A
b
s
t
r a c
t
M
ai k
oS
.A
r a sh ir o
P
r e cis
io n
of
M
e a s u r em
e nt
sw i
t
h
t
h
eU N
C
Pa s s
i
v eA
e r o s ol S
am p l
e r(
U
nd
e rth
ed ir e c
ti
o n of
D
a vi d
L
eit
h
)
T h
e
U N C
p
a s siv e a e r o s o
l
s am p l
e rm
e a s u r e sm
a ss c
o n c e nt
r at
io n s a n
d
siz
e
d i
st
ri b
uti
o n s of i
nd
o o r, o ut
d
o o r, a nd
o c c up
at
io n a
l p
a rt
ic u
la
t
em
at t
e r.T h is s
t
ud
y
a s s e s s ed
t
h
ep
r e cis
io n
of p
a s siv e
s am p l
e rm
e a s u r em
e nt
s u si
ng d
at
af
r om
d
up l i
c at
ep
ai
r s of
sa
m p l
e r st
h
at
w
e r ed
ep l
oy
ed i
n al
a rg
ef
i el d
st
ud
y
.P
a rt
ic
l
e c o u nt
a nd
si
z ed
at
aw
e r e u s ed
t
o c alc u
l
at
eP
M
2 5 a nd PM
i o c o n c e nt
r at
i
o n s.T
od
et
e rm i
n ep
r e cis
io n
,t
h
e c o n c e nt
r at
i
o n sm
e a s u r ed b
y
d
up
l i
c at
e s
am
p
l
e r sw
e r e c om
p
a r ed
t
o o n e a n ot
h
e r.R
e s ul
ts s
h
ow
ed
t
h
at
t
h i
ss a
m p l
e rp
r o vi d
e sm
a s s c o n c e ntr a
t
io n s o
f P
M
2 5 an
d
P
M
i oin
th
efi
el d w i
t
h
r ela
t
iv e s
t
a nd
a rd d
e vi
ati
o n sth
at
a
p p
r o a ch
ab
o ut
15
%
,w i
t
h g
r e at
e rp
r e cis
io n
a s s o cia
t
ed w i
th h i
g
h
e r c o n c e nt
r at
i
o n sV
a ri
ab i l i
t
y
b
et
w
e e nm
e a s u r em
e nt
sw
a s a s s o ci
at
ed w it
h
c o u nt
i
ng
st
ati
st
i
c s a nd w i
th
T
a
b l
e o
f C
o n
t
e n
t
s
C h
ap
t
e rI
:I
ntr o
du c
t
i
o n1
B
a ck
g
r o u nd
1
P
a rt
i
c ul
at
eM
at t
e
rSa
m
p
l in
g
M
eth
od
s3
U N C P
a s si
v eA
e r o s ol S
am p l
e r4
P
r e vi
ou
sP
a s si
v
eA
e r o s ol S
am
p l
e rR
e s e a r ch
6
A
c c u r a cy
7
P
r e ci
si
o n8
R
e s e a r ch O b
j
e ct
i
v e s1
0
C h
ap
t
e rI
I
:P
r e cis
io n
of
P
M M
e a s u r em
e nt
sw i
t
h
t
h
eU N
C P
a s si
v eA
e r o s ol S
am p l
e r1
1
I
nt
r od
u ct
i
o n1 1
M
eth
od
s12
R
e s ult
s13
C
o n clu s
io n s
16
C h
ap
t
e rI I I
:A d d i
t
i
o n al A
n al
y
si
s
of
R
e s ult
s1 7
C h
ap
t
e rI
V
:I
m
p l i
c at
io n
of
R
e s ul
t
s1
8
Re
f
e r e n c e s2 0
A p
p
e nd i
xA
:D
et
ai l
ed
M
et
h
od
s2 3
A p
p
en
d i
xB
:P
M M
a s sC
on
c e ntr a
ti
o nC
al
c ula
t
io n
P
a r am
et
e r s2 6
A p p
e nd i
xC
:C
om
p
a ri
s o nto
R J L
e eG
r o up
2
7
A
p p
e nd i
xD
:A
n al
y
si
s of
M
e sh C
ap
2 9
A
p
p
e nd i
xE
:C
o nt
e nt
s of D
at
aC D
3 1
L is
t
o
f
F i
g
u r e s
F
i
g
u r e1
.U N C
p
a s si
v e s am
p
le r
m
e a s u rin
g
1 8
x1 2 m m
F
i
g
u r e2
.Sc a n n
in
g
E le c
t
r o nM
i
c r o s c op
e(
S
E
M
)
i m
ag
e of
p
a rt
ic
l
e s o n c ol l
e ct
io n
s u rf
a c eF
i g
u r e3
.S
am p l
e r c o n c e nt
r at
i
o n(
|
J.g /m
)
v s. a v e r ag
e c o n c e nt
r at
i
o n(^
ig /m
)
f
o rP
M
2 5(
l
eft
)
a n
d
P
M
i o(
ri
g
h
t
)
F i
g
u re
4
.C
o ef fi
ci
en
t
of
v a ri
at
i
o n(
%
)
v s. a v e r ag
ec o
n c e nt
r at
i
o n(|
xg/
m
^)
f
o rP
M
2 5(
le
ft
)
an
d
P
M
i
o(
ri g h
t
)
F i g
u r e5
.R J L
e eG
r o up
r ep
o rte
d
s am p l
e r c o n c e nt
r at
i
o n(
|
jg /m 3
)
v s. c al
c ul
at
ed
s am p l
e rc o n c e n
t
r ati
o n(
|
ig /m 3
)
f
o rP
M
2 5(
le
ft
)
a nd
P
M
i o(
ri
g
h
t
)
F i g
u r e6
.C
um
ul
at
i
v ed i
st
ri b
ut
io n
v s.i
n v e r s ef
r a ct
io n a
l
op
e n a re
af
it
w i
th
a3
rd
o rd
e rp
ol y
n om i
al
Ch
a
p
t
e r
O
v e r v
i
e
w
C h
ap
t
e r1
p
r e s e nt
st
h
e n e ed
t
of
