Mejorar la calidad del aire de las ciudades supone uno de los desafíos más críticos para la salud pública y la sostenibilidad ambiental de nuestro tiempo.
Con el 99% de la población mundial viviendo en lugares donde los niveles de contaminación del aire urbano no respetan las Directrices de la OMS sobre la Calidad del Aire y más de 4,2 millones de muertes prematuras al año atribuibles a la contaminación atmosférica, las ciudades necesitan urgentemente estrategias efectivas para mejorar el aire que respiramos.
En este artículo resolveremos las principales dudas relacionadas con la mala calidad del aire en las ciudades, explorando las causas y efectos devastadores de la contaminación del aire urbano y analizando en profundidad otros aspectos como los costes económicos ocultos, las soluciones tecnológicas de medición y control de la calidad del aire o las estrategias más efectivas que pueden llevarse a cabo para hacerle frente.
¿Qué es lo que más contamina en las ciudades? Principales agentes y fuentes de contaminación
El aire en los entornos urbanos es una mezcla compleja de gases y partículas, muchos de los cuales, en concentraciones elevadas, son perjudiciales para la salud humana y el medio ambiente.
Las fuentes de estos contaminantes son diversas y a menudo están interrelacionadas, reflejando el modelo de vida y producción urbana. Comprender la naturaleza y sus orígenes es el primer paso hacia el diseño de estrategias de mitigación efectivas.
Los principales contaminantes del aire urbano
Tal y como comentábamos en este artículo acerca de los contaminantes primarios y secundarios, los contaminantes atmosféricos urbanos pueden clasificarse en primarios, si son emitidos directamente desde una fuente, o secundarios, si se forman en la atmósfera a través de reacciones químicas. Los más preocupantes por su impacto en la salud, según la OMS y agencias ambientales de todo el mundo, son los siguientes:
- Material particulado PM10, PM2.5 y UFP: lo que se conoce como material particulado es una mezcla de partículas sólidas y líquidas suspendidas en el aire compuesta por sulfatos, nitratos, amoníaco, carbono negro, polvo mineral y agua. Podemos agrupar las partículas suspendidas según su origen o naturaleza, pero es la taxonomía de partículas PM por su tamaño la clasificación más relevante puesto que su peligrosidad radica en su diámetro aerodinámico:
- Partículas PM10: con un diámetro de 10 micras o menos, pueden penetrar en los pulmones.
- Partículas PM2.5: también llamadas partículas finas, con 2.5 micras o menos de diámetro, pueden atravesar la barrera pulmonar y quedar atrapadas en los alveolos.
- Partículas UFP: se trata de partículas con un diámetro inferior a 0.1 micrómetros (o 100 nanómetros), cuyo tamaño nanométrico les confiere una capacidad de penetración y una toxicidad especialmente alta. Las PM0.1 llegan fácilmente a la gran superficie del pulmón, causando inflamación y dañando los órganos distales.
- Dióxido de Nitrógeno y Óxidos de Nitrógeno (NO2 y NOx): el dióxido de nitrógeno (NO2) es considerado el contaminante más significativo de los óxidos de nitrógeno (NOx) debido a su alta reactividad y toxicidad. Estos óxidos emitidos por vehículos y otros procesos de combustión a alta temperatura, forman un gas pardo-rojizo con un olor penetrante que contribuye a la formación de smog y lluvia ácida. A nivel de salud, causa irritación en las vías respiratorias y es un precursor clave en la formación de otros contaminantes secundarios, como el ozono y las partículas de nitrato.
- Ozono troposférico (O3): a diferencia del ozono estratosférico que nos protege de la radiación ultravioleta, el ozono a nivel del suelo o troposférico es un contaminante secundario nocivo. Se forma por la reacción fotoquímica entre los óxidos de nitrógeno (NOx) y los Compuestos Orgánicos Volátiles (COV) en presencia de luz solar intensa. Es el principal componente del “Smog” fotoquímico y un potente irritante del sistema respiratorio.
