La qualitat de l'aire a Europa ha millorat considerablement en les dues darreres dècades, segons un estudi

Un estudi liderat per l'Institut de Salut Global de Barcelona (ISGlobal), centre impulsat per la Fundació "la Caixa", i el Barcelona Supercomputing Center - Centre Nacional de Supercomputació (BSC- CNS), ha estimat les concentracions ambientals diàries de PM_2.5, PM₁₀, NO₂ i O₃ en un ampli conjunt de regions europees entre el 2003 i el 2019 basant-se en tècniques d'aprenentatge automàtic. L'objectiu era avaluar la quantitat de dies que se superen les directrius del 2021 de l'Organització Mundial de la Salut (OMS) per a un o diversos contaminants.

L'equip de recerca va analitzar els nivells de contaminació en més de 1.400 regions de 35 països europeus, que representen 543 milions de persones. Els resultats, publicats a Nature Communications, mostren que els nivells globals de partícules en suspensió (PM_2,5 i PM₁₀) i diòxid de nitrogen (NO₂) han disminuït en la major part d'Europa. En concret, els nivells de PM₁₀ van ser els que van disminuir més durant el període d'estudi, seguits dels de NO₂ i PM_2,5, amb descensos anuals del 2,72%, 2,45% i 1,72%, respectivament. En canvi, els nivells d'O₃ van augmentar anualment un 0,58% al sud d'Europa, fet que va multiplicar gairebé per quatre el nombre de dies amb mala qualitat de l’aire.

L'estudi també va analitzar el nombre de dies en què es van superar simultàniament els límits de dos o més contaminants, una confluència coneguda com a “dia amb contaminació composta”. Tot i les millores globals, el 86,3% de la població europea va experimentar almenys un dia amb contaminació composta a l'any durant el període d'estudi, i les combinacions de PM_2,5-NO₂ i PM_2,5-O₃ són les més comunes.

Els resultats posen en relleu les millores significatives de la qualitat de l'aire a Europa pel que fa a les PM₁₀ i NO₂, mentre que els nivells de PM_2,5 i O₃ no han seguit la mateixa tendència positiva, fet que es tradueix en un nombre més gran de persones exposades a nivells d'aire contaminat. "Es necessiten esforços específics per abordar els nivells de PM_2,5 i O₃ i els dies amb contaminació composta associats, especialment en el context del ràpid augment de les amenaces del canvi climàtic a Europa", diu Zhao-Yue Chen, investigador d'ISGlobal i primer autor de l'estudi.

"La nostra estimació de l'exposició de la població a esdeveniments de contaminació atmosfèrica composta proporciona una base sòlida per a la investigació futura i el desenvolupament de polítiques per abordar la gestió de la qualitat de l'aire i les preocupacions de salut pública a tot Europa", assenyala Carlos Pérez García-Pando, ICREA i AXA Research Professor al BSC-CNS.

Distribució geogràfica heterogènia

L'equip de recerca ha desenvolupat models d'aprenentatge automàtic per estimar concentracions diàries d'alta resolució dels principals contaminants atmosfèrics, com ara PM_2,5, PM₁₀, NO₂ i O₃. Aquest enfocament basat en les dades crea una imatge diària completa de la qualitat de l'aire al continent europeu, que va més enllà de les estacions de control escassament distribuïdes. Els models recullen dades de múltiples fonts, com ara estimacions d'aerosols per satèl·lit, dades atmosfèriques i climàtiques existents i informació sobre l'ús del sòl. Analitzant aquestes estimacions de contaminació atmosfèrica, l'equip va calcular la mitjana anual de dies en què se supera el límit diari de l'OMS per a un o més contaminants atmosfèrics.

L'anàlisi mostra que el 98,10%, el 80,15% i el 86,34% de la població europea vivia durant el període d’estudi en zones que superen els nivells anuals recomanats per l'OMS per a PM_2,5, PM₁₀ i NO₂, respectivament. Aquests resultats coincideixen amb les estimacions de l'Agència Europea de Medi Ambient (AEMA) per als 27 països de la UE utilitzant únicament dades d'estacions urbanes. Cap país va complir la norma anual d'ozó (O₃) durant la temporada alta del 2003 al 2019. Pel que fa a l'exposició a curt termini, més del 90,16% i del 82,55% de la població europea vivia en zones amb almenys 4 dies que superaven les directrius diàries de l'OMS per a PM_2,5 i O₃ el 2019, mentre que les xifres per a NO₂ i PM10 eren del 55,05% i del 26,25%.

