Introducción

Una de las medidas instrumentadas a nivel mundial para intentar contener la pandemia por enfermedad por Coronavirus 2019 (COVID-19), provocada por Coronavirus 2 asociado con el síndrome respiratorio agudo grave (SARS-CoV-2), fue la cuarentena parcial o total para lograr el distanciamiento social. El confinamiento de la población, además de generar el efecto deseado de distanciamiento físico para restringir las actividades y el tránsito de las personas (combinado con la reducción del tráfico de vehículos y otras actividades antropogénicas), produjo una reducción de algunos contaminantes atmosféricos y el aumento de otros en algunas zonas urbanas. En muchas ciudades del mundo se observaron reducciones significativas de los niveles de material particulado (MP), monóxido de carbono (CO) y dióxido de nitrógeno (NO2) durante los períodos de cuarentena. Estas mejoras suponen un beneficio sustancial para la salud de la población local, ya que la contaminación atmosférica en general, y la de partículas en especial, se asociaron con mayores tasas de mortalidad y morbilidad en los seres humanos. Los aumentos observados en el caso del ozono (O3), un contaminante secundario de química compleja, pueden explicarse por el hecho de que las disminuciones de NO2 y NO llevan a la producción y acumulación de O3. Los estudios en estas condiciones tan inusuales de confinamiento parcial o total durante la actual pandemia de COVID-19, permiten evaluar los efectos de la reducción de las fuentes de emisión en la calidad del aire en áreas urbanas con altas tasas de contaminación como el área metropolitana de Santiago (AMS), Chile, lo que proporciona información vital para el diseño de políticas y estrategias de prevención y control de la contaminación atmosférica. El objetivo de este estudio fue evaluar el impacto de las estrategias de confinamiento adoptadas durante la pandemia de COVID-19 en la calidad del aire del AMS, con la comparación de las concentraciones de MP con un diámetro aerodinámico de < 10 μm (MP10), < 2.5 μm (MP2.5), NOX (NO2 + NO), CO y O3 durante este período con las obtenidas durante el mismo período entre 2017 y 2019.

Materiales y métodos

Se presenta un estudio comparativo entre las concentraciones de MP10, MP2.5, NOx, CO y O3 durante los meses de marzo a mayo de 2020 y las concentraciones correspondientes durante el mismo período en 2017-2019. Una combinación de mediciones en superficie de la red de vigilancia de la calidad del aire de la ciudad, mediciones remotas por satélite y simulaciones de la actividad del tráfico y de las emisiones del transporte por carretera permitió cuantificar el cambio en las concentraciones promedio de cada contaminante. Se obtuvieron las emisiones de tráfico de referencia en Santiago para el periodo 2017-2019, al promediar los resultados regionales mensuales de NOx, MP2.5, compuestos orgánicos volátiles (COV) y CO2.

Resultados y discusión

En Chile, el primer caso confirmado de COVID-19 se comunicó el 3 de marzo de 2020, en Talca. El 25 de marzo, Chile superó los 1000 casos confirmados, de los cuales el 60% correspondió al AMS. Al día siguiente, las zonas del AMS con mayores índices de infección se sometieron a un confinamiento parcial y aproximadamente 1.3 millones de personas debieron permanecer en sus hogares. Desde el inicio del contagio y la aplicación de las medidas de distanciamiento físico, los viajes en transporte público disminuyeron aproximadamente 70%. El número de casos confirmados de COVID-19 progresó rápidamente y alcanzó los 10 000 casos el 19 de abril (53% de los cuales se notificaron en el AMS). Diecisiete días después, el 4 de mayo, los casos superaron los 20 000 (el 65% en el AMS). Para el 15 de mayo, el total de casos superaba los 40 000, con 30 000 de ellos en el AMS, y las autoridades decidieron aplicar una estrategia de cuarentena total en la mayor parte del AMS, que afectó a más de más de 6.5 millones de personas. El 31 de mayo, Chile llegó a los 100 000 casos confirmados, 80% de ellos en el AMS.

La concentración de todos los contaminantes en el AMS disminuyeron durante el periodo de confinamiento en comparación con los valores promedios observados en el período histórico, excepto el O3, que aumentó. Las concentraciones de MP10 disminuyeron 5.2%, mientras que las de MP2.5 lo hicieron en 11% y las de CO en 13%. El mayor cambio porcentual se observó en el caso de los NOx (NO2 + NO), con valores de -54%, -42% y -66% para los NOx, NO2 y NO, respectivamente. En cambio, la concentración promedio de O3 aumentó 63%.