- Dióxido de azufre (SO2): el SO2 es un gas incoloro que se origina principalmente por la quema de combustibles fósiles que contienen azufre, como el carbón y el petróleo, en centrales eléctricas y procesos industriales. Es un precursor de la lluvia ácida y de las partículas de sulfato.
- Monóxido de carbono (CO): este gas incoloro e inodoro es el resultado de la combustión incompleta de combustibles carbonados. A altas concentraciones es tóxico porque reduce la capacidad de la sangre para transportar oxígeno.
- Compuestos orgánicos volátiles (COV): los compuestos orgánicos volátiles son un amplio grupo de sustancias químicas que se evaporan fácilmente a temperatura ambiente, tal y como explicamos en este otro artículo acerca de ¿Qué son los COVs?. Sus fuentes son variadas, desde los gases de escape de los vehículos, las emisiones industriales, el uso de disolventes, pinturas hasta productos de limpieza y de cuidado personal.
- Los metales pesados: una fracción crítica de la contaminación atmosférica urbana se debe a los metales pesados como el plomo (Pb) el mercurio (Hg) el cadmio (Cd), el arsénico (As) o el Níquel (Ni). Estos proceden principalmente de las emisiones directas de combustión, el desgaste de los frenos y neumáticos e incluso la construcción y demolición de edificios antiguos, entre otras muchas fuentes. Al no ser ni química ni biológicamente degradables, pueden permanecer en el ambiente durante cientos de años y se encuentran ligados al material particulado que respiramos directamente.
- El ruido ambiental: aunque muchas veces pasa desapercibida, la contaminación acústica en las ciudades causada por el sonido exterior no deseado que provocan numerosas actividades humanas es un factor medioambiental más a tener en cuenta. La exposición a largo plazo a un ruido excesivo puede dar lugar a efectos adversos para la salud como trastornos del sueño, enfermedades cardiovasculares, deficiencias cognitivas etc. El ruido vial se ha identificado como la principal fuente de contaminación acústica en todas las ciudades de la Unión Europea.
Las fuentes de emisiones contaminantes del aire en las ciudades
A pesar de que las fuentes de contaminación son diversas, existen 5 que están claramente identificadas y que son las principales responsables de la mala calidad del aire en la mayoría de los entornos urbanos:
- Tráfico y transporte: es la fuente predominante de contaminación en la mayoría de las ciudades del mundo. Los vehículos, especialmente aquellos con motores de gasolina y diésel son responsables de la mayor parte de las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx), monóxido de carbono y de partículas PM10 y PM2.5, principalmente por la conducción a baja velocidad en atascos, que intensifica las emisiones por kilómetro recorrido creando “puntos calientes” de contaminación a lo largo de las principales arterias viales.
- Calefacción doméstica y comercial: tiene mayor influencia en aquellas ciudades donde se emplea la quema de combustibles como carbón, gasóleo o biomasa para calefacción, siendo una fuente significativa de PM2.5 especialmente en invierno.
- Sector energético: el sector del suministro de energía es la principal fuente de emisiones de SO2, representando un 44% del total.
- Industria manufacturera y extractiva: es la responsable de la emisión del 46% de los compuestos orgánicos volátiles no metánicos.
- Sector agrícola: su influencia en la contaminación es principalmente a través del amoníaco (NH3), que a su vez contribuye a la formación de PM2.5 en la atmósfera.
