A
B
S
T
R A
C T
K
ati
eA
.B
la n
d
L
O
R I
-1 0 P
e r s o n al
C
a s c ad
eI
m
p
a cto r :
A
P
e rf
o rm
an
c eE
v al
u ati
o n(
U
nd
e rth
ed ir e c
ti
o n of D A V
I
D
L E
I T H
)
I
m
p
a ct
o r sh
a v eb
e en
u s ed
si
n
c e18 6
0 t
o c ol le c
t
a nd
a n al
y
z ep
a rt
i
cle s
in
t
h
e air
.A
c a s c a
d
ei m p
a
cto r u s e s a s e r
i
e s of i m
p
a ct
o r sto
s ep
a r at
ep
a rt
ic
l
e s a c c o rd i
ng t
o si
z e.W
h i l
em
o st
j
et
p l
at
e si
n c a s c ad
ei m
p
a ct
o r sh
a v e r o u nd
o r r e cta n
g
ul
a rj
et
s,t h
eL
in e a r
O
ri fi
c eI
m
p
a cto r
(
L
o ri
-1 0
)
, a c a s c a
d
ei
m
p
a ct
o rd
e v el
op
ed
b y B
G
I
, c o nt
ain s
t
w
o st
ag
e sd
e si
g
n ed w i
th
a n
n
ul
a r ri
ng
s(
d
s o c ut
p
oi
nt
s of
1 0
a nd
4 |
jm
)
, a nd
t
w
ost
ag
e sd
e si
g
n ed w i
th
r o un
d
j
et
s(
d
s oc u
t
p
oi
nt
s of 2
.5
a nd
1 |
im
)
.T
h
ep
e rf
o rm
a n c e of
t
h is
i m
p
a cto r
w
a s e v al
u at
ed
u si
ng
a s e ri
e s of
te s
t
sw i
th b
ot
h
al i
q
ui d
a nd
a s ol
i d p
a rt
ic u
l
at
e a e r o s ol
.T
e st
sm
e a s u r ed
t
h
e ef fi
ci
e n cy
of
e a ch
s
t
ag
et
o c ol l
e ct
p
a rt
ic
l
e s at
it
sd
e si
g
n ed
c ut
p
oi
nt
.Im
p
a ct
o rp
e rf
o rm
a n c ew
a s al
s o e v al
u at
ed
b
y
c om
p
a ri
ng m
a s s si
z ed is
t
ri b
ut
io n s
f
o u nd
u si
ng
a nA
e r od
y
n am
ic
P
a rti
cle
S i
z e rt
h
at
s am
p
l
ed
si m
ul
ta n e o u s
l
y
w i
t h
t
h
eL
o ri
-10 i m
p
a ct
o r.T
e st
sin
d
i
c ate
d
th
at
i m
p
a ct
o rd
e si
g
nw
a se
f f
e ct
i
v ef
o r c ol l
e ct
io
n
of
t
h
el i
q
ui d
a e r o s ol
,b
ut
w
a sl
e s s ef f
e ct
i
v ef
o r c ol l
e ct
io
n
of
t
h
e s oh d
a e r o s o
l
at
si
z e si
nt
en
d
ed
b
y
t
h
ed
e si g
n.S
e v e r al d i f
f
e r e nt
c ol l
e ct
i
o n s ub
st
r at
e sw
e r e u s ed
i
n
m
e a s u rin
g
ef fi
ci
e n cy
w i
t h
th
e s ol i d
p
a rt
i
cl
e s,b
ut
p
a rt
ic
l
eb
o u n c ew
a s ap
r ob
l
em fo r
all
s u
b
st
r at
e s e v al
u at
ed
.M
a s s siz e
d i
st
rib
uti
on
s c al
c ul
at
ed
af
t
e rw
ei
g
h in
g
su
b
st
r at
e sf
r om
th
ei m p
a ct
o rd i d
n ot
ag
r e ew
el l w i
t h
m
a s s si
z ed is
tr
i b
ut
io n s
d
et
e rm
i
n ed
u si
ng t
h
eA
e r od
y
n am ic
P
a rt
i
cle
S i
z e r.R
e s ul
t
sin
d i
c at
ed
t h
at
t h
ed
e si
g
n of
t h
eL
o ri
A C K N O
W
L E D
G
E
M
E N T S
M
y
ed
u c at
i
o n a nd
r e s e a r ch
w
a s s up p
o rt
ed b y
t
h
eN
I O SH
t
rai
n e e sh i p
Wi
t
h
o ut t
h
i
sf
un
d i
ng
,I
w
o ul d
h
a v eb
e e n u n ab
l
et
o c o nt
in u e
m
y
edu c a
ti
on
, s oI
am
t
r ul
y t
h
a nk fu
l f
o rt
h
eo
p p
o rt
u ni
t y
th
at
t h
i
sf
u nd in
g p
r o vi d
ed
I
'd
l i
k
et
ot
h
a nk
m
y
ad
vi
s o r,D
a vi d
L
eit
h
,f
o r sh
a rin
g h
i
sk
n ow
l
ed
g
e a nd
g
ui d
a n c et
h
r o ug h
o ut
m
y
t
i
m
e
h
e r e at
U N C
H
ei
s an
i
n sp i
r ati
o n, a s an
adv
is o r
, as
at
e a ch
e r,a
s as c
i
e nt
i
st
, a nd
m
o st
i m
p
o rta n
t
l y
a s ap
e r s o n .I w
o ul d l i k
et
ot h
a nk
M
a ry
a im
eB
o u nd
y
,m
y l
ab
m
a n ag
e r a nd
fr
i
e nd
.H
ow y
o um
a n ag
et
ob
e s og
o od
at
s om
a ny t h
i
ng
s,I w i
l l
n e v e rk
n
ow
.I
n
af
i el d w i
t h
f
ew
f
em
al
e s,y
o ua r e a r o
