Zona d’estudi
El projecte Replantegem entorns escolars es va realitzar a Barcelona al llarg del 2021 i 2022, concretament als barris de Gràcia, Eixample i Ciutat Meridiana. S’ha escollit una escola de cada barri (escoles Patronat Domènech, Diputació, i Ferrer i Guardia, respectivament) com a punts centrals de l’estudi, i s’ha traçat una àrea al voltant de cadascuna d’elles agafant com a límit la distància que es pot recórrer en 15 minuts a peu en qualsevol adreça partint de l’escola. Les tres àrees resultants són les que va analitzar l’estiu del 2021 l’equip del Replantegem.
Període d’estudi
Per a l’anàlisi de les dades de qualitat de l’aire s’ha considerat el període de setembre del 2021 fins al juny del 2022. Durant aquest període es van realitzar les descàrregues de dades de les estacions oficials de mesura de la qualitat de l’aire, es van realitzar les campanyes de captura de dades amb els sensors AirCrowd i l’accés a imatges de satèl·lit.
Contaminants analitzats
En aquest estudi es va fer l’anàlisi de dos tipus de gasos contaminants, el Diòxid de Nitrogen (NO2), un gas contaminant més dens que l’aire, present a l’aire degut majorment a l’ús de vehicles motoritzats i que en nivells elevats pot provocar irritacions als pulmons i afectar les vies respiratòries.
L’altre gas analitzat va ser el de les Partícules de Matèria (PM10), un dels contaminants presents a la capa de pols, fàcilment visible, al cel de Barcelona. Aquestes partícules tenen un diàmetre màxim de 10 µm i afecten el sistema respiratori i cardiovascular.
Tecnologies emprades
Per estimar la quantitat de contaminant que hi ha a l’aire de Barcelona s’han fet servir tres tipus de tecnologies: (1) Estacions oficials de mesura de la qualitat de l’aire; (2) Dades del satèl·lit Sentinel-5 Precursor; i (3) Sensors de mesura de la qualitat de l’aire de baix cost del projecte C-AQM.
Estacions oficials de mesura de la qualitat de l’aire
La Generalitat de Catalunya realitza el seguiment de la qualitat de l’aire del territori a partir de les dades recollides per la Xarxa de Vigilància i Previsió de la Contaminació Atmosfèrica (XVPCA). Les dades recollides per les estacions, Il·lustració 1, estan disponibles al Portal de Dades Obertes de Catalunya, amb freqüència horària.
El nombre i la ubicació de les estacions necessàries per avaluar la qualitat de l’aire d’una zona es determina segons una sèrie de requisits que asseguren l’objectiu de fer una bona interpretació del comportament dels contaminants. Per tant, per avaluar la qualitat de l’aire a Catalunya no cal mesurar en tots els punts. Tanmateix, aquest model de xarxa no permet avaluar la qualitat de l’aire en diferents carrers d’un barri, una valoració útil per determinar, per exemple, com la implantació d’un carrer per a vianants redueix l’emissió de contaminants en aquest carrer.
Per definir la qualitat de l’aire a l’entorn de les escoles Diputació, Patronat Domènech i Ferrer i Guàrdia s’han utilitzat les dades dels contaminants NO2 i PM10 del curs 2021-2022 de les estacions de l’Eixample, Gràcia i Parc Vall Hebron, respectivament. L’estació Parc Vall Hebron no és propera a la Ciutat de Meridiana, però, aquesta és l’estació més propera que compleix el segon requisit de tenir un entorn semblant a les zones escolars estudiades.
Dades del satèl·lit Sentinel-5 Precursor
Sentinel-5 Precursor (S5p) és un sistema de satèl·lit que proporciona informació i serveis sobre qualitat de l’aire, el clima i la capa d’ozó de la nostra atmosfera. Per a cada dia de l’any acadèmic s’han analitzat les imatges obtingudes de NO2 pel satèl·lit Sentinel-5p. A la Il·lustració 2 es presenten dades de NO2 obtingudes pel satèl·lit per al dimarts 25/01/2022, en el qual, es van registrar a les estacions oficials de qualitat de l’aire, les majors mitjanes diàries de contaminació per NO2 en el període estudiat.
És fàcilment identificable a la imatge de satèl·lit, Il·lustració 2, que tota la comarca Barcelonès presenta alta concentració del contaminant NO2, dada que coincideix amb els registres a les estacions oficials en superfície.
Sensors de mesura de la qualitat de l’aire de baix cost del projecte C-AQM
Amb l’objectiu d’aportar dades properes sobre la qualitat de l’aire, amb més freqüència que les dades de les estacions oficials i de baix cost, el CTTC va dissenyar els sensors de baix cost C-AQM (Crowd-sourced Air Quality Monitoring System (C -AQM)).
El sistema C-AQM ofereix la possibilitat de mesurar la concentració de NO2 en mode estàtic i dinàmic, proporciona mesures amb una freqüència d’1 punt cada 6 segons, que representa 1 punt cada 10 metres en un recorregut realitzat caminant.
Per a l’estudi es va planejar campanyes de captació de dades amb sensors AirCrowd, Il·lustració 3, a realitzar per algunes famílies de cada centre educatiu. Els sensors es portaven disn d’una bossa durant tot el trajecte per portar els nens i nenes a l’escola i quan era el moment de recollir-los. L’objectiu d’aquestes campanyes era determinar la qualitat de l’aire en diferents punts de l’entorn escolar, agafant com a límit la distància que es pot recórrer en 15 minuts a peu, i analitzar si hi havia una major exposició a la contaminació en el camí d’anada o tornada de l’escola.