Durant el període d'estudi, els nivells de PM_2,5 i PM₁₀ van ser més elevats al nord d'Itàlia i a Europa oriental, mentre que els nivells de PM₁₀ van ser més elevats al sud d'Europa. Els nivells elevats de NO₂ es van observar principalment al nord d'Itàlia i en algunes zones d'Europa occidental, com al sud del Regne Unit, Bèlgica i els Països Baixos. De la mateixa manera, l'O₃ va augmentar un 0,58% al sud d'Europa, mentre que va disminuir o va mostrar una tendència no significativa a la resta del continent. D'altra banda, les reduccions més significatives de PM_2,5 i PM₁₀ es van observar a Europa central, mentre que en el cas del NO₂ es van donar sobretot a les zones urbanes d'Europa occidental.

La complexa gestió de l'ozó

El temps mitjà d'exposició i de població exposada a concentracions d'aire contaminat per PM_2,5 i O₃ és molt més gran que en el cas dels altres dos contaminants. Segons l'equip de recerca, això posa de manifest la urgència d'un control més exhaustiu d'aquests contaminants, així com la importància d'abordar la tendència creixent i l'impacte de l'exposició a l'O₃.

L'O₃ troposfèric es troba a les capes baixes de l'atmosfera i es considera un contaminant secundari perquè no s'emet directament a l'atmosfera, sinó que es forma a partir de certs precursors –com els compostos orgànics volàtils (COV), el monòxid de carboni (CO) i els òxids de nitrogen (NOx)- que es produeixen en els processos de combustió, principalment en el transport i la indústria. En concentracions elevades, l'ozó pot causar problemes en la salut, la vegetació i els ecosistemes.

"La gestió de l'ozó presenta un repte complex a causa de la seva via de formació secundària. Les estratègies convencionals de control de la contaminació atmosfèrica, que se centren en la reducció de les emissions de contaminants primaris, poden no ser suficients per mitigar eficaçment els alts nivells d’O₃ i els dies amb contaminació composta associats", afirma Joan Ballester Claramunt, investigador d'ISGlobal i autor sènior de l'estudi. Tot i això, abordar el canvi climàtic, que influeix en la formació d'ozó a través de l'augment de la llum solar i l'increment de les temperatures, és crucial per a la gestió de l'ozó a llarg termini i la protecció de la salut pública", afegeix.

El repte dels episodis compostos

Tot i les millores en la contaminació de l'aire, l'equip de recerca va observar que més del 86% dels europeus van experimentar almenys un dia amb contaminació composta cada any entre el 2012 i el 2019, on múltiples contaminants van superar els límits de l'OMS simultàniament. Entre aquests, la contribució dels dies de contaminació composta per PM_2,5-O₃ va augmentar del 4,43% el 2004 al 35,23% el 2019, convertint-se en el segon tipus més comú a Europa, fet que indica una tendència preocupant. Aquest fenomen es produeix principalment en latituds més baixes durant les estacions càlides i està probablement relacionat amb el canvi climàtic i la complexa interacció entre PM_2,5 i O₃.

Les temperatures més càlides i la intensitat més gran de la llum solar a l'estiu potencien la formació d'O₃ mitjançant reaccions químiques. Posteriorment, els nivells elevats d'O₃ acceleren l'oxidació dels compostos orgànics de l'aire. Aquest procés d'oxidació condueix a la condensació de certs compostos oxidats, formant noves partícules PM_2,5. A més, el canvi climàtic augmenta la probabilitat d'incendis forestals, que eleven encara més tant els nivells d’O₃ com de PM_2,5. "Aquesta complexa interacció crea un bucle nociu que posa en relleu la necessitat urgent d'abordar simultàniament el canvi climàtic i la contaminació atmosfèrica", explica Ballester Claramunt.