l
em
od
el
a nd i
n sp
ir a
t
io n
f
o r al
l
of
u sw h
ow
a nt
t
oh
a v eb
ot
h
a s u c c e s sf ii
l
c a r e e rA N D
a
g
r e at
f
am
i l
y
l i f
e.I
w
o ul d
l
ik
et
oth
a nk
B
ob
G
u s sm
a nf
o rp
r o vi d
i
ng
m
ew i
t
h
a r e s e a r ch p
r oj
e ct
, a nd
f
o rs
h
a rin
g
h i
sk
n
ow l
ed
g
ei
nt h
efi e
l d
of
a e r o s ol
s ci
e n c eI
al
s ot
h
a nk m
y
h
u sb
a nd
,N
at
h
a n ,w h
ow
o rk
ed l
o ng h
o u r st
o s up
p
o rt
o
u rf
am i l
y w
h i l
eI
c o nt
in
u ed
m
y
ed
u c ati
on
I
ap p
r e ci
at
ey
o u r s up p
o rt
an
d
p
at
ie
n
c edu
ri
ng
m
y
t
i
m
eh
e r e at
U N C
.F i
n al l
y
,I
w
o ul d l i k
et
oth
a nk m
y
f
am i l
y
a nd f
ri
e nd
sf
o r al l
of
y
o u r vi
si
t
s,p h
o n e c al l
s,T
A
B L E
O
F
C O N
T E N T S
P
ag
eL I S T O F F I G U
R
E S
vC H A
P
T
E R
I
N
T
R O
D
U C T
I
O N
I
M
E T
H O
D
S
6
R E
SU
L T
S
1 0
D I
S C U SS
I
O N
1 3
C O N C
L
U S
I
O N S
1 5
R E
F
E R
E
N C E S
1 6
A
P P E
N D
I
X A
-F
u
t
u r eR
e s e a r ch
2 7
A
P P E
N D
I
X B
-E
xp
e ri m
e nt
al
D
at
a2 8
L I S T
O
F F I
G U R
E
S
P
ag
eF i g
u r e1 D i
ag
r am
of
aC
a s c ad
eI
m
p
a ct
o r1 8
F
i
g
u r e2
S
et
up
of E f f
i ci
e n cy T
e st
s
f
o rL
i q
ui d A
e r o s ol
1
9
F
i
g
u r e3
.S
et
up
of
E
f f
i ci
e n cy T
e st
sf
o rP
a rt
i
c ul
at
eA
e r o s ol
2 0
F
i
g
u r e4
.S
et
up
of C
om
p
a ri
s o n sB
et
w
e e nL
o ri
-
1 0 I
m
p
a ct
o r a nd A
P
S
2 1
F
i
g
u r e5
.E
f f
i ci
e n cy
C
u r v e sf
o rT
e st
sD
o n ew i
t
h
L
i
q
ui d A
e r o s ol
2 2
F
i
g
u r e6
.E
f f
i ci
e n cy
C
u r v e sf
o rT
e st
sD
o n ew i
t
h
P
a rt
i
c ul
at
eA
e r o s ol
(q
u a rt
zf
il
t
e r)
2 3
F
i
g
u r e7 E
f f
i ci
e n cy
C
u r v e sf
o rT
e st
sD
o n ew i
t h Pa r
t
i
c ul
at
eA
e r o s ol
(
c o at
ed
q
u a rtz
f
il
t
e r)
2 4
F
i
g
u r e8
.E
f fi
ci
e n cy
C
u r v e sfo r
T
e st
sD
o n ew i
t
h
P
a rt
i
c ul
at
eA
e r o s ol
(
Z
ef l
o u r'
'"
'^
f i l t
e r)
2 5
F
i
g
u r e9
.F
r eq
u e n cy
D
i
st
ri b
ut
i
o nC
u r v e sfr
om C
om
p
a ri
s o n of A
P
S
a nd
L
o ri
-
1
0 I
m
I N T
R O
D U C T I
O N
I
m
p
a ct
i
o ni
sd
efi n e
d b
y
H i
nd
s(
1 9 9 9
)
a s a sp
e ci
al
c a s e of
c u r vi
l i
n e a rm
ot
i
o nth
at
i
sa
p p
l ie
d i
nt
h
e c ol l
e ct
i
o n a nd
m
e a s u r em
e nt
of
a e r o s ol
p
a rt
i
cl
e s.Im
p
a ct
o r s, op
e r at
in
g
o nt
h i
sp
ri
n ci p l
e,p
a s s a n a e r o s ol
t
h
r o ugh
a n o z zl
e, a nd
t
h
e o ut p
ut
st
r e am
f l
ow
st
ow
a rd
s af la
t p
l
at
eT h
ep
l
at
e c a u s e st
h
e st
r e am
l i
n e st
of
o rm
a9
0
-d
eg
r e eb
e nd
.A
p
a rt
ic
l
ein
t
h i
s st
r e am
l i
n ew i l l
i m
p
a ct
o n a c ol l
e ct
io n
p
l
at
ei f i
t
si
n e rt
i
a c a u s e si
t t
o s ep
a r at
ei
t
s el f fr
om
t
h
e ai
rf lo
w
s
t
r e am
l in e s
(
A i
rSa
m p
l
i
ng I
n st
r um
e nt
s,2 0
0
1
)
.A
c c o rd in
g t
oM
a rp
l
e(
2 0 0 4
)
,th
ed
e v el
op
m
e nt
of
t
h
ei
m
p
a ct
o rd
at
e st
o1
8
6 0
,w h
e ns c
i
e nt
i
st
s s o ug h
t
am
et
h
od
t
o c ol l
e ct
p
a rt
ic
l
e sf
o r e x am in a
t
io n
w i
t
h
am i
c r o s c op
e.T h
eg
o al
w
as
t
o r ela
t
et
h
e ai
rb
o r n ep
a rt
i
cl
e sf
r om
d i f f
e r e nt
e n vi
r o nm
e nt
st
ot
h
ep