u rt
h
e ri
n v e st
i
g
at
et
h
ep
r e cis
io n
of m
e a s u r em
e nt
sm
ad
ew i
t
h
t
h
e
U N C p
a
ss
iv e a e r o s
o
l
s am p l
e ra
nd i
nt
r od
u
c e st
h
e ob
j
e ct
i
v e of
t
h
ew
o rk p
r e s e nt
ed i
ns u
b
s eq
ue
nt
ch
ap
t
e r s.C h
ap
t
e r2 p
r e s e nt
s at
e ch
n
ic a
l
n ot
ein
i
t
s
e nt
i
r et y t
h
at
w i l l b
e s ub m i
t t
ed
t
ot
h
eJ
o u r n al
of
A
e r o s ol
S
ci
e n c e.D
u et
ow
o rd
c o u nt
l i m i
t
at
i
o n s of
t
h
ej
o u r n al
,t
h
et
e ch
n
i
c al
n ot
e c o nt
ai
n s a sh
o rt
e n ed
v e r sio n
of
t
h
em
et
h
od
s a nd
r e s ul
t
s.T h
e r ef
o r e,
f
u
rt
h
e ra n a
l
y
si
s of
t
h
e r e s ul
t
si
sp
re
s e nt
ed i
nC h
ap
t
e r3
a nd
ad
et
ai le
d m
et
h
od
s s e ct
i
o ni
sp
r e s e nt
ed i
nA p p
e nd
i
xA
.I
m
p
l i
c at
i
o n s of
t
h i
sw
o rk
c a nb
ef
o u nd i
nC h
ap
t
e r4
.C
om
p
a ri
s o n of
t
h
ec a
l
c ul
at
ed m
a s s c o n c e nt
r at
i
o n sw i
t
h
t
h
eR J
L
e eG
r o up
c o n ce
nt
r at
i
o n si
sp
r e s e nt
ed i
nC h
a
p
t
e r
I
:
I
n
t
r o
d
u
c
t
i
o
n
B
a c
k
g
r o u
n
d
B y
t
h
e e nd
of
t
h
e ni
n et
e e nt
h
c e nt
u ry
,t
h
ei
nd
u st
ri
al
r e v ol
ut
i
o nh
ad b
r o ug
h
t
v a st
e c o n o
m i
cg
r ow
t
h
a nd
af f l
u e n c et
om
a ny
ci
t
i
e si
nt
h
eU S
.W
h i l
eth
e s ei
nd
u st
ri
al
cit
i
e sb
e n ef i
t t
ed
e c o n om i
c al l
y
f
r om
t
h
ei
nf l
u x of l
ab
o r e r s a nd f
a ct
o ri
e s a nd i
n c r e a s ed
m
a n uf
a ct
u ri
ng
,t
h i
sg
r ow
th
c a u s ed h
a z
y
sk i
e s a nd p
ol l
ut
i
o nf
r om i
n c r e a s ed
c o al b
u rn
i
ng
a nd
i
nd
u st
ri
al p
r o c e s s e s,w h i
ch
ad d
ed
a n ew
c om p l
e xit
y
t
oth
eb
u rd
e n of d
om
e st
i
c c o al
us
e.T
h
u s,t
h
ei
nd
u st
ri
al
r e v ol
ut
i
o nd i d
n ot
m
a rk
t
h
eb i
rt
h
of
ai
rp
ol l
ut
i
o n ,b
ut
i
t
b
r o ug
h
t
th
ep
r ob l
em
of
p
a rt
i
c ul
at
em
at t
e r a nd i
t
s r el
at
ed h
e al
t
h
a nd
e n vi
r o nm
e nt
al
c o n c e rn
sto
t
h
ea
t t
e nt
i
o n of
e a rl
y
e n vi
r o nm
e nta
l i
sts
(
B
a ch
m
a nn
2
0
0
7
)
.P
a rt
i
cu
l
at e
m
at
t
e r(
P
M )
i
sd
efi
n ed
a s s ol i d p
a rti
cl
e s o rl i q
ui d d
r op
l
ets
t
h
at
c a n v a ry
i
ns
i
z e, sh
ap
e, a nd
c om
p
o si
t
i
o n .P
a rti
c ul
at
e s c a nb
e r el
e a s ed i
nt
ot
h
e ai
rd i
r e ct
l
y
f
r om
s
t
at
i
o n a ry
a nd m
ob i l
e s o u r c e s o r c a nb
ef
o rm
ed i
nt
h
e at
m
o sp
h
e r eth
r o ug
h
g
a sp
h
a s er e a c
t
i
o n s.T h
ed
eg
r e eto
w h i
ch p
a rt
i
c ul
a
t
em
at t
e ri
s a n e n vi
r on
m
e nt
al
o rh
e alt
h
c o n c e r nd
ep
e nd
s o ni
t
sp
r op
e rt
i
e s.F
o r e x am
p
l
e,t
h
e si
z e of
ap
a rti
cl
ed
et
e rm i
n e si
t
s up
t
ak
e a nd
d
ep
o si
t
i
o ni
nt
h
el
u ng
s,w i
th l
a rg
e rp
a rt
i
cl
e si m
p
a ct
i
ng
i
nt
h
el
a rg
e r ai
rw
ay
s a nd
sm
al l
e rp
a rt
i
c
l
e
sd
ep
o sit
i
ng d
e ep
e ri
nt
h
el
u ng
s(
H i
nd
s19 9 9
)
.T h
el
o c at
i
o nw h
e r ep
a rt
i
cl
e s c ol l
e ct
i
nt
h
el
u ng
s af f
e ct
sh
e al
t
h
c o n s eq
u e n c e s, a nd
t
h
e c om
p
o si
t
i
o n of
t
h
ed
ep
o si
te
d
p
a rt
i
cl
e s el i
ci
t
sd i f f
e r e nt
b
od i l
y
r e sp
on
s e s.P
ub l i
ci
nt
e r e st
i
np
a rt
i
c ul
at
e sh
a sd
e v el
op
ed
o v e rt
i m
e a nd w
a sm
a rk
ed b
y
n ota
b l
ee v e n
t
s of
e xtr e
m
ef
og
o rh
a z eb
ot
h i
nt
h
eU
.S.