"la Caixa", y el Barcelona Supercomputing Center - Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS), ha estimado las concentraciones ambientales diarias de PM_2.5, PM₁₀, NO₂ y O₃ en un amplio conjunto de regiones europeas entre 2003 y 2019 basándose en técnicas de aprendizaje automático. El objetivo era evaluar la cantidad de días que superan las directrices de 2021 de la Organización Mundial de la Salud (OMS) para uno o varios contaminantes.

El equipo de investigación analizó los niveles de contaminación en más de 1.400 regiones de 35 países europeos, lo que representa 543 millones de personas. Los resultados, publicados en Nature Communications, muestran que los niveles globales de partículas en suspensión (PM_2,5 y PM₁₀) y dióxido de nitrógeno (NO₂) han disminuido en la mayor parte de Europa. En concreto, los niveles de PM₁₀ fueron los que más disminuyeron durante el periodo de estudio, seguidos de los de NO₂ y PM_2,5, con descensos anuales del 2,72%, 2,45% y 1,72%, respectivamente. En cambio, los niveles de O₃ aumentaron anualmente un 0,58% en el sur de Europa, lo que multiplicó casi por cuatro el número de días con mala calidad del aire.

El estudio también analizó el número de días en que se superaron simultáneamente los límites de dos o más contaminantes, una confluencia conocida como "día con contaminación compuesta". A pesar de las mejoras globales, el 86,3% de la población europea experimentó al menos día con contaminación compuesta al año durante el periodo de estudio, siendo las combinaciones de PM_2,5-NO₂ y PM_2,5-O₃ las más comunes.

Los resultados ponen de relieve las mejoras significativas de la calidad del aire en Europa en lo que respecta a las PM₁₀ y NO₂, mientras que los niveles de PM_2,5 y O₃ siguen superando las directrices de la OMS en muchas regiones, lo que se traduce en un mayor número de personas expuestas a niveles de aire no limpio. "Se necesitan esfuerzos específicos para abordar los niveles de PM_2,5 y O₃ y los días con contaminación compuesta asociados, especialmente en el contexto del rápido aumento de las amenazas del cambio climático en Europa", dice Zhao-Yue Chen, investigador de ISGlobal y autor principal del estudio.

"Nuestra estimación de la exposición de la población a eventos de contaminación atmosférica compuesta proporciona una base sólida para la investigación futura y el desarrollo de políticas para abordar la gestión de la calidad del aire y las preocupaciones de salud pública en toda Europa", señala Carlos Pérez García-Pando, ICREA y AXA Research Professor en el BSC-CNS.

Distribución geográfica heterogénea

El equipo de investigación ha desarrollado modelos de aprendizaje automático para estimar concentraciones diarias de alta resolución de los principales contaminantes atmosféricos, como PM_2,5, PM₁₀, NO₂ y O₃. Este enfoque basado en los datos crea una imagen diaria completa de la calidad del aire en el continente europeo, que va más allá de las estaciones de control escasamente distribuidas. Los modelos recogen datos de múltiples fuentes, como estimaciones de aerosoles por satélite, datos atmosféricos y climáticos existentes e información sobre el uso del suelo. Analizando estas estimaciones de contaminación atmosférica, el equipo calculó el promedio anual de días en los que se supera el límite diario de la OMS para uno o más contaminantes atmosféricos.

El análisis muestra que alrededor del 98,10%, el 80,15% y el 86,34% de la población europea vivía durante el período de estudio en zonas que superan los niveles anuales recomendados por la OMS de PM_2,5, PM₁₀ y NO₂, respectivamente. Estos resultados coinciden en gran medida con las estimaciones de la Agencia Europea de Medio Ambiente (AEMA) para los 27 países de la UE utilizando únicamente datos de estaciones urbanas. Ningún país cumplió las directrices anuales de ozono (O₃) durante la temporada alta de 2003 a 2019. En cuanto a la exposición a corto plazo, más del 90,16% y del 82,55% de la población europea vivía en zonas con al menos 4 días que superaban las directrices diarias de la OMS para PM_2,5 y O₃ en 2019, mientras que las cifras para NO₂ y PM₁₀ eran del 55,05% y del 26,25%.

