Institut Josep Comas i Solà Qualitat de l’aire i COVID-19: el confinament ha fet de Barcelona una ciutat menys contaminada? Autors Alumnes de 3r A i B de l’Institut Josep Comas i Solà Tutora: Eva Gorrochategui 30 d’abril de 2021 Resum: En aquest treball estudiem com ha canviat la contaminació de l’aire a la ciutat de Barcelona durant el confinament per la pandèmia del COVID-19. Per a fer-ho, analitzem les dades d’Open Data BCN sobre la concentració de diòxid de nitrogen (NO2) a Barcelona i les dades de Google Reports sobre la mobilitat humana. Com a resultat de l’anàlisi d’aquestes dades veiem que la disminució d’activitats humanes, entre elles, el desplaçament amb vehicles està lligada amb una disminució de la concentració de NO2, un dels principals gasos contaminants emesos pels vehicles. Obtenim com a conclusió que el confinament domiciliari instaurat per a reduir la propagació del coronavirus, també ha servit per a millorar la qualitat de l’aire de Barcelona, que ha mostrat uns cels més blaus i lliures de pol·lució que els que tenia abans del confinament. ÍNDEX 1. INTRODUCCIÓ 3 1.1. COVID-19 3 1.2. CRONOLOGIA DE L’ESTAT D’ALARMA I LA DESESCALADA 3 1.3. EFECTES DEL CONFINAMENT 4 1.4. NO2: PRINCIPAL CONTAMINANT ASSOCIAT AL TRÀNSIT 5 1.5. ESTACIONS METEOROLÒGIQUES ESTUDIADES 6 2. OBJECTIUS 7 3. DATASETS I METODOLOGIA 7 3.1. DATASETS 7 3.2. METODOLOGIA 8 4. RESULTATS I DISCUSSIÓ 8 4.1. ÍNDEX DE MOBILITAT DURANT EL CONFINAMENT 8 4.2. NIVELLS DE NO2 A BARCELONA AL 2018, 2019 I 2020 8 5. CONCLUSIONS 9 6. WEBGRAFIA 10 Qualitat de l’aire i COVID-19: el confinament ha fet de Barcelona una ciutat menys contaminada? Institut Josep Comas i Solà 3 1. INTRODUCCIÓ 1.1. COVID-19 El coronavirus és una família de virus que causa infecció en els éssers humans i en una varietat d'animals, incloent aus i mamífers com camells, gats i ratpenats. Es tracta d'una malaltia zoonòtica, és a dir, es pot transmetre d'animals a humans. Els efectes de la COVID-19 se situen principalment en el sistema respiratori. En primer lloc, genera mal als pulmons, al causar una inflamació de les parets dels alvèols, fet que dificulta l'entrada d'oxigen a la sang. En segon lloc, aquest virus desencadena la formació d’un ingent nombre de coàguls en totes les seccions dels vasos sanguinis, especialment en els vasos pulmonars més fins, la qual cosa intensifica encara més la manca d'alè en els pacients infectats1. Figura 1. Estructura del virus de la COVID-19 (esquerra) i imatge de l’afectació pulmonar generada pel virus (dreta). 1.2. CRONOLOGIA DE L’ESTAT D’ALARMA I LA DESESCALADA El primer cas de COVID-19 a Catalunya va ser al 25 de febrer de 2020. Uns dies més tard, el 6 de març, es va produïr el primer mort per coronavirus. Veient l’increment de contagis i la perillositat del virus, el govern va decidir iniciar l’estat d’alarma, que va entrar en vigor el 14 març, per tal de reduir la propagació del virus i evitar així el col·lapse d’hospitals. L’entrada d’aquest estat d’alarma va anar acompanyada d’un confinament domiciliari, que va ésser del tot estricte fins el 4 de maig. Després d’aquesta data, el govern va decidir iniciar un pla de desescalada, dividit en quatre fases (0, 1, 2 i 3), que van tenir lloc en dates una mica diferents per a Barcelona i àrea metropolitana que per a la resta de Catalunya, tal i com es pot veure a la Figura 2. La tornada a la “nova normalitat” es va produir el 19 de juny i el 21 de juny es va posar fi a l’estat d’alarma2. Qualitat de l’aire i COVID-19: el confinament ha fet de Barcelona una ciutat menys contaminada? Institut Josep Comas i Solà 4 Figura 2. Eix cronològic de l’aparició de la COVID-19, inici de l’estat d’alarma i diferents fases de desescalada per a Catalunya i Barcelona i àrea metropolitana. 