a nd E
u r op
eI
n1
9
3 0
, at
em
p
e r at
u r ei
n v e r si
o nr e s u
h
ed i
n af
o u r-d
ay
ai
rp
ol l
ut
i
o n ep i
so
d
ei
nt
h
eM
e u s eV
al l
ey
of B
el g i
um
th
at
c a u s ed 6 0
d
e at
h
s(
N
em
e ry
et
al
.2 0 0 1
)
.D
o n o r a,P
e n n sc a u s e
d
em i
s sio n s
f
r om
as
ul f
u ric
a ci d
p
l
a nt
a nd l
o c al
zin c a n
d
st
e el
sm
elt
e r sto
c ol l
e ct
i
nt
h
el
ow le v e
l
at
m
o sp
h
e r e.T
w
e nt
y
p
e op
le
d ie
d i
nt
h
eD
o n o r ain c
i d
e nt
, a n
d
ap p
r o xi m
at
el
y 6
,0 0 0
p
e op
le
e xp
e ri
en
c ed
r e sp
i
r ato ry
p
r ob le
m
s c a u s ed b
y t
h
e a c c um
ul
at
io n
of
P
M
a nd S O
xi
nt
h
ef
og
(
B
a ch
m
a n n2 0 0 7
)
.T h
e
d
e ad l i
e st
of
al l
r ep
o rt
ed
ai
rp
ol l
ut
io
n e v e nt
sw
a st
h
eG
r e at
L
o nd
o nS m
og
of
19
5 2
,w h i
ch k i l l
ed
ap
p
r o xi m
ate
l
y
4
,0 0 0
p
e op l
ein
a o n e-
w
e ek p
e rio
d
.T
h
eh
e a vy
f
og
t
h
at
s et tl
ed
o v e rt
h
e ci
t y
l
ed
to
a ni
n c r e a s e of
2
0 0
-3 0
0
% i
nm
o rt
al i
t
y
(
V
a rd
o ul
ak i
s2 0 10
)
.E
a ch
s ub
s eq
u e nt
e v e nt
in c r e a s e
d
p
ub l i
c c o n c e r n a nd
s ol i d i fi
ed
t
h
eb
el ie
f
t
h
at
air
p
ol l
uti
o n af f
e ct
sh
e al
t
h
.F i
n al l
y
i
n1 9
7
1
,
t
h
en
ew l
y
-
f
o rm
ed U
nit
ed S
ta
t
e sE
n vi
r o nm
e nt
al
Pr o
te c
ti
o nA g
e n cy
(
U
.S
.E PA
)
ut
i l i
z ed
r e s ult
sf
r om B
rit
i
sh
r e s e a r ch
a nd d
e v elo
p
ed
th
efi
r st
N
at
i
o n al A
m
b i
e nt
A i
rQ
u al i
t
y S
ta n
d
a rd
s(
N A A
Q
S
)
f
o rP
M
a nd SO
2to
p
r ot
e ct
h
um
a nh
e al
th
a n
d
t
h
e e n vir o n
m
e nt
(
B
a chm
a n n2 0 0
7
)
.T
h
e o ri
g
i
n al N A A
Q
S
f
o rp
a rt
i
c ula
t
e s r eg
ula
t
ed
to
t
al
s u s
p
e nd
ed
p
a rt
i
cl
e s(
T SP
)
b y m
a s s c o n c e ntr a
t
io n
.E
v e nt
u al l
y
,th
eE P A
cl
a s si fi
ed
p
a rt
i
c ul
ate
m
at t
e rb
y
siz e
b
a s ed
o n r e s e a r ch i
nd ic a
t
i
ng t
h
at
p
a rt
i
cle s
iz e a
f f
e ct
sh
e al
th
.P
M
2 5w
a sd
efi
n
ed
a st
h
em
a s s c o n c e ntr a
t
io n
of p
a rt
ic
l
e sh
a vin
g
a n a e r od
y
na
m i
cd i
am
ete r
l
e s st
h
a n2
.5
^
im
an
d P
M
i o a sth
em
a s s c o n c e nt
r ati
o n of
p
a rti
cle s
h
a vi
ng
a n a e r od
y
n am ic
d ia
m
et
e rl
e s st
h
a n10
i
im
.S i
n c eth
e s e e a rl
y
stu
d i
e s of m
aj
o rp
ol l
ut
io n
e v e nt
s, r e s e a r ch
e r sh
a v e sh
ow
n a cle a r e r
l i
nk b
et
w
e e n e xp
o s u r et
op
a rti
c ula
t
em
at
t
e r an
d
ad
v e r s eh
e alt
h
ef f
e ct
s(
D
o ck
e ry
et
al
.1
9 9 3
,S
ch w
a rtz
et
al
.1 9 9 3
,
Sa
m
et
et
al
.2 0 0 0
)
.T h
e s e v e ri
t y
of
ad
v e r s e ef f
e ct
s r a ng
e sf
r om
a s
t
hm
at
ic e
p
i
s od
e st
h
at
r e s ul
t
f
r om
a c ute
e xp
o s u r et
om
o rt
al it
y
a s s o ci
at
ed w i
th l
un
g
c a n c e ra n
d
c a rd i
op
ulm
o n a ry
d is e a s e
(
D
o ck
e ry
et
al
.1 9
9 3
S
t
ud
y
co nd
u ct
ed b
y
D
o ck
ery
et
al
.(
1
9 9 3
)
f
o u nd
a n ad
j
u st
ed
m
ort
al i
t
y
r at
e r at
i
o of 1
.2 6
