que tenía como objetivo principal estimar el impacto de la resolución espacial en la precisión de las estimaciones de la exposición de la población a NO2 y sus correspondientes efectos en salud. Se emplean simulaciones CFD del NO2 en toda Pamplona con resolución del orden de metros y la distribución de la población a partir del censo. De esta manera se agregan los resultados en diferentes resoluciones espacial que van desde celdas de 6 km X 5 km (toda la ciudad) hasta celdas de 100 m X 100 m. Los resultados mostraron que para obtener buenas estimaciones era necesaria al menos una resolución de 1 km X 1 km. Con resoluciones más gruesas se subestimaban los efectos de la contaminación. También este estudio sirvió para estudiar a muy alta resolución espacial la exposición individual a lo largo del día de individuos “virtuales”. Y, además, se analizó la representatividad espacial de la red de estaciones de calidad del aire en términos de semejanza de concentraciones y exposición. En la Figura se muestra un esquema de la metodología empleada en este trabajo.

Figura. Esquema de la metodología empleada para estimar la exposición con distintas resoluciones espaciales

Más detalles se pueden encontrar en el artículo publicado en la revista Science of the Total Environment:

Santiago JL, Rivas E, Gamarra AR, Vivanco MG, Buccolieri R, Martilli A, Lechón Y, Martín F, 2022. Estimates of population exposure to atmospheric pollution and health-related externalities in a real city: The impact of spatial resolution on the accuracy of results. Science of The Total Environment 819, 152062. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.152062