1.3. EFECTES DEL CONFINAMENT A BARCELONA L'implantació de l’estat d'alarma, el dissabte 14 de març a les 00:00 hores, va portar a un confinament total de la població. Així, es demanava a la població un confinament domiciliari, que només es podia trencar en alguns casos excepcionals: adquirir aliments i/o medicaments, acudir al lloc de treball (en cas de que no es pogués dur a terme el teletreball) o atendre emergències. Les restriccions del tancament van causar la clausura d'establiments no essencials com bars, restaurants, discoteques, cafeteries, cinemes, negocis comercials i minoristes. A causa d'això moltes empreses catalanes i espanyoles van haver de recórrer a ERTE per suspendre temporalment l'ocupació dels seus treballadors. Aquestes restriccions de mobilitat es van veure especialment reflectides en la circulació de vehicles, que va disminuir en picat. En concret a la ciutat de Barcelona, el tràfic va disminuir en gran mesura per el confinament quan ens van confinar a tots n’hi habian 115,47 milions de viatges en bus i 217,93 milions de viatges en metro que no es van poder fer per el covid-194. Figura 3. Imatges de dos carrers habitualment molt transitats de Barcelona: la rambla de Barcelona (esquerra) i carrer de Còrsega (dreta), que eren buits durant el confinament. Qualitat de l’aire i COVID-19: el confinament ha fet de Barcelona una ciutat menys contaminada? Institut Josep Comas i Solà 5 1.4. NO2: PRINCIPAL CONTAMINANT ASSOCIAT AL TRÀNSIT Un dels contaminants més emesos pels vehicles és el diòxid de nitrogen (NO2). A les àrees urbanes el diòxid de nitrogen és un contaminant atmosfèric molt comú. Els processos de combustió, principalment en el transport terrestre (especialment el dièsel), marítim i aeri, i alguns tractaments industrials emeten monòxid de nitrogen (NO). Un cop a l’atmosfera, NO2 s’oxida (reacciona amb l’oxigen i l’ozó de l’aire) i es converteix en NO2. Figura 4. Imatges de vehicles i els fums de contaminants, entre ells NO2, que generen. El diòxid de nitrogen és un gas inorgànic que està format per dos àtoms d’oxigen i un àtom de nitrogen. És més dens que l’aire i d’olor acre desagradable. No és inflamable i és incolor a temperatura ambient, però adquireix un color marró vermellós a temperatures superiors a 21ºC. L'exposició continuada a NO2 es relaciona amb diverses malalties de les vies respiratòries com la disminució de la capacitat pulmonar, bronquitis agudes, asma i es considera el culpable de processos al·lèrgics, sobretot en nens. De fet, s'han relacionat les exposicions cròniques a baix nivell amb l'emfisema pulmonar. Altres efectes menors són la irritació ocular i de les mucoses. Se sap que les persones amb problemes respiratoris són més susceptibles a patir majors problemes al estar en contacte amb aquest contaminant. A més, diversos estudis han demostrat que els casos de malalts per COVID-19 esdevenen més greus en ciutats amb aires més contaminats per NO 3 2 . Figura 5. Estructura química de la molècula de diòxid de nitrogen. Qualitat de l’aire i COVID-19: el confinament ha fet de Barcelona una ciutat menys contaminada? Institut Josep Comas i Solà 6 1.5. ESTACIONS METEOROLÒGIQUES ESTUDIADES En aquest treball s’han estudiat 3 estacions meteorològiques: Gràcia, Vall d’Hebron i Observatori Fabra. Les dues primeres estan situades en dos barris poblats de Barcelona, mentre que Observatori Fabra correspon a una estació meteorològica de control. En la taula 1 es mostren les dades sobre la demografia i la densitat d’aquests barris. Com es pot veure en la taula, el barri de Gràcia té una població unes 10 