Durante el periodo de estudio, los niveles de PM_2,5 y PM₁₀ fueron más elevados en el norte de Italia y en Europa oriental, mientras que los niveles de PM₁₀ fueron más elevados en el sur de Europa. Los niveles elevados de NO₂ se observaron principalmente en el norte de Italia y en algunas zonas de Europa occidental, como en el sur del Reino Unido, Bélgica y los Países Bajos. Del mismo modo, el O₃ aumentó un 0,58% en el sur de Europa, mientras que disminuyó o mostró una tendencia no significativa en el resto del continente. Por otra parte, las reducciones más significativas de PM_2,5 y PM₁₀ se observaron en Europa central, mientras que en el caso del NO₂ se dieron sobre todo en las zonas urbanas de Europa occidental.

La compleja gestión del ozono

El tiempo medio de exposición y la población expuesta a días con contaminación por PM_2,5 y O₃ es mucho mayor que en el caso de los otros dos contaminantes. Según el equipo de investigación, esto pone de manifiesto la urgencia de un mayor control de estos contaminantes, así como la importancia de abordar la tendencia creciente y el impacto de la exposición al O₃.

El O₃ troposférico se encuentra en las capas bajas de la atmósfera y se considera un contaminante secundario porque no se emite directamente a la atmósfera, sino que se forma a partir de ciertos precursores -como los compuestos orgánicos volátiles (COV), el monóxido de carbono (CO) y los óxidos de nitrógeno (NOx)- que se producen en los procesos de combustión, principalmente en el transporte y la industria. En concentraciones elevadas, el ozono puede dañar la salud humana, la vegetación y los ecosistemas. "La gestión del ozono presenta un reto complejo debido a su vía de formación secundaria. Las estrategias convencionales de control de la contaminación atmosférica, que se centran en la reducción de las emisiones de contaminantes primarios, pueden no ser suficientes para mitigar eficazmente los altos niveles de O₃ y los días con contaminación compuesta asociados", afirma Joan Ballester Claramunt, investigador de ISGlobal y autor sénior del estudio. Sin embargo, abordar el cambio climático, que influye en la formación de ozono a través del aumento de la luz solar y el incremento de las temperaturas, es crucial para la gestión del ozono a largo plazo y la protección de la salud pública", añade.

El reto de los episodios compuestos

A pesar de las mejoras en la contaminación del aire, el equipo de investigación informó que más del 86% de los europeos experimentaron al menos un día con contaminación compuesta cada año entre 2012 y 2019, donde múltiples contaminantes superaron los límites de la OMS simultáneamente. Entre estos, la contribución de los días de contaminación compuesta por PM_2,5-O₃ aumentó del 4,43% en 2004 al 35,23% en 2019, convirtiéndose en el segundo tipo más común en Europa, lo que indica una tendencia preocupante. Este fenómeno se produce principalmente en latitudes más bajas durante las estaciones cálidas y está probablemente relacionado con el cambio climático y la compleja interacción entre PM_2,5 y O₃.

Las temperaturas más cálidas y la mayor intensidad de la luz solar en verano potencian la formación de O₃ mediante reacciones químicas. Posteriormente, los niveles más altos de O₃ acelerarán la oxidación de los compuestos orgánicos del aire. Este proceso de oxidación conduce a la condensación de ciertos compuestos oxidados, formando nuevas partículas PM_2,5. Además, el cambio climático aumenta la probabilidad de incendios forestales, que elevan aún más tanto los niveles de O₃ como de PM_2,5. "Esta compleja interacción crea un bucle nocivo que pone de relieve la urgente necesidad de abordar simultáneamente el cambio climático y la contaminación atmosférica", explica Ballester Claramunt.

Consulta les dades d'Espanya per províncies

Referència

Estudi principal: Chen, Z.Y., Petetin, H., Turrubiates, R.F.M., Achebak, H., García-Pando, C.P. and Ballester, J., 2024. Population exposure to multiple air pollutants and its compound episodes in Europe, Nature Communications. Doi: 10.1038/s41467-024-46103-3

Estudi relacionat: Chen, Z.Y., Turrubiates, R.F.M., Petetin, H., Lacima, A., García-Pando, C.P. and Ballester, J., 2024. Estimation of pan-European, daily total, fine-mode and coarse-mode Aerosol Optical Depth at 0.1° resolution to facilitate air quality assessments. Science of The Total Environment, p.170593. Doi: 10.1016/j.scitotenv.2024.170593