Ilustración de los principales contaminantes y fuentes de emisión en ciudades. Fuente: Tribunal de cuentas europeo
Resumen de los contaminantes habituales del aire urbano, fuentes y efectos en la salud
| Contaminante | Símbolo Químico | Fuentes Principales | Efectos Clave en la Salud |
| Material Particulado Fino y Ultrafino | PM2.5, PM0.1 | Tráfico (diésel), procesos industriales, quema de biomasa y combustibles fósiles (calefacción, energía). | Penetra en el torrente sanguíneo, aumenta el riesgo de enfermedades cardiovasculares y respiratorias, cáncer de pulmón. |
| Material Particulado Grueso | PM10 | Polvo de construcción, desgaste de frenos y neumáticos, procesos industriales, erosión del suelo. | Irritación de las vías respiratorias, agravamiento del asma y otras enfermedades pulmonares. |
| Dióxido de Nitrógeno | NO2 | Combustión en motores de vehículos, centrales eléctricas, industria. | Inflamación de las vías respiratorias, reducción de la función pulmonar, aumento de la susceptibilidad a infecciones respiratorias. |
| Ozono Troposférico | O3 | Formado por reacción de NOx y COV con luz solar (contaminante secundario). | Irritación de ojos y garganta, dificultad para respirar, daño pulmonar, agravamiento del asma y enfermedades crónicas. |
| Dióxido de Azufre | SO2 | Quema de combustibles fósiles con azufre (carbón, petróleo) en la industria y la generación de energía. | Afecta al sistema respiratorio, irritación ocular, agravamiento del asma y la bronquitis crónica. |
| Monóxido de Carbono | CO | Combustión incompleta en vehículos, calefacciones e industria. | Reduce la capacidad de la sangre para transportar oxígeno, causando dolores de cabeza, mareos y, a altas concentraciones, la muerte. |
| Metales pesados | AS, Cd, Pb, Hg, Ni | Sector energético, industria manufacturera y tráfico rodado. | La acumulación de estos metales puede manifestarse con toxicidad aguda o crónica dependiendo del metal, la concentración y la duración de la exposición. |
| Ruido ambiental | – | Aeropuertos, ejes ferroviarios, ejes viarios y aglomeraciones | La exposición prolongada provoca trastornos del sueño, molestias, insuficiencia cognitiva, problemas cardiovasculares, problemas de salud mental. |
¿Cuáles son las medidas más eficaces para reducir la contaminación del aire en las ciudades?
No existe una solución única para mejorar la calidad del aire urbano. La lucha contra la contaminación del aire en las ciudades requiere un enfoque integral que combine acciones a nivel gubernamental, industrial y ciudadano. Las medidas más eficaces son aquellas que atacan las principales fuentes de emisión de forma coordinada.
Transformación de la movilidad hacia un modelo sostenible
Puesto que el tráfico es la principal fuente de contaminación, las medidas más impactantes deben pasar por reducir el uso del vehículo privado. Esto se logra mediante la promoción decidida del transporte público, la creación de infraestructuras seguras para peatones y ciclistas (movilidad activa) y la implementación de Zonas de Bajas Emisiones.
¿Qué papel tienen las Zonas de Bajas Emisiones en la mejora de la calidad del aire?
Las Zonas de Bajas Emisiones (ZBE) son una de las herramientas regulatorias más potentes y probadas para combatir la contaminación urbana, especialmente la derivada del tráfico rodado.
Su función principal es mejorar la calidad del aire restringiendo el acceso, la circulación y el estacionamiento de los vehículos más contaminantes en un área urbana delimitada, basándose generalmente en sus etiquetas ambientales.
Diversos estudios realizados en ciudades europeas muestran que las ZBE bien diseñadas logran reducir drásticamente las concentraciones de contaminantes como el dióxido de nitrógeno (NO2), alcanzando un promedio del 20%. En casos de éxito como en el centro de Londres y su Ultra Low Emission Zone ULEZ, las reducciones han llegado hasta el 46%. También se han registrado descensos significativos en partículas PM10 y carbono negro.
Además, al limitar la circulación de los vehículos más antiguos y contaminantes, las ZBE incentivan a ciudadanos y empresas a transitar hacia vehículos más limpios incluyendo eléctricos e híbridos.