r e s en
c e of d i
s e a s e.B y t
h
e1 9 2
0
's,
i m
p
a ct
o r sb
e c am
e a u s ef
ul
t
o ol in
st
ud
y
in
g
r e sp
i
r ab led i
s e a s e s c a u s eb
y
e x
p
o s u r e si
n o c c up
at i
o n al
s et t i
ng
s(M
a rp l
e,2 0 0 4
)
.K
at
z a nd
T
r o st
el
(
1 9
2
2
)
u s ed
t
h
eH i
l l
d
u st
c o u nt
e rt
o st
ud y
t
h
ed
u st
i
n e s sin
g
r a ni
t
e-c u
t t
i
ng p
l
a nt
s.K
ot
z e(
1 9 2 3
)
d
e v el
op
ed
ah y d
r o-k
o ni
m
et
e r,
w h i
ch
w
a s u s ed
t
o c ol l
ec
t
p
a rt
ic
l
es
t
h
r o ug h i
m
p
a ct
i
o n
i
nl i q
ui d
,t
o s am p l
ed
u st
i
nS
o uth
A
fr
i
c a nm i
n e s.B y
t
h
e1
9
4 0
's,
t
h
ei m
p
a ct
o rb
e c am
e a v e ry
i m
p
o rt
a nt t
o ol
f
o rt
h
em i l i
t
a ry
.D
u ri
ng
t h
i
sp
e ri
od
,
K
.R
.M
ay
e v al
u at
ed
a e r o s ol
s em
i t
t
ed
f
r om
th
e e xp l
o si
o n so
f
a rt
i l l
e ry
sh
el l
s(M
ay
,1
9
7 7
)
.B
e c a u s et
h
e a v ai la
b
l
et
o ols
w
e r e r ud i m
e nt
a ry
a nd i
n a c c u r at
e.M
ay
s o ug h
t
ab
et t
e rm
et
h
od
t
od
e s c ri
b
et
h
e s ew
e ap
on
ry
a e r o s ol
s.T
h
efi
r st t
r u e c a s c ad
ei m
p
a ct
o rw
a s r ep
o rt
ed b
y
K
.R
.M
ay
i
n1
9 4 5
(M
a rp
l
e,2 0 0 4
)
a n
d
w
a sd
e si
g
n
ed w i
t
h
j
et
n o z zle s
iz e s
t
o r ep
r e s e nt
v a ri
o u sp
a rt
s of
t
h
e r e sp
i
r at
o ry
t
r a ct
;
t
h
e s es
t
ag
e sw
ere r ef
e r r ed
t
o a st
h
e n o st
ri l
,t
ra ch
e a, a nd l
u ng
(M
ay
,1 9 8 2
)
.M
ay
w
a nt
ed
t
od
et
e rm
i
n et
h
ed
ep
o si
t
i
o nt
h
at
w
o ul d
o c c u ri
n v a ri
o u s s e ct
i
o n s of
t
h
e r e sp
i
r at
o ry
sy
st
em
.B y t
h
e1 9
6
0
's,
i m
p
a ct
o r sw
e r e r e c og
ni
z ed
a s a v al
u ab l
et
o ol
i
n a e r o s ol
s am
p
l i
ng
, a nd
b
y 1 9
7 0
,M
a rp l
e(
1 9
7
0
)
w
a s ab
l
et
ol
o ok
at
fl
ow f
i el
d
si
nim
p
a ct
o r s u si
ng
a c om p
ut
e r.T
h
ei m
p
a ct
o rb
e c am
e am
o re
v al
u ab l
e a nd
v e r s ati l
et
o ol f
o r u s ei
n a e r o s ol
s am
p
l i
ng
.B y t
h
e e a rl
y 1 9 9 0
's, s
t
ud
i
e sh
ad
e st
ab h
sh
ed p
a rt
i
c ul
at
em
at t
e r a s a c a u s e of
r e s
p
i
r at
o ry
h
e al
t
h
ef f
e ct
s.D
o ck
e ry
et
al
(
1 9 9 3
)
sh
ow
ed
ad i
r e ct
a s s o ci
at
i
o nb
et
w
e e n ai
rp
ol l
ut
i
o n a nd m
o rt
al
i
t
y
af
t
e r c o nt
r ol l i
ng
f
o r ag
e, s e x , ci
g
a r et t
e sm
ok
in
g
, ed
u c at
i
o nl
e v el
,b
od
y
-m
a s s
i
nd
e x, a nd
o c c up
at
i
o n al
e xp
o s u r e.A
n ot
h
e r st
ud
y
c om
p
l
et
ed b
y P
op
e et
al
(
2 0 0 2
)
f
o u nd
4
%
,6 %
, a nd 8 % i
n c r e a s e si
n ri
sk f
o r al l
-c a u s e, c a r
d i
op
ulm
o n a ry
, a nd l
u ng
c a n c e rm
o rt
al i
t y
, r e sp
e ct
i
v el
y
,f
o r e v e ry 1
0
|
xg
/m
^e
l
e v at
i
o ni
nl
o ng
-t
e rm
a v e r ag
eP
M
2 5c o n c e n
t
r at
i
o n s.T
h
em
ag
ni
t
ud
e of
t
h
e ef f
e ct
of
p
a rt
i
c ul
at
em
at t
e r o n a ni
nd i
vi d
u al
c a nn
ot
b
e at t
ri b
ut
ed
t
oj
u st
o n e ch
a r a ct
e ri
st
i
c(
H
a r ri
s o n a nd Y i
n,2 0 0 0
)
,b
ut
si
z ei
st h
em
ai
nd
et
e rm i
n a nt
t
o a s s e s sw h
e r ep
a rt
i
cl
e sw i l l d
ep
o si
t
i
nt
h
el
u ng
(
B
at
e s,1
9 8 9
)
.I
n1
9 8
7
,
t
h
e
U
ni
t
ed S
t
at
e sE
n vi
r o nm
e nt
al
P
r ot
e ct