Las variables meteorológicas no se modificaron significativamente (valores p > 0.01) y los intervalos de confianza de 99% de los cambios relativos contenían el valor 0. Estos resultados implican que los cambios observados en las concentraciones de contaminantes en el período actual con respecto al período histórico no pueden atribuirse a las variaciones interanuales en las condiciones meteorológicas (temperatura, humedad relativa y velocidad del viento), sino al efecto del cambio en los patrones de emisión y las tasas de emisión de contaminantes y sus precursores durante la pandemia.

Se observaron altas correlaciones entre MP10, MP2.5, NOx y CO, lo que indica que comparten fuentes de emisión comunes con patrones de emisión similares. Por otro lado, el O3 es un contaminante secundario y no está directamente relacionado con las emisiones de MP2.5 y MP10, pero sí con NOx y CO. Por lo tanto, se observó una correlación inversa, que puede atribuirse al hecho de que el AMS es un área limitada de COV. Además, se observó una disminución constante de todos los coeficientes de correlación en el período actual con respecto al período histórico, que podría deberse a cambios en la distribución de las fuentes o de los patrones de emisión en el AMS durante los confinamientos parciales o totales.

La reducción promedio de la actividad del tráfico en 2020 fue 4.6%, tanto en el transporte público como en el privado. Esto supuso una reducción de las emisiones procedentes de fuentes móviles en la ciudad. La reducción promedio en este mismo período para MP2.5, NOx, CO y CO2 fue 62%, 61%, 68% y 47%, respectivamente. Los cambios relativos promedios de las emisiones del tráfico (entre 61% y 68%) implicaron reducciones de concentraciones estadísticamente significativas del 54%, 13% y 11% para NOx, CO y MP2.5 respectivamente, durante el período de la pandemia en comparación con el periodo histórico. En cambio, la concentración media de de O3 aumentó 63% durante 2020 en comparación con 2017-2019. La respuesta no lineal observada en los niveles de contaminación puede atribuirse a los cambios en los patrones de emisión vehicular durante la pandemia y al papel de otras fuentes como las emisiones residenciales o el MP secundario.

Conclusiones

Las medidas de confinamiento y distanciamiento físico implementadas en la AMS a partir de marzo de 2020 por el gobierno chileno en respuesta a la pandemia de COVID-19, como la suspensión de clases en colegios y universidades, la restricción de la circulación de personas dentro y fuera de un área geográfica definida durante las cuarentenas parciales y totales, los toques de queda nocturnos y la limitación de las reuniones de más de 50 personas en espacios cerrados, como restaurantes y espectáculos, dieron lugar a grandes reducciones de las emisiones del tráfico y a disminuciones estadísticamente significativas en las concentraciones ambientales promedio de MP10, MP2.5, NO2, NO y CO en el período de marzo a mayo de 2020 en comparación con las concentraciones promedio en el mismo periodo de 2017, 2018 y 2019. El O3 es el único contaminante estudiado que aumentó sus concentraciones. Esta tendencia es congruente con las observaciones realizadas en diferentes zonas urbanas de todo el mundo durante la actual pandemia. Las mayores reducciones relativas se registraron en los contaminantes asociados al tráfico de vehículos, como NOx, CO y MP2.5. El aumento promedio registrado para el O3 es el cambio más significativo entre todos los contaminantes atmosféricos estudiados. Los cambios relativos en las variables meteorológicas locales en el AMS no mostraron diferencias significativas entre el año de la pandemia y los registros históricos, por lo que los cambios en las concentraciones de contaminantes pueden atribuirse a los cambios en los patrones y tasas de emisión de contaminantes y precursores durante la pandemia. Cabe destacar que una reducción tan elevada de las emisiones del tráfico (> 75%) conllevó reducciones de solo el 5% y el 11% de MP10 y MP2.5, respectivamente, lo que indica la importancia relativa de otras fuentes de emisión de MP en el AMS, como la quema de leña para la calefacción residencial, la construcción y la industria, o la contribución de aerosoles secundarios.

El AMS mostró patrones similares, pero con diferente intensidad, en el cambio relativo de la concentración de contaminantes atmosféricos a lo observado en más de 15 ciudades de todo el mundo. Esto demostró el impacto de las medidas de prevención y control de la COVID-19 en el medio ambiente y, concretamente, en la calidad del aire local. El estudio detallado de los patrones de emisión y las tasas de emisión de contaminantes y su efecto sobre la calidad del aire en las zonas urbanas durante las condiciones de la pandemia, puede proporcionar información de interés para diseñar políticas y estrategias de prevención y control de la contaminación atmosférica.