vegades més gran que Vall d'Hebron i una densitat més elevada. Taula 1. Característiques de les estacions meteorològiques estudiades Gràcia4 Vall d’Hebron5 Observatori Fabra Població 50.670 5.687 Estació control Superfície (ha) 132,60 73,60 Estació control Densitat (hab./ha) 382 79 Estació control El barri de Gràcia és un dels barris més populars a Barcelona. Com es pot veure en la Figura 6, és un barri que consta de molts carrers estrets, altament poblats i transitats. El barri de Vall d'Hebron no és molt transitat, està situat als afores de Barcelona. És conegut per contenir uns dels hospitals més importants de la ciutat: l’Hospital de Vall d’Hebron. Finalment, l'Observatori Fabra és un observatori astronòmic situat a Montjuïc, sobre un contrafort de la muntanya del Tibidabo6. Figura 6. Imatges de les 3 estacions meteorològiques estudiades: Gràcia, Vall d’Hebron i Observatori Fabra. Qualitat de l’aire i COVID-19: el confinament ha fet de Barcelona una ciutat menys contaminada? Institut Josep Comas i Solà 7 2. OBJECTIUS L’objectiu principal d’aquest treball és estudiar els efectes que ha generat el confinament en la qualitat de l’aire de Barcelona. Per tal d’aconseguir aquest objectiu principal, s’han establert d’altres objectius secundaris que s’indiquen a continuació: 1) Estudiar com van canviar les activitats humanes com la recreació, supermercats, farmàcia, parcs, trànsit, desplaçament per treballar i activitats residencials al llarg del confinament. 2) Analitzar la concentració de NO2 en els barris de Gràcia, Vall d’Hebron i a l’Observatori Fabra al llarg del 2018 2019 i 2020. 3) Estudiar la relació entre la mobilitat humana i la concentració de diòxid de nitrogen a la ciutat de Barcelona. 3. DATASETS I METODOLOGIA 3.1. DATASETS Les dades necessàries per a realitzar aquest treball de recerca s’han obtingut del Servei de dades obertes de l’Ajuntament de Barcelona, Open Data BCN i de Google reports. De Google reports hem obtingut els tants per cents de mobilitat humana que s’obtenen de les persones que tenen activada l’aplicació Google maps timeline. Aquestes dades les ha proporcionat Google per a totes les ciutats del món, ja que era molt interessant veure com va canviar l’activitat humana durant el confinament per la pandèmia. En concret, nosaltres hem utilitzat les dades de mobilitat de la ciutat de Barcelona (https://www.google.com/covid19/mobility/). Les dades obertes estudiades en aquest treball inclouen dos datasets que s’indiquen a continuació: “Contaminants mesurats per les estacions de mesura de qualitat de l'aire de la ciutat de Barcelona” https://opendata-ajuntament.barcelona.cat/data/ca/dataset/contaminants-estacions-mesu ra-qualitat-aire, que és un dataset que ens indica el codi dels diferents contaminants estudiats en les estacions meteorològiques i “Dades de les estacions de mesura de la qualitat de l'aire de la ciutat de Barcelona” https://opendata-ajuntament.barcelona.cat/data/ca/dataset/qualitat-aire-detall-bcn, que és un dataset que proporciona els valors de concentració pels diferents contaminants i diferents barris. En el nostre treball ens hem centrat en el diòxid de nitrogen i els barris de Gràcia, Vall d’Hebron i Observatori Fabra. Qualitat de l’aire i COVID-19: el confinament ha fet de Barcelona una ciutat menys contaminada? Institut Josep Comas i Solà 8 3.2. METODOLOGIA Els percentatges de canvi de mobilitat proporcionats per les dades de Google reports sobre l’índex de mobilitat s’han processat i representat amb Excel. En canvi, per analitzar i representar les dades sobre la concentració de NO2 en les 3 estacions i al llarg dels 3 anys hem fet servir un programa de representació de dades anomenat Datawrapper (https://www.datawrapper.de/). Hem escollit representar les dades no només del 2020 que ha estat l’any de la pandèmia, sinó també dels dos anys anteriors per tal de poder veure millor els canvis produïts. 