i
o nA
g
e n cy
(
E P
A
)
e st
ab
l
i
sh
ed
a st
a nd
a rd f
o rP
M
i o, o rp
a rt
i
c ul
at
em
at t
e r,w it
h
a e r od
y
n am i
cd i
am
et
e r s eq
u al
t
o o rl
e s st
h
a n1
0
\
im
..T h
ei
nt
e nt
i
on
of
t
h i
ss
t
a nd
a rd w
a st
of
o c u s at
t
e nt
i
o n o nt
h
e si
z e r a ng
e of
p
a rt
i
cl
e s sm
al l
e n o ug
h
t
ob
ei
nh
al
ed
an
d
p
e n et
r at
et
h
et
h
o r a ci
c r eg i
o n of
t
h
el
u ng
(
E
P
A
,2
0 0 5
)
.I
n1
9
9 7
,
t h
eE P
A
s et
a n ot h
e r st
a nd
a rd
f
o rP
M
2 5t
of
o c u s on t
h
efi
n
e s ub
s et
of p
a rt
i
cl
e si
n
cl
ud
ed i
n
P
M
i o.T
h
eE P
A i
sn
ow
c o n s
i d
e ri
ng
ad d i
ng
a st
a nd
a rd f
o rP
M
i o-2 5,w h i
ch i
s c o n si d
e r ed
t
ob
et h
e s ub
s et
of
c o a r s ep
a rt
i
cl
e s sm
al l
e n o ug h
t
ob
ei
nh
al
ed
a nd
t
op
e n et
r at
et
h
et
h
o r a ci
c r eg i
o n of
t
h
e r e sp i
r at
o ry
t
r a ct
(
E P
A
,2 0
0 6
)
.C
u r r e nt
N
at
i
o n al A
m
b i
e nt
A i
rQ
u al
i
t y
S
t
an
d
a rd
s(
N A A
Q
S
)
E P
A
,l i
m
i t
exp
o sur e st
oP
M
i oto1
5 0 ^
g /
m
^
o ve r a
2 4
-h
o urp
e ri
od
,a
n
d l i
m
i
t
e xp
osu r e st
oP
M
2 5t
o1 5 n g
/ m
^o v e r a
2 4
-h
o u rp
e ri
od
.T
h
e s e r eg
ul
at
i
o n sh
a v ep
r om
p
t
ed
s ci
e nt
i
st
st
od
e si
g
n
i m p
a ct
o r sw
i
t
h
c ut
si
z e st
h
at
a r em
e a ni
ng
f
ul i
nt
e st
i
ng
f
o r c om
p
l i
a n c ew i
t
h
t
h
e s er e
g
ul
at
i
o n s.I m
p
a ct
o r s a r e u s ef
ul i
n e v al
u at
i
ng
c om
p
l i
a n c ew i
t
h
t
h
e s e r eg
ul
at
i
o n sb
e c a u s e st
ag
e sc a n
b
ed
e si
g
n ed
t
o c ut
at
sp
e ci f
i c si
z e s.T h
ed
e si g
n of
t
h
e c ut
si
z ed
ep
e nd
sm
ai
nl y
o nt
h
em
om
e nt
um
of
t
h
ep
a rt
i
cl
e si
n
t
h
ej
et
st
r e am
;
h
ow
e v e r ,i
n
d
ef
e r en
c et
ot
r ad i
t
i
on
i
nt
h
efi
el d
of
a e r o s o
l
s ci
e n c e,t
h
et
e rm
"i
n e rt
i
a"w i l l b
e u s ed i
nt
h i
s r ep
o rt t
od
e s c ri b
et
h
em
e ch
a ni
sm
of
i m
p
a ct
i
o n .A d
j
u st
i
ng
t
h i
s "i
n e rt
i
a"i
n v ol
v e st h
e si
z e of t h
ej
et
,t h
e v el
o ci
t
y
of
ai
r c om
i
ng
t
h
r o ug
h
t
h
ej
et
, a nd
t
h
e ch
a r a ct
e ri
st
i
c s of
t h
ep
a rt
i
cl
e s.A d i
m
e n si
o nl
e s sp
a r am
et
e r, c a
l
l
ed
t
h
eS
t
ok
e s n um
b
e r,i
s u s ed
t
o ch
a r a ct
e ri
z et
h
e ef f
i ci
e n cy
of
t
h
ei
m
p
a ct
o r u si
n
g t
h
ea
f
o r em
e nt
i
o n ed
v al
u e s :S
t
=
p d
p 'C V
w h
e r ep
=
p
a rt
i
cl
ed
e n si
t y
,d
p=
p
a rt
i
cl
eS
t
ok
e sd i
am
et
e r,C
=
C
u nn
i
ng
h
am
sl i
p
f
a ct
o r,V
=
m
e a n v el
o ci
t
y
i
nt
h
ej
et,
|
a=
ai
r vi
s c o si
t
y
, a nd
W
=
j
et
d i
am
et
e r o rw i d
t
h
(
A i
rS
am p
l
i
ng
I
n st
r um
e nt
s,2 0 0 1
)
.T h
eS
t
ok
e s n um
b
e ri
s u s ed
t
od
et
e rm i
n et
h
ed
s od i
am
et
e r, o r c ut p
oi
nt
,w h i
ch i
st
h
ed i
am
et
e r at
w h i
ch
t
h
ei m p
a ct
o rh
a s a50 %
c ol l
e ct
i
o n ef fi
ci
e n cy
(
H
i
nd
s,1
9 9 9
)
.A
c a s c ad
ei
m
p
a ct
o r c o ns
i
st
s of
s e v e r al i m
p
a ct
o r si
n s e ri
e s(
s e eF
i
g
u r e1
, ad
ap
t
ed
f
r om
B
a r o n)
.E
a ch
st
ag
ei
n a c a s c ad
ei m p
a ct
o rh
a s ad i f f
e r e nt
c ut
p
oi
nt t
o ch
a r a ct
e ri
z e ap
a rt
i
cl
ed i
st
