Realmente no creo que la difusión lo haga por ti. Nuestros pulmones funcionan debido a su gran área de superficie y, a menos que planee tener una ciudad en forma de cuenco (básicamente solo un agujero), no tendrá suficiente área de superficie para un intercambio de aire adecuado.

Los túneles son problemáticos si colapsan, pero con algunas precauciones simples, el riesgo de colapso es mínimo. Primero, haga sus túneles de aire lo más verticales posible. No se incline, no se incline, simplemente vaya directamente hacia abajo. De esa manera, si hay un terremoto, el peso sobre el túnel no lo derrumbará porque hay poco o ningún peso real presionando el túnel. En segundo lugar, cubra los túneles con hormigón. Si su sociedad no es tan avanzada, use cualquier cosa. Incluso resina o arcilla cocida, solo algo para evitar que la suciedad se caiga de las paredes y entre en el túnel. Si la ciudad está construida sobre un lecho rocoso, esto no es realmente un problema. Estos pozos se pueden excavar a la profundidad que necesite, por lo que su ciudad puede descender tan lejos como desee sin degradar demasiado la calidad del aire, siempre que tenga suficientes pozos.

Con varios pozos verticales grandes colocados por toda la ciudad, instale ventiladores. Instale algunos pozos con ventiladores que extraigan aire fresco hacia abajo, y algunos con ventiladores que expulsen el aire viejo hacia arriba y hacia afuera. Mantenga canarios alrededor de los ejes de corriente ascendente. La calidad del aire será peor allí, así que si las aves están bien, tú también deberías estarlo. Si las aves mueren, mueva las jaulas más lejos. Establecer barreras a las zonas de peligro en base a pruebas con aves. Todos los fans deberían estar alarmados. Si alguno deja de funcionar, sonará una fuerte alarma, advirtiendo a las personas que hay un problema y que deben buscar un mejor aire. También recomiendo monitores de CO2 y CO, muy parecidos a los que tenemos hoy. Estos deben instalarse alrededor de la ciudad y deben estar vinculados a un servidor central para que las personas puedan ser advertidas de que un área no es segura.

No contaría con plantas para oxigenar tu ciudad, pero si realmente quieres usarlas, tienes algunos ejemplos del mundo real para aprovechar. http://www.pbs.org/newshour/art/grow-plants-underground/ Por lo menos, podría tener una sala de plantas para emergencias, en caso de que los ventiladores se detengan o los ejes colapsen o algo así.

Haga que los pozos de aire sean lo suficientemente anchos (una ciudad en el fondo de un pozo cónico), y la ventilación sería el último de sus problemas. Haz los pozos lo suficientemente pequeños y obtendrás una trampa mortal en el nivel del sótano.
Además, el resultado depende de la composición y presión atmosférica, la temperatura, la temperatura subterránea, los vientos en la superficie, etc.

Así que, a menos que te guste mucho la física y las matemáticas, solo indica que los conductos de aire son lo suficientemente anchos (o no lo suficientemente anchos, si lo deseas) para sostener la ciudad.