w
h
e nt
h
em
o st p
ol l
ut
ed
of
t
h
e ci
t
i
e sw
a s c om
p
a r ed
t
ot
h
el
e a st
p
ol l
ut
ed
of
t
h
e cit
i
e s.I
n ad d i
t
i
o nt
oh
e alt
h
ef f
e ct
s,p
a rt
i
c ul
at
em
at t
e r c a nh
a v ed
et
ri m
e nt
al
e n vi
r o nm
e nt
al
e
ff
e ct
sth
at
i
n cl
ud
e r ed
u c ed
vi
si b i l i
t
y
, a e st
h
et
i
cd
am
ag
e, a nd
ad
v e r s e e c ol
og i
c al i m p
a ct
(
R
od
ri
g
u e s et
al
.19 9 6
,G
r a nt
z et
al
.2
0 0
3
,H y
sl
op
et
al
.2
0
0
9
)
.T h
e r ef
o r e,th
eE P A
h
a sd
e si
g
n at
ed p
ri
m
a ry
a nd
s e c o nd
a ry
st
a nd
a rd
sf
o rp
a rt
i
c ul
at
em
at t
e r.T h
ei
nt
e nt
of
p
ri m
a ry
s
t
an
d
a rd
si
st
op
r ot
e ct p
ub l i
ch
e al
t
h
,i
n cl
ud i
ng
th
eh
e al
th
of
s e n sit
i
v ep
op
ul
at
i
o n s s u ch
a sc
h i l d
r e n , a sth
m
at
i
c s, a nd
t
h
e el d
e rl
y
.T h
e ai m
of
s e c o nd
a ry
st
a nd
a rd
si
st
op
r ot
e ct
p
ub l i
cw
el f
a r e,i
n cl
ud i
ng
p
r ot
e cti
o n ag
ai
n st
d
e c r e a s ed
vi
si b i l i
t y
a nd d
am
ag
et
o c r op
s, v eg
et
at
i
o n,w i l d l i f
e, a nd b
u
i l d i
ng
sT
h
e c u r r e nt
2 4
-
h
o i i rN A A
Q
S f
o rp
a rt
i
c ul
at
em
at t
e ri
s3 5 \
ig
/m
^f
o rP
M
2 5 a nd 15
0
n g
/m
^f
o rP
M
i o(
4 0 C
F R P
a rt
5 0
)
Pa r
t
i
c u
l
a
t
e
M
a
t
t
e r
Sa
m
p l i
n
g M
e
t
h
o
d
s
T
o e n s u r et
h
at
st
a nd
a rd
s a r em
et
, a c c u r at
e a nd
p
r e ci
s e ai
r s am p l i
ng i
s n e c e s s a ry
.P
a rt
i
c ul
at
em
at t
e r c a nb
e s am p l
ed
u si
ng
a ct
i
v e o rp
a s si
v em
e
t
h
od
s.A
ct
i
v e s am p l i
ng m
et
h
od
su
t
i l i
z e ap
um
p
t
o c ol l
e ct
ai
rw i
t
h
t
h
e en t
r ain
ed
p
a rt
i
cl
e s,w h
e r e a sp
a s si
v e s eim
p
l
e r s c ol l
e ct
p
a rt
i
cl
e sw i
t
h
o ut
t
h
e u s e of
e xt
e r n al
e n e rg y
s o u r c e s.B
ot
h m
eth
od
sh
a v e ad
v a nt
ag
e s a nd
d i
s ad
v a nt
ag
e s.A
ct
i
v e s am
p
l
e r s c a ng
i
v e a c c u r at
e r e s ul
t
sw
i
t
h l
ow
u n c e rt
ai
nt y
b
ut
a r ee x
p
e n si
v e, r eq
ui
r e c o nt
i
n u o us
p
ow
e r, a nd h
a v eh i g h
op
e r at
i
o
n al
a nd m
ai
nt
e n a n c e c o st
s(
A
s s a el
et
al
.2 0 10
)
.P
a s si
v e s am p l
e r sm
ay p
r o vi d
e c om
p
a r ab l
e r e s ul
t
sw i
t
h
o ut
ap
ow
e rs u
p p l
y
a nd
at
al
ow
e r c o st
b
ut
h
a v eh i gh
e ru
n c e rt
ai
nt
y
a nd
c a nn
ot
p
r o vi d
e r e al
-t
i
m
em
e a s u r em
e nt
s.A
ct
i
v e s am
p l i
ng i
st
h
e c om m
o nm
et
h
od f
o r s am
p
l i
ng
am
b i
e nt
ai
r a nd m
e a s u ri
ng
o c c u
p
at
i
o n al
e xp
o s u r e.H
o
w
e
v e r,
a
ct
i
v e s am p l
e rm
e a s u r em
e nt
sm
ay
n ot
r ep
r e s e nt t
r u ee x
p
o s u r e.T
h
e e xp
e n s e of
a cti
v em
o nit
o r s an
d
t
h
ei
rp
ow
e r r eq
ui
r em
e nt
sm
ay
Um i
t t
h
en u
m b
e r of d
ep
l
oy
ed
s am
p
l
e r s a nd
t
h
ei
rp
l
a c em
e nt
,t
h
u sp
r e v e nt
i
ng
a ct
i
v e s am
p
l
e r sf
r om
p
r o vi di
ng
r ep
r e se
nt
at
i
v e am b i
e nt
e xp
o s u r em
e a s u r em
e nt
s o v e r al
a rg