ri b
ut
i
o nh
n
p
a ct
o rp
e rf
o rm
a n c ei
sm
e a s u r ed b
y p
l
ot t
i
ng
a s e ri
e s of
ef f
i ci
e n cy
c u r v e sf
o re a c
h
st
ag
e(
A i
rS
am p
l
i
ng I
n st
r um
e nt
s,2
0 0
1
)
.A
e r od y
n am i
cd
i
am
et
e ri
sp l
ot
t
ed
o nt
h
e x-a x
i
sa n
d
c ol l
e ct
i
o n ef f i
ci
e n cy
, a s ap
e r c e nt
ag
e,i
sp l
ot te
d
o nth
ey
-a xi
s.
T h i
sp
r o c ed
u r eg
e n e r al
l
y
g
i
v e s a n s-s
h
ap
ed
c u r v ef
o r e a ch
sta
g
et
h
at
c a nb
e u s ed
t
o e v al
u at
e c ol l
e ct
i
o n ef f
i ci
e n cy
M
i
s r a et
al
.(
2 0 0 2
)
d
e si g
n ed
ap
e r s o n al
c a s c ad
ei m p
a ct
o rd i
vi d i
ng p
a rt
i
cl
e si
nt
ot h
ea e r o
d
y
n am i
cd i
am
et
e r r a ng
e st
h
at
w
o ul
d
b
e u s ef
ul
i
n e v al
u at
i
ng
c om
p l
i
an
c ew i
t
h E P
A
s
t
a nd
a rd
s.I t
h
a sf
o u r st
ag
e sw i
t
h d
s o c ut p
oi
nt
s of 2
.5
,1
,0
.5
, a n
d
0
.2 5 \
xm
f
o r st
ag
e s1
,2
,3
,a n
d
4
, r e sp
e ct
i
v el y
.T h i
si
m
p
a ct
o rw
a sd
e si g
n ed
w
i
th
t
h
ei
nte
n t
i
o n of
s ep
a r at
i
ng p
a rt
i
cl
e si
nt
o c o a r s e,i
n
t
e rm
ed i
at
e, an
d fi
n ep
a rt
i
cl
e s.T
h
eL
o ri
-1 0
(
L
i
n e a rO
ri f
i c eR
i
ng I
m
p
a ct
o r)
f
r om B G
I
w
a sd
e si
g
n ed w i
t
h
si m i l
a ri
nt
e nt
i
o n s.T h
i
si m
p
a cto r
i
s al
s o a4
- st
ag
ei m
p
a ct
o r;
i
t
w
a sd
e si
g
n ed w i
t h
d
s o c ut p
oi
nt
s of 1 0
,4
,2
.5
, a n
d 1
i
xm f
o r st
ag
e s1
,2
,3
, a nd 4
, r e sp
e ct
i
v el
y
.S
ta
g
e sw i
t
h
c ut
p
oi
nts o
f
1
0
)
xm
a nd
2
.5
\
im
s e r v et
h
ep
u rp
o s e of
e v al
u at
i
ng P
M
i o a nd P
M
2 5t
om
e et
st
a nd
a rd
s s et
b
y t
h
eE P
A
(
E P
A
,2 0 0
4
)
.T
h
e c ut
p
oi
nt
of
4 |
xm w
a s ch
o s e n si
n c e5 0
%
of
p
a rt
i
cl
e s of
t
h i
s si
z e a r ec o n s
i d
e r ed
t
ob
e r e sp
i
r ab l
e(
A C G
I H
,1
9 9
7
)
P
a rt
i
cl
e sw i
t
h
a n a e r od
y
n am i
cd i
am
et
e r eq
u al
t
oo r
l
e s st
h
a n1 f
xm
a r e c o n si d
e r ed f
i
n e(
E P
A
,2 0 0 4
)
; t
h
e r ef
o r et
h
el
a st
st
ag
e of
t
h
ei m
p
a cto r
p
r o vi d
e si
nf
o rm
at
i
o n o nt
h
e am
o u nt
of fi
n ep
a rt
i
cl
e si
n ag
i
v e nd i
str
i b
ut
i
o n .T h
eB
G I
L
o ri
-10 i
m
p
a ct
o rw
a sd
e si
g
n ed w i
t
h
a nn
ul
a r ri
ng
s r at
h
e rt
h
an
t
h
em
o r ec o n v e n
t
i
o n al
r o u nd
o r r e ct
a ng
ul
a r sl
ot
sf
o rt
h
efi
r st
a nd
s e c o nd
st
ag
e.T
h
et h
i
rd
an
d f
o u rt
h
s
t
ag
e sw
e r ed
e si
g
n ed w i
t h
r o u nd
j
et
s,d
u eto
p
r ob l
em
sw
i
t
h m
a ch i
ni
ng
v e ry
sm
al l
a nn
ul
a rr
i
ng
st
o a ch
i
e v e2
.5
a nd
1
.0 |
j,m
c ut p
oi
nt
s.T h
ei
nt
e nt
i
n u si
ng
a n n ul
a r ri
ng
sf
o rt
h
ef i
r st
an
d
s e c o n
d
st
ag
e sw
a st
o c r e at
e a n ef f
e ct
of
r e ct
an
g
ul
a r sl
ots
t
h
at
h
a v eb
e e n sl i g h
t
l
y
"r o
l l
ed
"i
nw
a rd
t
o c r e at
e am
o r e c om
p
a ct
i
n st
r um
e nt
t
h
at
c o ul d b
e u s ed
a s ap
e r s o n al
s am
p
l
e r.A l
t
h
o ug h
i m
p
a cto r s
h
a v eb
e e nd
e si g
n ed p
r e vi
o u sl
y
w i
th
a n n ul
a r ri
ng
s, c al
c ul
at i
o n s eq
u at
et
h
e a n n ul
a r ri
ng
sw i
t
h
r e ct
a ng
ul
a r sl
ots
.I
n
t
h
ed
e si
g
n of
t
h
eL
o ri
-
1
0 i
