Pollution, density and low emission zones: European evidence

Abstract

Las zonas de bajas emisiones (LEZ, por sus siglas en inglés) se han consolidado como uno de los principales instrumentos de la política pública para combatir la contaminación del aire urbano en Europa. Sin embargo, la evidencia rigurosa sobre su eficacia y sus efectos espaciales sigue siendo limitada. Utilizando un conjunto de datos geoespacial de alta resolución que cubre celdas de 1 km² en 33 países europeos entre 2007 y 2022, estimamos que la adopción de las LEZ reduce la exposición a las partículas en suspensión con un diámetro de hasta 2,5 micras (PM2.5, por sus siglas en inglés) un 4 %, aproximadamente, dentro de las zonas designadas. Encontramos evidencia sólida de efectos indirectos positivos: la contaminación también disminuye en las áreas cercanas a los límites de estas zonas. No obstante, estos efectos promedio esconden una gran heterogeneidad: las reducciones se concentran en las ciudades más grandes y densas, así como en aquellas con zonas de tamaño medio en relación con la superficie urbana total. Por el contrario, en las ciudades y zonas más pequeñas no se observa ningún efecto significativo. Estos resultados sugieren que las LEZ generan beneficios ambientales a escala de toda la ciudad que van más allá de sus límites formales, lo que es coherente con la existencia de efectos de red y difusión tecnológica que superan los posibles efectos de desplazamiento. Para contextualizar estos resultados, estimamos la elasticidad entre contaminación y densidad en ciudades europeas utilizando variables instrumentales basadas en patrones históricos de asentamiento. Encontramos que un aumento del 1 % en la densidad de población incrementa la exposición a las PM2.5 un 6 %, aproximadamente la mitad de lo observado en ciudades de Estados Unidos. Interpretamos estos hallazgos mediante un modelo de equilibrio espacial que formaliza cómo las LEZ modifican la función de producción de contaminación en las ciudades monocéntricas. En conjunto, los resultados indican que las LEZ con niveles moderados de restricción, tal como se aplican habitualmente en Europa, generan reducciones agregadas de contaminación de aproximadamente el 1,8 % en el conjunto de la ciudad. En este proceso, predominan los efectos asociados al cambio modal del transporte y la renovación de la flota de vehículos, frente a los efectos del desplazamiento del tráfico.

Low emission zones (LEZs) have emerged as a primary policy instrument to combat urban air pollution in Europe, yet rigorous evidence on their effectiveness and spatial spillovers remains limited. Using a high-resolution geospatial panel dataset covering 1km grid cells across 33 European countries from 2007 to 2022, we estimate that LEZ adoption reduces PM2.5 exposure by approximately 4% within designated zones. We find robust evidence of positive spillovers: pollution also declines in areas adjacent to LEZ boundaries. These average effects mask substantial heterogeneity: reductions are concentrated in larger, denser cities and in cities with medium-sized zones relative to total urban area, while the smallest cities and zones show no detectable effect. These findings suggest LEZs generate city-wide environmental benefits extending beyond formal boundaries, consistent with network effects and technology spillovers dominating displacement mechanisms. To contextualize these results, we estimate the pollution-density elasticity for European cities using instrumental variables based on historical settlement patterns, finding that a 1% increase in population density raises PM2.5 exposure by 6% (approximately half the magnitude documented for US cities). We interpret our findings through a spatial equilibrium model that formalizes how LEZs alter the pollution production function in monocentric cities. Our results indicate that moderate-stringency LEZs, as typically implemented across Europe, deliver meaningful aggregate pollution reductions of approximately 1.8% city-wide, with modal shift complementarities and fleet renewal mechanisms dominating traffic displacement effects.