Como parte de la estrategia integral, estas zonas fomentan el uso de alternativas más limpias como el transporte público, la bicicleta y los desplazamientos a pie, contribuyendo a una ciudad más sostenible y menos congestionada.
Infraestructura verde y Planificación urbana
La forma en la que están diseñadas nuestras ciudades tiene un impacto directo en la calidad del aire.
Una planificación urbana inteligente puede crear entornos que no solo emitan menos contaminantes, sino que también ayuden a limpiarlos activamente. El concepto clave es la infraestructura verde: una red estratégicamente planificada de áreas naturales y seminaturales que proporciona servicios ecosistémicos. Esto va mucho más allá de los parques tradicionales e incluye techos verdes, jardines verticales, corredores ecológicos, bosques urbanos y pavimentos permeables.
Los beneficios de la infraestructura verde son múltiples: las plantas filtran contaminantes del aire, los árboles secuestran el carbono y proporcionan sobra, reduciendo el efecto de «isla de calor«. Además, mejora la gestión del agua de lluvia, aumenta la biodiversidad y promueve el bienestar físico y mental de los ciudadanos.
Imagen del Proyecto Madrid Nuevo Norte
Gestión predictiva y dinámica de la calidad del aire
Tradicionalmente, las medidas contra la contaminación se activaban después de que las estaciones de monitorización de la calidad del aire registraran niveles peligrosos. Hoy, el Big Data, alimentado por una vasta red de fuentes -sensores de calidad del aire, datos de tráfico en tiempo real, previsiones meteorológicas, imágenes por satélite y datos de uso del suelo-, proporciona todos los ingredientes para crear modelos predictivos sofisticados.
Actualmente ya hay desarrollados modelos predictivos avanzados como CoNOAir, un modelo de aprendizaje automático basado en un operador neuronal, denominado Operador Neuronal Complejo para la Calidad del Aire que puede pronosticar eficazmente las concentraciones de monóxido de carbono (CO) tanto a corto plazo (1 hora) como a largo plazo (72 horas), teniendo los pronósticos de la siguiente hora valores R2 superiores a 0,95 para todas las ciudades consideradas.
La implementación de un modelo de este tipo puede ayudar en gran medida a los organismos gubernamentales a proporcionar alertas tempranas, planificar estrategias de intervención y desarrollar estrategias eficaces teniendo en cuenta varios escenarios hipotéticos.
¿Qué políticas urbanas ayudan a prevenir episodios de contaminación?
Para evitar que se alcancen niveles de contaminación peligrosos para la salud, las ciudades implementan Planes de Acción a Corto Plazo o Protocolos ante Episodios de Alta Contaminación. Estos planes establecen una serie de medidas que se activan de forma progresiva a medida que los niveles de contaminantes -principalmente partículas PM2.5, PM10, Dióxido de nitrógeno (NO2), Ozono (O3) y Dióxido de azufre (SO2)- superan determinados umbrales de preaviso, aviso o alerta.
Las políticas y medidas incluidas en estos protocolos suelen organizarse en varios niveles o escenarios de actuación:
- Medidas Informativas, para alertar a la población sobre los niveles de contaminación, los riesgos para la salud y las recomendaciones. Se aconseja a los grupos vulnerables (niños, ancianos, personas con enfermedades respiratorias) que eviten la exposición prolongada al aire libre y el ejercicio intenso).
- Promoción del transporte público con el fin de incentivar el servicio, ofreciéndolo en algunos casos de manera gratuita.
- Restricciones de tráfico. Son las medidas más contundentes y se aplican en los escenarios más graves. Incluyen:
- Reducción de la velocidad, limitando la velocidad máxima en las principales vías de acceso y circunvalaciones para reducir las emisiones.
- Restricciones de aparcamiento, prohibiendo el estacionamiento en las zonas reguladas a los vehículos más contaminantes.
- Restricciones de circulación. En los niveles más altos de alerta se puede prohibir la circulación a un porcentaje de los vehículos (por ejemplo, según matrícula par o impar) o a aquellos sin etiqueta ambiental CERO o ECO en áreas específicas o en toda la ciudad.