m
i
m
p
a ct
orw
asd
e si g
ned
and
th
e n co n v ert
ed
to
an a nn
ul
u si
m
p
a ct
o r,
ac co u n
t
i
ng
f
o rt
h
ec u r v a
t
u r ei
nt
h
e a nn
ula r s
l
ots
.T h
e sq
u a r e r o ot
of
t
h
eSt
ok
e s n um b
e rw
a s s et
at 0
.7 7
, a s u s e
d
b
y
M
a rp
l
e a nd
r e c om m
e nd
ed b
y t
h
eA m
eri
c a nI
nd
u str
i
al H
y g
i
e n eA
s s o cia
t
io n
(
1
9 8 6
)
fo r
r e c
t
a ng
ul
a r n o z zl
ei m
p
a ct
o r s.T h i
sS
to
k
e s n um b
e r sw
a sm
ai
n t
ai
n ed f
o r al l
sta
g
e sb
y
m
a ni
p
ul
at
in
g
j
et
d i
am
et
e r s,th
u s r e s ul
t
in
g
in
a c o n st
a nt R
ej
o i ol d
s n um b
e rin
t
h
ed
e si
g
n of
e a c
h
st
ag
e.A l
t
h
o ug h
t
h
ed
e si
g
n
i
s r o ot
ed i
nf
u nd
am
e nt
al p ri
n ci
p l
e s of i
n e rt
i
al i m
p
a ct
i
o n ,t
h
ep
e rf
o rm
a n c e of
th
eL
ori
-1 0
r eq
ui
r e s e v al
u at
io n
t
od
et
e rm in e
t h
e s u c c e s s of
th
e st
ag
e sw i
th
a n
n
ul
a rri
ng
s.A
sta
g
ew
il l b
e c o n si d
e r ed
to
b
e s u c c e s sf
ul
i f i
t
c ol
l
e ct
s5 0
%
of
t
h
ep
a rt
ic
l
e sw i
t
h t h
ed i
am
et
e r of i
t
sd
e si
g
n at
ed
c ut
p
oin
t
.T
h
e ob
j
e ct
i
v e of
t
h i
s r e s e a r ch
w
a st
o e v alu a
t
et
h
e eff
i ci
e n cy
of
e a ch
st
ag
e of
t
h
eL
ori
-1
0
c a s c a
d
ei m p
a cto r u s
i
ng t
h
eA
e r od
y
n am i
cP
a rti
cle
S i
z e r(
A
P S
)
.T
h
eA
e r od
y
n am i
cP
art
i
cle
S i
z e r(
A
P
S
)
h
a sb
e e n sh
ow
nto
b
em
o st
ef f
i ci
e nt
w h
e n c o u nt
i
ng
s ol i d
,d
ry p
art
ic
l
e s(
V
olc
k
e n s a nd
P
ete r s
,2 0
0
5
)
.B
oth l i
q
ui d
a nd
so
l i d
p
art i
c ul
at
e a e r o s ol
sw
e r et
e st
ed t
o c om
p
a r e r e s ul
t
s a nd
d
et
e rm
i
n
e ef f
e ct
s of p
art
ic
l
eb
o u n c e.I
t
w
a s al
s oi m
p
ort
a nt t
ot
e st
ef f
i ci
e n cy
of
t
h
ei m p
a cto r
w i
th b
ot
h l i
q
ui d
a nd
s ol i d
p
art
i
cl
e ss
in c e e x
p
o s u r e st
op
art
i
c ula
te
m
at te r c a n
b
et
o ei
th
e rt
y p
e of
p
art
ic
l
e s, o ri
n s om
e c a s e s ac o
m
b
i
n ati
o n of b
ot
h
p
art
i
c ul
at
et
y p
e sT
e st
i
ng b
oth
t
y p
e s al l
ow
ed f
o r ab
et t
e rc
h
a r a cte r
i
z at
io n
of h
ow
t
h
ei m p
a ct
o rw
o ul d
p
e rf
o rm i
n a r e al
s am
p l
i
ng
si
t
u at
i
o nF
ol l
ow
i
ng
e
f f
i ci
e n cy t
e st
sw i
th
th
etw
ot
y p
e s of
a e r o s ols
,th
ei m
p
a ct
o rw
a st
h
e n r u n si
m
ul
t
a n e o u sl y
w i
th
M
E T
H O
D S
T
o e v al
u at
et
h
ep
e rf
o rm
a n c e of
t
h
eB G I L
ori
-1 0
c a s c a
d
ei
m
p
a ct
o r, ef f
i
ci
e n cy
t
e st
sw
e r ep
e rf
o rm
ed
u si
ng
b
oth
al i
q
ui d
a nd
s ol i d
p
a rt
i
c ul
at
e a e r o s ol
.T
h
e si
z ed i
st
ri b
ut
i
o n sm
e a s u r ed b
y t
h
ei m
p
a ct
o r a nd
a nA
e r od
y
n am i
cP
a rti
cl
eSi
z e r(
A
P
S
)
w
e r e c om
p
a r ed
.T
h
eA P
S w
a s c al
i
b
r at
ed p
ri
o rt
o ef
f
i ci
e n cy
t
e st
i
ng
u si
ng p
ol
y
st
y
r e n el
at
e x sp
h
e r e s(
D
uk
eS
ci
en
t
i fi
c)
E f
fi
ci
en
cy T
e st
sw
i t h L i
q
ui d
A
e r o s ol
A
L
e ch l
e r ul
t
r a s o ni
c n eb
ul i
z e rw
a s u s ed
t
o n eb
ul i
z e a1
0
%
s ol
ut
i
o n of
g l y
c e ri
n ei
nm
et
h
a n ol
a s ap
ol
y
d i
sp
e r s el i q
ui d
a e r o s ol i
nt
o a v e nt
i l