e a r e a.N
oi
sy
,
h
e a vy
, o rb
ul k
y
s am p l i
ng p
um
p
sw
o r nb y w
o rk
e r s c an
i
nf l
u e n c e o rl i
m
i
t
b
eh
a vi
o rd
u ri
ng
t
h
e s am p l i
ng
p
e ri
od
;
s u ch
r e st
ri
ct
i
v eb
eh
a vi
o r s c an
af f
e ct
m
e a s u r em
e nt
s of
o c c up
ati
o n al
e xp
o s u r e a nd
i
nt
r od
u c eb i
a s(W
i
e n e r a nd R
od
e s2 0 0 1
)
.U N C P
a s s
i
v e
A
e r o s o
l
S
a
m
p l
e r
R
e c og
ni
zi
ng t
h
el i m i
t
at
i
o ns
of
e xi
st
i
ng
s am
p
l i
ng m
et
h
od
s,W
ag
n e r a nd L
ei
t
h
(
2 0 0 1
a)
d
e v el
op
ed
t
h
eU N C p
a s si
v e a e r o s ol
s am p l
e r(
R J L
e eG
r o up
,
M
o n r o e vi l l
e,P
A
)
t
om
e a s u r ep
a rt
i
cl
e c o n c e nt
r at
i
o n s a nd
si
z ed i
st
ri b
ut
i
o n si
n am
b i
e nt
,i
nd
o o r, a nd
o c c up
at
i
o n al
s et t
i
ng
s.T h i
s s am
p
l
e rm
e a s u r e s aw i d
e r a ng
e of
c o n c e nt
r at
i
o n s a nd
p
a rt
i
cl
e si
z e si
n cl
ud i
ng
c o a r s e,
fi
n e, a nd
ul
t
r afi
n ep
a rt
i
cl
e s,y
et
i
sl i
g
h
t
w
ei
g
ht
,i
n e xp
e n si
v e, a nd
e a sy
t
od
ep l
oy
(W
ag
n e r a nd
L
ei
t
h 2 0 0 1b
,L
ei
t
h
et
al
.2 0 0 7
,
N
a sh
a nd L
ei
t
h 2 0 10
)
.T h
e s am
p
l
e r,p
i
ct
u r ed i
nF
i
g
u r e1
,c o n s
i
st
s of
an
a rm
u
l
a r st
ai
n
l
e s s st
e el
c ap
w i
t
h
am
e sh
t
op
h
el d i
nt
op l
a c ew i
t
h
s c r ew
s o nt
op
o
f
a nSE
M
st
ub
o ut
f
it
t
ed w i
th
a s ub
st
r at
ef
o rp
a rt
i
cl
e c ol l
e ct
i
o n.T
h
e s am p l
e r si
t
si
n ap
l
a st
i
cS
E
M
st
ub h
ol d
e rw i
t
h
a c o v e rt
h
at
i
s r em
o v ed
at t
h
eb
eg i
n ni
ng
of
a n e xp
o s u r ep
e ri
od
a nd
h
old
e r co v e rs u
b
st
r at
ea n n u
l
a rm
esh
c ap
SE M
stub
•
^
{
•P
*S E M
st
ub h
ol d
e rs c r e
w
sF i g
u r e1
U N C p
a s si
v e s am p
l
e rm
e a s u ri
ng 1
8
x1 2 m m
A
e r o s ol
p
a rt
i
cl
e sp
a s siv e
l
y
d
ep
o sit
o nt
ot
h
e s am p l
e r s ub
st
r ate
th
r o ugh
g
r a vit
ati
o n al
s e
t
t
l i
ng
,d i f f
u sio n
, a nd i
n e rt
ia
.P
a rti
cle s c o
l l
e ct
ed
o nt
h
e s ub
st
r at
e a r ei m
ag
ed
u sin
g
as c a n n
in
g
el
e ct
r o nm ic r o s c o
p
e(
SE
M
)
o r a n op t
i
c al m i
c r o s c op
et
ob
e c o u nte
d
a nd
si
z ed
(W
ag
n e r a nd
L
ei
t
h
2 0
0
1
a,A
s s a el
et
al
.2 0 10
)
.F i
g
u r e2
sh
ow
s a s am
p
l
em ic r o s c o
p
ei m
ag
e of
a s a
m p l
e r s ub
st
r at
e; t
h
ep
a rti
cl
e s a nd
t
h
ep
o r e sp
re
s e nt
i
nt
h
e s ub
st
r at
e c a nb
e cl
e a rl y
s e e n at
t
h
e s et
m
ag
ni f
i c at
io n
.T
h
ep
a rt
i
cle c o u n
t
a nd
siz e o
b
t
ain e
d f
r om
t
h
eg
e n e r at
ed i m
ag
e s a r eu s e
d
t
o c al
c ul
at
et
h
ef l
u x of
t
h
ep
a rt
i
cle s
t
ot
h
e s ub
st
r at
e.Su
b
s eq
u e nt
l
y
,
t
h
r o ug
h
u s e of
d
ep
o si
t
i
o n v el
o ci
t
y
m
od
el
s,t
h
efl
u x c a nb
e u s ed
t
o c al
c ul
at
et
h
e a v e r ag
ep
a rt
i
cl
ec o n c e n
t
r at
i
o ni
nt
h
e air
d
u ri
ng
t
h
e s am p l i
ng
p
e ri
od
(W
ag
n e r a nd L
eit
h 2 0 0 1a
,N
a sh
a nd L
ei
t
h
F
ig