¿Cómo se evalúa la eficacia de las políticas municipales de calidad del aire?
Evaluar la eficacia de las políticas de calidad del aire es un proceso complejo pero fundamental tanto para asegurar que las medidas implementadas están logrando sus objetivos y como para justificar futuras inversiones.
La evaluación se basa en un enfoque multidimensional que combina datos cuantitativos y cualitativos. Los métodos y herramientas clave para esta evaluación incluyen:
- Monitorización de la Calidad del Aire. El indicador más directo es la medición de las concentraciones de los contaminantes clave antes, durante y después de la implementación de una política o plan de acción. Los informes anuales de evaluación de la calidad del aire, que comparan los niveles medidos con los valores límite legales y las guías de la OMS, son una herramienta esencial.
- Inventarios de Emisiones. Se realizan inventarios para estimar la cantidad total de contaminantes emitidos por las diferentes fuentes (tráfico, industria, calefacciones, etc.). Comparar los inventarios a lo largo del tiempo permite verificar si las políticas están logrando reducir las emisiones en su origen.
- Indicadores de impacto y seguimiento. Las políticas se diseñan con objetivos específicos que se miden a través de indicadores. Por ejemplo, para una Zona de Bajas Emisiones, los indicadores de seguimiento podrían incluir el número de vehículos con etiqueta CERO y ECO que circulan, el número de puntos de recarga eléctrica instalados o los kilómetros de nuevos carriles bici construidos. Los indicadores de impacto medirían directamente la reducción de la concentración de contaminantes.
- Evaluación de la salud pública. Se analizan datos de salud para identificar tendencias en enfermedades asociadas a la contaminación, como ingresos hospitalarios por asma o enfermedades cardiovasculares.
- Modelización y Simulación. Se utilizan modelos informáticos para simular el impacto que tendría una política antes de su implementación para aislar su efecto de otros factores, como las condiciones meteorológicas, una vez que está en marcha.
Este enfoque integral, que combina la vigilancia ambiental, el seguimiento de indicadores específicos y la evaluación del impacto en la salud, permite a las administraciones públicas tomar decisiones basadas en la evidencia, ajustar las estrategias y comunicar los resultados a la ciudadanía de forma transparente.
Tecnologías para medir, controlar y mejorar la Calidad del Aire en las ciudades
Para gestionar eficazmente la Calidad del Aire urbano, primero hay que medirla con precisión. La tecnología ha evolucionado drásticamente en los últimos años, pudiendo crear extensas redes de control de calidad del aire con diferentes tipos de dispositivos interconectados.
Estaciones de Referencia
Las estaciones referencia o estaciones fijas de monitorización son la columna vertebral de las redes de vigilancia de la calidad del aire. Estas instalaciones utilizan instrumentación de alta precisión y métodos de análisis estandarizados para medir las concentraciones delo los contaminantes atmosféricos con un alto grado de fiabilidad y validez legal.
Por ejemplo, emplean métodos como la quimioluminiscencia para medir NOx, la fluorescencia ultravioleta para el SO2 o métodos gravimétricos para las partículas PM.
Sin embargo, sus principales limitaciones son su coste y su tamaño (para su instalación en el centro de las ciudades), lo que restringe su número y crea una cobertura espacial limitada, lo que puede enmascarar variaciones significativas de calidad del aire dentro de una misma ciudad,
Sensores de bajo coste
Actualmente existen una nueva generación de sensores de calidad del aire más pequeños, asequibles y fáciles de desplegar. Estos dispositivos, basados en tecnologías como sensores electroquímicos para gases o dispersión láser para partículas, permiten crear redes de monitorización mucho más densas.
Esta capacidad para el monitoreo hiperlocal es fundamental para identificar “puntos calientes” de contaminación que las estaciones de referencia no pueden detectar.