at
i
o nd
u ct
.F l
ow i
nt
h
ed
u ct
w
a s
c o n
t
r ol l
ed
w
i
th
af
a nT
h
et
e st
sy
st
em
(
s e eF
i
g
u r e2
)
w
a sl
o c at
ed
4
m d
ow
n st
r e am
of
t
h
en o z z
l
e, a nd
s am
p l
ed f
r om
a n op
e ni
ng
i
nth
eb
ot t
om
of
t
h
ed
u ct
.A
vi
rt
u al i m
p
a ct
o rw
a sp l
a c ed
up
st
r e am
of
t
h
ei m p
a ct
o rt
o e nh
a n c et h
e c o n c e nt
r at
i
o n of l
a rg
ep
a rt
i
cl
e s e nt
e ri
ng
t
h
eL
o ri
-1
0
i
m
p
a ct
o r.T
h
eL
o ri
-
1
0 w
a s at t
a ch
ed
t
ot
h
eA P S
,
w h i
ch m
e a s u r ed
th
e si
z e s a nd
n u
m b
e r c o n c e nt
r at
i
o n of
p
a rt
i
cl
e st
h
at p
a s s ed
t
h
r o ug
h
t
h
eL
o ri
-1
0 i m p
a ct
o r.T
h
ei
m
p
a ct
o rw
a s op
e r at
ed
at
i
t
sd
e si
g
nfl
ow
of
1 0
L
p
m
.Si
n c et
h
eA
P
S
op
e r at
e s at
afl
ow
of
5 L p
m
, afl
ow
sp l i
t t
e rw
a s at t
a ch
ed
b
et
w
e e nt
h
ei
m
p
a ct
o r a nd
t
h
eA P
S
t
o r em
o v e5 L p
m f
r om
t
h
efl
ow
e n
t
e ri
ng
t
h
eA
P
S
.T h
et
w
ol i
n es
r ej
oi
n ed d
ow
n st
r e am f
r om
t
h
eA
P
S
F
l
ow
t
h
r o ugh
t
h
eA
se ri
e s of
t
ent
e st
sw
a s c o nd
u cte
d
o n e a ch i
m
p
a ct
o r st
ag
et
od
et
e rm
i
n e st
ag
ee
ff
i ci
e n cy
a s af
u n ct
i
o n of p
a rt
i
cl
e si
z e.T
h
ef
i r st t
e st
i
nt
h
e s e ri
e sm
e a s u r ed
t h
e n um b
e rd i
str
i b
ut i
o n of
p
a rt
i
cl
e st
h
at
p
a s s ed
t
h
r o ug h
t
h
ei m
p
a ct
o rw i
t
h
t
h
e c ol
l
e ct
i
o n st
ag
ei
np
l
a c e.T
h
e s e c o nd
te s
t
w
a st
h
e n c o nd
u cte
d
t
om
e a s u r et
h
e s am
ep
a r am
et
e r sw i
t
h
t
h
e c ol l
e ct
i
o n st
ag
er e
m
o v ed
.M
e a s u r em
e nt
s c o nt
i
n u ed
t
h
ro
ug
h
al l
t
e nt
e
st
sw i
t
h
t
h
ef
ol l
ow i
ng
p
at t
e r n :t
in ) -^
o ut; J o utj^
ir i) -^ inj Oo ub 'o ut? "in; -^in )
t
'-'o ut
C
om
p
a ri
s o n sw
e r et
h
e nm
ad
eb
et w
e e n n ei
g h
b
o ri
ng
t
e st
s.E
a ch
t
e st
p
ai
r al l
ow
ed
d
et
e rm i
n at
i
o n of
st
ag
e ef fi
ci
e n cy
f
o rp
a rt
i
cl
e sw i
t h
a r a ng
e of
si
z e s :E
f fi
ci
e n cy
(
d
)
=
1
N
(
d
)
, ^ g, j„S tage o u t
N
(
d
)
w h
e r eE
f f
i ci
e n cy
(
d
)
i
st
h
ef
r a ct
i
o n of i
n c om
i
ng p
a rt
i
cl
e sw i
t
h
si
z ed
c ol l
e ct
ed b
y
t
h
at
st
ag
e,N
(
d
)
stagein I St
h
e n um b
e r of
p
a rt
i
cl
e sw i
t
h
si
z ed m
e a s u r ed b
y
t
h
eA
P
S
w
h
e nt
h
e c ol l
e ct
i
o ns
t
ag
ew
a si
np
l
a c e, a nd N
(
d
)
stage o uti
st
h
e
c o r r e sp
o nd i
ng
n um b
e r of p
a rt
i
cl
e sw i
t
h
si
z ed
m
e a s u r ed w h
e nt h
e c ol l
e ct
i
o n st
ag
ew
a s r em
o v ed
.T
h
ef
i v et
e st p
ai
r si
n e a ch
s e ri
e s of
t
e nt
e st
s al l
ow
ed f
i v em
e a s u r em
e nt
s of
ef f i
ci
e n cy
f
o rp
a rt
i
cl
e s of
e a ch
si
z e.I
n al l
,t
h
r e e s e ri
e s of
t
e nt
e sts
w
e r e r u nf
o r e a ch
st
ag
e,f
o r ato
t
al
of 3 0
r u n s, o r1 5
ef
f
i
ci
e n cy
m
e a s u r em
e nts
f
o rp
a rt
i
cl
e s of
e a ch
si
z e,p
e r st
ag
eE
a ch
st
ag
ei
nt
h
eL
o ri
-1 0 i
m
p
a ct
o rw
a st
e st
ed
w i
t
h
al l
p
r e c ed i
ng
st
ag
e si
np
l
a c e(
i
.e , st
ag
e1 w
a si
np
l
a c ew h
e n st
ag
e2
w
a st
e st
ed
;
st
ag
e s1
a nd
2
w
e r ei
np
l
a c ew h i l
e st
ag
e3
w
a st
e st
ed
, et
c.)