u r e2
.S
c a n ni
ng
E l
e ct
r o nM
i
c r o s c op
e(
SE
M
)
i m
ag
e of
p
a rti
cl
e s o n c ol l
e ct
i
o n s u rf
a c eB
e c a u s e of
t
h
ei
rl
ow
c o st
a nd p
o rt
ab i l i
t
y
,p
a s si
v e s am p l
e r s c a nb
ed
ep
l
oy
ed i
nl
a rg
en u
m b
e r st
oi
n v e st
i
g
at
et
h
e sp
at
i
al
a nd
t
em
p
o r al
v a ri
ab i l i
t
y
of p
a rt
i
cl
e c o n c e nt
r at
i
o n a nd
c o
m p
o si
t
i
o n(W
ag
n e r a nd L
ei
t
h 2 0 0 1
a,L
ag
ud
u et
al
.2 0 1 1
,
K
um
a r et
al
.2
0 1 1
)
.W
i
t
h
t
h
ec o
m m
e r ci
al
a v ai l
ab i l i
t
y
of
t
h
ep
a s si
v e s am
p
l
e r a nd i
t
si
n c r e a s ed p
op
ul
a ri
t
y
a s a n am b i
e nt
s a
m p l
e r,p
e
rf
o rm
an
c ed
at
af
o rt
h
ep
a s si
v e s am
p
l
e r a r e e s s e nt
i
al
.P
r e v
i
o u s
P
a
s
s
i
v e
A
e r
o
s o
l S
a
m
p l
e r
R
e s e a r c
h
B
e c a u s et
h
ep
a s si
v e s am
p
l
e ri
s c ap
ab l
e of
s am
p
l i
ng
i
nd
o o r, o ut
d
o o r, a nd
o c c up
at
i
o n al
p
a rt
i
c ul
ate s
,i
t
h
a sb
e e nte s
t
ed i
n a v a ri
et y
of
s et t
i
ng
sf
o rp
r e ci
si
o n a nd
a cc
u r a cy
.E
a ch
st
ud y
u s
i
ng
t
h
e s am
p
l
e rh
ad d i f f
e r e nt
s am
p
l i
ng
c o nd i
t
i
o n s a nd
ob
j
e ct
i
v e s, a n
d p
r o vi d
e s ad i f f
e r e nt
A
c c u r a c
y
A
c c u r a cy
h
as
b
e e nd
ef i
n ed b y
t
h
eU
.S
.
E P A
a s "t
h
ed
eg
r e e of
ag
r e em
e nt
b
et
w
e e n a no
b
s e r v ed
v al
u e a nd
an
a c c ep
t
ed
r ef
e r e n c e v alu e
. "T
h is
d
ef in
i
t
i
o ni
n cl
ud
e s "a c om b i
n at
i
o n of
r a n
d
om
e r r o r(
i
m
p
r e ci
si
o n)
a nd
sy
st
em
at
ic e r r o r
(
b i
a s)
c om
p
o n e nt
sw h i
ch
a r ed
u et
os a
m
p
l i
ng
a nd
a n al
y t
ic a
l
op
e r at
i
o n s"(
4 0 C F R
P
a rt
5 8 A p p
e nd i
xA
)
.T
ot
e st
a c c u r a cy
,in v e s
t
i g
at
o r sh
a v e c om
p
a r ed
t
h
em
e a s u r em
e nt
s of
t
h
ep
a s si
v e s am
p
le r
ag
ai
n st
v a ri
o u sr e
f
e r e n c em
et
h
od
s.W
h
e nf
i r st
d
e v elo
p
ed
,W
ag
n e r a nd L
e
i
t
h
(
2 0 0 1b
,2 0 0 1c
)
t
e st
ed
t
h
ep
a s siv e s a
m p l
e ra
g
ai
n st a
nA
nd
e r s e n ei g h
t
-st
ag
e c a s c ad
ei m
p
a ct
o r.T h
ep
a s siv e
sa
m p l
e rd
em
o n st
r at
ed
r e a s o n ab l
e ag
r e em
e nt
w i
t
h
t
h
ei m
p
a ct
o ri
nw i
nd
t
u n n el
e xp
e ri m
e nt
s a nd
p
r o vi d
ed
m
a s s c o n c e nt
r at
i
o nm
e a s u r em
e nt
si
n a n o c c up
at
io n a
l
s et t
in
g
t
h
at
c o r r el
at
ed w
el l
w i
t
h
t
h
o s e of
t
h
ei
m
p
a ct
o rw i
t
h R
^=
0
.8 0
a nd 0
.9 3 f
o rPM
2 5 a nd P
M
i o(W
ag
n e r a nd
L
ei
t
h
2 0 0
1
b
,c)
.O
t
h
e r r e s e a r ch
e r sh
a ve
s up p
o rt
e
d
W
ag
n e r 's r e s u
l
t
sb y
c om p
a
rin
g
t
h
e a c
c u r a cy
of
t
h
ep
a s siv e
s am
p
l
e rm
e a s u r em
e nt
sw i
t
h
ot
h
e r r ef
e r e n c em
et
h
od
s.I
n a ch
am b
e r st
ud
y
,W
h i
t
eh
e ad
a n
d L
ei
t
h
(
2 0 0 8
)
t
e st
ed
t
h
e s am
p
l
e
r ag
ain
s
t
ad i
ch
o
t
om
o u s s am p l
e r a nd
a n a e r od
y
n am i
cp
a rt
ic
l
e si
