Las emisiones tóxicas de aire de fuentes móviles en carretera son contribuyentes significativos a la degradación de la calidad del aire en centros urbanos y de alta densidad poblacional. Investigaciones lideradas por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) identificaron más de 1162 contaminantes del aire peligrosos (HAP) en los gases de escape y emisiones evaporativas de fuentes móviles en carretera. Sin embargo, menos del 70% de los contaminantes del aire peligrosos son monitoreados por las agencias reguladoras. Los HAP emitidos por fuentes móviles son conocidos como Tóxicos del Aire de Fuentes Móviles (MSAT). La EPA estima que aproximadamente la mitad del riesgo de cáncer y el 74% de los impactos en la salud no cancerígena de los tóxicos del aire se atribuyen a fuentes móviles. La cuantificación del riesgo asociado con la exposición a MSAT sigue siendo limitada hasta la fecha, y solo unos pocos MSAT tienen estándares de calidad del aire ambiental para proteger la salud y el bienestar humano. Este trabajo presenta una metodología novedosa y validada para cuantificar los innumerables riesgos para la salud asociados con la exposición a las emisiones móviles en carretera. Esta metodología se introduce en forma de un proceso de análisis en cadena, que puede ser empleado en proyectos de transporte existentes y nuevos. La nueva metodología propuesta integra resultados de tres tipos diferentes de modelos: modelos de inventario de emisiones de vehículos en carretera como MOVES e IVE, modelos de dispersión del aire como AERMOD y SCIPUFF, y modelos de estimación de riesgo para receptores humanos y ecológicos como el Protocolo de Evaluación de Riesgo para la Salud Humana de la EPA de EE. UU. de 2005 para Instalaciones de Combustión de Residuos Peligrosos. El resultado de este trabajo de investigación es una nueva metodología que proporciona a los reguladores y analistas de riesgo una mayor conciencia sobre los impactos en la salud de los MSAT. Un estudio de caso de Saint Paul, Minnesota, validó los resultados modelados de dispersión del aire contra datos monitoreados, y el acuerdo fue aceptable (es decir, las estimaciones estaban dentro de un factor de dos de las observaciones). Se evaluaron tres ubicaciones de alta población en el área de Saint Paul para el riesgo para la salud humana, con la observación de que en dos de estas ubicaciones, el Centro de Salud Saint Paul-Ramsey y el Edificio de Oficinas Anderson, el riesgo de cáncer calculado supera el nivel de riesgo objetivo de 1.0E-05 para el benzo(a)pireno. La metodología presentada en este documento permite a los reguladores, analistas de riesgo e ingenieros de calidad del aire estimar mejor el riesgo de cáncer y no cáncer de múltiples vías asociado con la exposición aguda y crónica a los MSAT. Además, este trabajo proporciona una ayuda basada en la ciencia a los responsables de la toma de decisiones políticas al considerar factores que afectan de manera más significativa la salud de la población y la ecología.