4. RESULTATS i DISCUSSIÓ 4.1 . ÍNDEX DE MOBILITAT DURANT EL CONFINAMENT Un paràmetre indicador de l’activitat humana és l’índex de mobilitat de Google reports. Aquest paràmetre expressa el tant per cent d’augment o disminució de l’activitat humana classificada en sis categories: recreació, supermercats i farmàcies, parcs, trànsit, desplaçament per a treballar i activitat residencial. En aquest gràfic podem veure com ha anat variant el percentatge de les activitats que s’han realitzat durant el confinament a la ciutat de Barcelona. Tal i com es pot veure en el gràfic, totes les activitats excepte la residencial van disminuir durant el confinament entre un -40 i un -80%, aproximadament. El motiu pel qual l’activitat residencial no va patir una disminució és que el govern va imposar un confinament domiciliari. En canvi, es pot veure que després del confinament, totes les activitats van tornar a la normalitat, excepte l'activitat en parcs que va augmentar fins a un +80% aproximadament. Figura 7. Gràfic de l’índex de mobilitat de les diferents activitats (veure llegenda) a Barcelona elaborat a partir de les dades de Google reports. Qualitat de l’aire i COVID-19: el confinament ha fet de Barcelona una ciutat menys contaminada? Institut Josep Comas i Solà 9 4.2. NIVELLS DE NO2 A BARCELONA AL 2018, 2019 i 2020 Aquest gràfic mostra els nivells de NO2 en tres punts de Barcelona (Gràcia, Vall d'hebron i Observatori Fabra) al llarg del 2018, 2019 i 2020. Com es pot veure, els nivells de NO2 entre les tres estacions meteorològiques són més alts a Gràcia, ja que és el barri que té una major densitat de població i més circulació de vehicles. Es pot observar que la concentració de durant el 2018 i 2019 a Gràcia oscil·la entre 70 i 250 𝜇g/m3. En canvi aquests nivells durant el confinament (àrea ombrejada de color rosa en el gràfic) són molt més baixos i estan al voltant de 50 𝜇g/m3, excepte un valor puntual de 120 𝜇g/m3 que es desvia dels altres. La mateixa tendència s’observa en les altres dues estacions meteorològiques de Vall d’Hebron i Observatori Fabra, ja que presenten en general uns nivells de NO2 més baixos que Gràcia, però també registren els valors mínims durant el confinament. 5. CONCLUSIONS Les conclusions principals a les que s’ha arribat en aquest treball són les següents: - Durant el confinament la mobilitat humana ha disminuït entre un -40 i un -80% a la ciutat de Barcelona. - La concentrantració de diòxid de nitrogen registrada al llarg del 2018, 2019 i 2020 ha tingut nivells mínims durant el confinament (∼50 𝜇g /m3 a Gràcia). - Hem detectat una relació entre la disminució de l’activitat humana (en especial el trànsit) i una menor contaminació. - El confinament ha permès que Barcelona sigui una ciutat menys contaminada i amb uns cels més blaus i lliures de pol·lució. Qualitat de l’aire i COVID-19: el confinament ha fet de Barcelona una ciutat menys contaminada? Institut Josep Comas i Solà 10 6. WEBGRAFIA 1. https://cordis.europa.eu/article/id/421597-how-covid-19-damages-the-lungs/es 2. https://www.diaridegirona.cat/catalunya/2020/05/25/cronologia-tres-mesos-coronavirus-catalunya/1 044930.html 3. https://www.carlessuria.com/ca/toxics/no2-dioxid-nitrogen/ 4. https://ajuntament.barcelona.cat/gracia/ca/el-districte-i-els-seus-barris/la-vila-de-gracia 5. https://ajuntament.barcelona.cat/horta-guinardo/ca/el-districte-i-els-seus-barris/la-vall-dhebron 6. http://www.fabra.cat/observatori/index.html