z e r(
A P S
)
a nd
sh
ow
ed
t
h
at t
h
em
e a s u r em
e nt
sm
ad
eb
y
t
h
ep
a s si
v e s am
p
l
e r "w
e r em
o r e v a ria
b l
et
h
an
t
h
o s e of
t
h
e a ct
i
v ei
n st
r um
e nt
s,
b
ut
g
e n e r al l
y t
r a ck
ed
"s
iz e
d i
st
ri b
ut
i
o na
nd m
a ss
c o n c e nt
r at
i
o nm
e a s u r em
e nt
sm
a
d
eb y
t
h
e r ef
e r e n c e s am p l
e r s.A b
e st
f
it
l i
n eb
et
w
e e nt
h
ep
a s siv e s a
m
p
le r c o n c e n
t
r at
i
o n a nd
a ct
iv e s a
m
p
l
e r a v e r ag
e c o n c e nt
r at
i
o nh
ad
a nR
^ v al
u e of 0
.6 7
(
W
h i
t
eh
e ad
a nd
L
ei
t
h 2 0 0 8
)
.F
o r am
b i
e
nt
c o nd i
t
i
o n sin
s e v e r al
ci
t
i
e s,
L
ei
t
h
et
al
.(
2 0 0 7
)
t
e st
ed
t
h
e a c c u r a cy
of
t
h
ep
a s si
v e s am
p
l
e rf
o r c o a r s e a e r o s ol m
e a s u r em
e nt
sw i
t
h
c ol l
o c at
ed F
ed
e r al R
ef
e r e n c eM
et
h
od
f
r om
<
1 0 |
ig/ m
^t
o~
4
0
|
ag
/
m
^w
e r ew i
t
h i
n~
1
st
an
d
a rd d
e vi
at
i
o n of
c o n c e nt
r at
i
o n sm
e a s u r ed
w i
t
h
th
eF R
M
s am
p
le r s
.A
nR
^v a
lu e o
f 0
.9 5 w
a sf
o u nd f
o r ab
e st
f
it
l i
n eb
et
w
e e nF R
M
c o n c e n
t
r at
io n s a n
d p
a s siv e
s am p l
e r c o n c e nt
r at
i
o n sw i
t
h
a ni
nte r c e
p
t
n ot
si
g
ni fi
c a nt
l
y
d i ff
e r e nt
fr
o
m
z e r oa
nd
a slo
p
e n ot
si g
ni fi
c a nt
l y d i f f
e r e nt
f
r om
u ni
t y
(
L
ei
t
h
et
al
.2 0 0 7
)
.B
e c a u s e e n vir o r
m
i e nt
al f
a ct
o r s a r eh
a rd
e rt
o c o ntr o
l in
am b i
e nt
c o nd i
t
i
o n s,O
t
t
et
al
.(
2 0 0 8
a)
d
e v el
op
ed
a sh
el
t
e rf
o rt
h
ep
a s siv e
s am
p
l
e rt
op
r ot
e ct
i
t
f
r om
p
r e ci p i
t
at
i
o n a nd
e
l i m i
n ate
t
h
e n e ed
t
o a c c o un
t
f
o rw i
nd
ef f
e ct
s.I
nt
h
ein
i
t
ia
l d
e v el
op
m
e nt
of
t
h
e sh
el
t
e r,w i
nd
tu n n e
l
t
e st
sd
em
o n st
r at
ed
t
h
at t
h
e r at
i
o of
P
M
i o-2 5m
e a s u r ed w i
t
h
t
h
ep
a s siv e s a
m
p
l
e rt
ot
h
at
m
e a s u r ed b
y
a r ef
e r e n c e s am
p
le r
w
a s1
.0 4 i
nt
h
el
ab
a nd
1
.2 9 i
nt
h
ef
i el d
;
b
ot
h
v al
u e s a r ec
l
o s et
ot
h
e
i d
e al
r at
i
o of 1
.0
(
O
t t
et
al
.2 0 0 8
a)
.I
nf
u rt
h
e r st
ud ie s u s
i
ng t
h
e s am p l
e r sh
el
t
e r,O
t t
et
al
.(
2 0
0
8b
,c
)
f
o u nd
t
h
at t
h
e s am p l
e r sh
ow
s a "s
t
r o ng
c o r r el
at
i
o n"(
R
=
0
.9 7
)
t
o ad ic
h
ot
om
o u s s am p l
e rin
am b i
e nt
c o nd i
t
i
o n sw h
e nm
e a s u ri
ng
P
M
10-2 5 a nd i
s c ap
ab le
of
c a
p t
u rin
g
th
e sp
at
i
al
v a ria
t
io n
of
P
M
in
t
h
efi
el d
.A
s s a el
et
al
.(
2 0 1 0
)
, u si
ng
t
h
ei
r ow
n o ut
d
o o r sh
elt
e rd
e si
g
n,
f
o u nd
"v e r
y g
o od
[
ag
r e em
e nt
]
w i
t
h
a n o v e r al l
u n c e rt
ai
nt
y
of
ab
o ut
±
10
^
ig /m
^"b
et
w
e e nt
h
ep
a
s si
v e a nd
a ct
i
v es
a
m p l
e r s.D
ep l
oy
ed i
nt
h
efi
e
l d
,t
h
ep
a s siv
e
s am p l
e rs
"a
g
r e e[
d
]
v er
y w
e
l l
"w i
t
h
t
h
ea
ct
i
v eP
M
m
o ni
t
o rin
g
st
ati
o n sin
T
h
e s s alo n
i k i
,G