A pesar de estas bondades hay que reconocer sus limitaciones, y es que su precisión y selectividad son inferiores a las de los equipos de referencia y requieren una calibración y un mantenimiento a lo largo del tiempo para garantizar la fiabilidad de los datos.
Monitorización embarcada e IoT
Una de las innovaciones más prometedoras es la monitorización embarcada. Consiste en instalar sensores compactos en flotas de vehículos que recorren la ciudad de forma rutinaria, como autobuses, taxis o vehículos de servicios municipales.
Al aprovechar sus trayectos es posible generar mapas de contaminación dinámicos y en tiempo real de toda la trama urbana en lugar de depender de mediciones en puntos fijos.
Estos sistemas, conectados a través del Internet de las Cosas (IoT), envían sus datos a una plataforma central donde se analizan y visualizan. Esta visión dinámica y de alta resolución de la calidad del aire está transformando la gestión ambiental, permitiendo a las autoridades pasar de un enfoque reactivo a uno proactivo y basado en datos.
¿Cómo se puede controlar la contaminación del aire de forma continua y fiable?
Los ayuntamientos disponen de un conjunto de herramientas y estrategias para establecer un sistema de control de la contaminación robusto y fiable, que combine tecnología, regulación y participación ciudadana.
Los pasos para llevarlo a cabo serían los siguientes:
- Establecer un marco regulatorio claro: los gobiernos locales deben implementar y hacer cumplir normativas como las Zonas de Bajas Emisiones y otros estándares de emisiones para fuentes industriales y comerciales.
- Redes de monitoreo oficiales: la base del control son las estaciones de monitoreo fijas, que utilizan equipos de alta precisión para medir los contaminantes regulados con validez legal. Aunque costosas, son el estándar de referencia indispensable.
- Complementar con sensores de bajo coste para superar la limitación espacial de las estaciones fijas. Estos dispositivos permiten un monitoreo hiperlocal, identificando puntos calientes de contaminación en barrios o calles específicas que de otro modo pasarían desapercibidos. Esto permite a los ayuntamientos poder desplegar redes densas de control de la calidad del aire gracias a sensores más económicos. En ciudades pequeñas donde el presupuesto es más limitado, se puede comenzar con esta red de sensores de bajo coste, siempre que se calibren contra a las estaciones fijas de referencia de la red autonómica oficial.
- Monitorización embarcada (móvil). Una de las innovaciones más eficaces es instalar sensores en flotas de vehículos municipales que, al recorrer la ciudad, generen mapas de contaminación dinámicos y en tiempo real de toda la trama urbana, ofreciendo una visión mucho más completa que los puntos fijos.
- Inspección y control. Un último paso fundamental que permite asegurar el cumplimiento de las normativas y la efectividad de las políticas de calidad del aire establecidas.
La combinación de estas tecnologías y estrategias permitirá a las autoridades locales no solo cumplir con sus obligaciones legales de vigilancia, sino también obtener una imagen precisa y continua de la calidad del aire urbano.
Referencias:
https://www.who.int/es/news-room/fact-sheets/detail/ambient-(outdoor)-air-quality-and-health
https://www.nature.com/articles/s12276-020-0403-3
https://www.eca.europa.eu/ECAPublications/SR-2025-02/SR-2025-02_ES.pdf
https://www.20minutos.es/imagenes/salud/las-ciudades-mas-contaminadas-union-europea-5221810/
https://edumasterplus.com/descubre-como-el-big-data-puede-mejorar-la-calidad-del-aire/
https://climatetech.es/2025/09/25/inteligencia-artificial-contra-la-contaminacion/
https://arxiv.org/abs/2501.06007
https://www.zaragoza.es/sede/portal/medioambiente/calidad-aire/episodios-no2/
https://www.gob.mx/cms/uploads/attachment/file/195809/Estrategia_Nacional_Calidad_del_Aire.pdf