Per complir l’objectiu definit, es van portar cinc sensors a les escoles i es va explicar a les famílies, en persona o mitjançant un vídeo, com encendre els sensors i fer les mesures. Posteriorment, les dades van ser descarregades i es va iniciar el procés de calibratge de dades utilitzant també el nivell de NO2 mesurat per les estacions oficials de qualitat de l’aire.
Resultats
Estacions oficials
En primer lloc, s’ha comprovat que durant la setmana el dia amb més concentració dels gasos contaminants predominantment és un dia laborable, mentre que els dies amb menors concentracions tenen lloc en caps de setmana o festius.
En segon lloc s’han generat les sèries temporals per a les tres àrees d’estudi, s’ha calculat la mitjana diària de contaminació i s’ha comparat amb els nivells màxims proposats diaris definits per l’OMS a la guia de 2021. A la guia, l’OMS estableix (1) un llindar màxim de 25 μg/m3 de NO2 durant un dia, (2) defineix que el màxim de la mitjana anual ha de ser idealment de 10 μg/m3 i (3) no superar en cap cas els 40 μg/m3 de NO2 a l’any. L’OMS també defineix (1) un llindar màxim de 45 μg/m3 de PM10 durant un dia, (2) especifica que una màxima mitjana anual hauria de ser idealment de 15 μg/m3 de PM10 i (3) que anualment, no s’han de superar en cap cas els 70 μg/m3.
Per l’Eixample, les gràfiques ens permeten observar que, per una banda, el llindar diari de NO2 s’ha superat la majoria de dies del curs i la mitjana a l’Eixample ha estat de 44,81 μg/m3, Il·lustració 4 (a dalt), superant perillosament el que recomana l’OMS.
D’altra banda, el llindar diari de PM10 s’ha superat més de 10 dies del curs a la mateixa estació i la mitjana ha estat de 30,61 μg/m3, valor per molt per sobre del que recomana l’OMS, Il·lustració 4 (a baix).
Pel que fa a Gràcia, el llindar diari de NO2 s’ha superat la majoria de dies del curs a l’estació de mesura de Gràcia – St. Gervasi i la mitjana ha estat de 36,22 μg/m3, superant amb escreix allò que recomana l’OMS, Il·lustració 5 (a dalt).
S’ha superat 5 dies del curs el llindar diari de PM10 a la mateixa estació i la mitjana han estat de 22,62 μg/m3, Il·lustració 5 (a baix), valor per sobre del que recomana l’OMS.
Finalment, a l’estació de mesura del Parc Vall Hebron (Ciutat Meridiana), el llindar diari s’ha superat aproximadament la meitat de dies del curs i la mitjana ha estat de 23,87 μg/m3 de NO2, Il·lustració 6 (a dalt), superant notablement allò que recomana l’OMS. El llindar diari no s’ha superat en cap dia del curs a la mateixa estació, Il·lustració 6 (a baix), i la mitjana ha estat de 17,74 μg/m3 de PM10, valor per sobre del que recomana l’OMS anualment que és de 15 μg/m3.
Dades Sentinel-5p
Analitzant les imatges del satèl·lit Sentinel-5p de tot el període d’estudi va ser possible verificar que es veu el mateix patró que amb les dades de les estacions oficials en superfície. Separant les dades com a conjunts setmanals (dilluns a diumenge), predominantment, el dia amb més concentració de NO2 ocorre en dies laborables i els dies amb menors concentracions tenen lloc en caps de setmana o festius. Es presenta a la Il·lustració 7 una comparació entre dues imatges del satèl·lit S5p, esquerra d’un dia laborable i dreta d’un dia en cap de setmana de la mateixa setmana.
A la comparació presentada a la Il·lustració 7 es pot visualitzar fàcilment que, en una mateixa setmana, la concentració de NO2 canvia significativament d’acord amb les activitats realitzades per la majoria dels habitants de la ciutat. És a dir, podem observar que la major part de la concentració de NO2 a la província de Barcelona té com a font d’emissió principal, el transport privat no ecològic utilitzat per la ciutadania per desplaçar-se a la feina.
Dades C-AQM
Un dels requisits per a poder extreure informació vàlida dels sensors C-AQM era que els sensors havien de recollir dades almenys durant uns segons al mateix lloc. Al analitzar les dades vam veure que, a causa de la diferència en l’horari d’entrada i sortida dels nens i nenes a les escoles, això no era així. Tot i la rellevància de les dades no les podem donar per vàlides per a crear el nostre model.
És important destacar que, a nivell científic, la informació obtinguda d’aquesta font de dades no permet la definició de la qualitat de l’aire a les zones d’estudi, caldria una quantitat més gran de dades per a això, i aproximadament, en el mateix horari. No obstant, va ser possible obtenir almenys un exemple del tipus d’informació que obtindríem amb aquestes dades, Il·lustració 8.
la Il·lustració 8 es presenta un mapa del dia 28/10/2021 amb captura de dades en el període de la tarda, on és possible identificar que a la cruïlla dels carrers del Comte d’Urgell i Floridablanca es va obtenir una major concentració de NO2, i també s’observen altres zones amb menors concentracions, com als voltants del Parc de Joan Miró.
Text escrit per Eulàlia Parés i Danielly Garcia del CTTC.