r e e c e a nd w
e r e ab l
et
od
et
e ct
h i g h
c o n c e nt
r at
i
o n sn e a r
i
nd
u st
ri
al
a r e a s(
A
s s a el 2 0 10
)
.P
r e c
i
s
i
o n
P
r e ci
si
o nh
as
b
ee
nd
efi
n ed b
y t
h
eU
.S
.E P A
a
s "a
m
e a s u r em
e nt
of m
ut
u al
ag
r e em
e nt
a
m
o ng i
nd i
vi d
u al
m
e a s u r em
e nts o
f
t
h
e s am
ep
r op
e rt y
u s u al l
y
u nd
e rp
r e s c ri b
ed
si m i l
a rc o n
d i
t
i
o n s, e xp
r e s s ed g
e n e r al l
y
in
te r
m
s of
t
h
e st
a nd
a rd d
e vi
at
i
o n"
(
4 0 C F R
P
a rt
5 8
A pp
e nd i
xA
)
.A l
t
h
o ug
h
st
ud i
e s o n a c c u r a cy h
a v e sh
ow
n
g
o od
ag
r e em
e nt
b
et
w
e e nth
ep
a s si
v e s am
p l
e r a nd F R
M
m
e a s u r em
e nt
s,t
h
ep
r e ci
si
o n of
t
h
e s am
p
l
e ri
s n ot
u nd
e r st
o od
a sf
ul l
y
.E
xi
st
i
ng
st
ud i
e sh
a v e a n al
y
z ed p
r e ci
s
i
o nb
y
d
ep l
oy
i
ng
r ep
l i
c at
e s am
p
l
e r s an
d
c o
m
p
a ri
ng
m
e a s u r em
e nt
s.T h
e c o ef f
i ci
e nt
of
v a ri
at
i
o n(
C V
)
b
et
w
e en
s am
p
l
e rm
e a s u r em
e nt
sh
a sb
e e n u s ed
a s am
e a s u r e of
p
r e ci
si
o ni
nm
a ny
st
ud
i
e s,w h i
l
e ot
h
e r st
ud
i
e sh
a v e a n al
y
z ed
t
h
el
e v el
of
ag
r e em
e nt
b
et
w
e e n r ep
l i
c ate
m
e a s u r em
e nt
s(W
ag
n e r an
d
L
ei
t
h
2
0 0 1b
,2 0
0 1
c,O
t t
e
t
al
.2 0
0
8
a,W
h i
te
h
e ad
a nd
L
ei
t
h 2 0 0 8
,L
ag
ud
u et
al
.2 0 1
1
)
.I
nw i
nd
t
u nn
el
s
t
ud i
e
s,W
ag
n e r a nd L
ei
t
h
(
2 0 0 1b
)
r ep
o
rt
ed l
o
g
-
b
a s ed C V
s of 18
.
1%
a n
d 3 2
.2
%
f
o rP
M
2 5 a nd P
M
i o.T h
ey
f
o u nd
n o st
at
i
st
i
c al l
y
si g
ni f
i c an
t
d
ep
e nd
e
n c eo
f
C V
pM
2 5 a nd C V
pm
i o on
w i
n
d
sp
e ed
, r el
at
i
v eh
u
m i d i
t
y
, an
d
c on
c en tr a
t
i
on
,b
u t
at t
ri b
ut
ed
d i ff
e r e n c e si
nm
e a s u r em
e nt
st
o sl i gh
t
d i f f
e r e n c e sb
et
w
e e nm
e sh
c ap
s a nd
t
o c o u nt
i
ng
s
t
at
i
st
i
c s.T
h
e s e r e s e a r ch
e r s s ug
g
e ste
d
t
h
at
s am p l
e rp
r e ci
si
o nw
o ul d i m
p
r o v e u nd
e r n o rm
al
s a
m
p
l i
ng
c o nd i
t
i
o n s, a nd i
n a n o c c up
at
i
o n al fi
el d
t
e st t
h
ey f
o u nd
t
h
eC V i m p
r o v ed
t
o a na v e r a
g
e of 16
%
a nd 2 0 %
)f
o
r n o n-h y g
ro
s c op i
c
P
M
2 5a
nd
t
o
t
al P
M
i o, r e sp
e ct
i
v el y
(
W
ag
n e ra n
d L
ei
t
h 2 0 0
1
c)
.H
y g
r o s c op
i
ci
t y
of
p
a rt
i
cl
e s af f
e cte
d
p
r e ci
si
o nw i
t
h
aC
V
v al
u ef
o rh
y
g
r o s co
p
i
cP
M
2 5 of 5 9 %
).I
ni
ni
t
i
al
sh
el
t
e rd
e si
g
n e xp
e ri m
e nt
s,O
t t
et
al
.(
2 0 0 8
a)
f
o u nd C V
v al
u e s of 16
.
1%
-4 9
.9%
i
n al
a
b
o r at
o ry
s
et t
i
ng
a nd 2
.4
%
-
2 0
.
8%
i
n afi
e
l d
st
ud
y
.I
n a r el
at
ed
st
ud
y
,O
t t
et
al
.(
2 0
0 8
b
)
r ep
o rte
d
a r o ot
m
e an
sq
u a r e(
rm
s)
C V
of 1 1
.6
%
i
nfi
el d
t
ri
al
s c o nd
u ct
ed i
nI
ow
aC i
t
y
,l
A
u si
ng
t
h
e sh
el
te r a n
d
a n rm
sC V
of
2
0 1%
i
nl
ab
te s
t
i
ng
w i
t
h
o ut t
h
e sh
el
t
e rf
o rP
M
i o-2 5