.T
h i
sp
r o c ed
u r e a s s u r ed
t
h
at
st
ag
e ef f i
ci
e n cy
m
e a s u r em
e nt
sw
e r em
ad
ew
i
t h
a e r o s ol i d
e nt
i
c al
to
w
h
at t h
ei m
p
a ct
o rw
o ul d
r e c ei
v ei
n a ct
u al
u s e.
P T F E
m
em
b
r a n ef i l
t
e r s(
2 5
m
m
,
P
al l
)
w
e r e u s ed
a s s ub
st
r at
e s o n al l
c ol l
e ct
i
o np l
at
e s, a st
h
ei m
p
a ct
o rw
o ul d h
a v ei
n a ct
u al
u s eE
f f
i ci
e n cy
d
at
a ob
t
ai
n ed i
nt
h i
sw
ay
c o ul
d
t
h
e nb
ep l
ot t
ed
ag
ai
n st p
a rt
i
cl
ed i
am
et
e rt
oe s
t
ab l i
sh
a c ol l
e ct
i
on
ef f
i ci
e n cy
c u r v ef
o r e a ch
st
ag
ei
nt
h
eL
o ri
-10 im
r e
p
l i
c at
em
e a s u r em
e nt
s al l
ow
ed
d
et
e rm
i
n at
i
o n of
st
a nd
a rd d
e vi
at
i
o n sf
o r st
ag
e ef f i
ci
e n cy
a s af
u n ct
i
o n of p
a rt
i
cl
e si
z e.E f
fi
ci
e n cy T
e st
sw i
t h
S
ol
i
d P
a rt
i
c ul
at
eA
e r o s ol
A
p
ol
y
d i
sp
e r s ed i
st
ri b
ut
i
o n of
g l
a s sb
e ad
sw
a s u s ed f
o r a e r o s ol i
z at
i
o n .T
h
eb
e ad
sr a n
g
ed i
n si
z ef
r om 0
t
o2
5
|
j,m
, a n
d w
e r e a s s um
ed
t
oh
a v e ad
e n si
t
y
of
2
.5
g
/
cm
^(
P
l i
nk
e et
a
l
.,
1 9 9 4
)
T h
eb
e ad
sw
e r ed i
sp
e r s ed i
nt
ot
h
et
op
of
a0
.0 7 m
^c
h
am
b
e r u si
ng
aW
ri
g
h
t
d
u st
f
e ed
e r(
B G
I
,I
n c.)
.T
h
ei
m
p
a ct
o r s am
p
l
ed
p
a rt
i
cl
e sd
r aw
nf
r om
a n op
e ni
n
g
i
nt
h
eb
ot t
om
of
t
h
e ch
am b
e r(
s e eF
i
g
u r e3
)
.F
o r e a ch
sta
g
ei
nt
h
ei m
p
a cto r
, e
f f i
ci
e n cy t
e st
sw
e r e ru
ni
nt
h
es a
m
ew
ay
a sf
o rt
h
el i q
ui d
a e r os
ol
.T
ot
e st t
h
e ef f
e ct
of
p
a rt
i
cl
eb
o u n c e,t
h
r e ed
i f f
e r e nt
s u
b
st
r at
e sw
e r e u s ed
t
od
et
e rm i
n ei f
t
h
e s ub
st
r at
em
ad
e ad i f f
e r e n c ei
ni
m
p
a ct
o rp
e rf
o rm
a n c e.T h
e s ub
st
r at
e s u s ed
w
e r eq
u a rt
zf i l
t
e r s(
2 5
m m
,W
h
at
m
a n)
,q
u a rt
zf
i l
t
e r s c o at
ed
w i
t
h
A p i
e z o n -L g
r e a s e, a n
d
Z
ef l
u o r'
^ ' ^
f i l
te r s
(
2
5
m
m
.P
al l
)
.I
n al l
,
4
5
te s
t
s
w
e r ep
e
rf
o rm
ed
o ne a c
h
st
ag
e-
1 5
f
o r e a ch
s ub
str a
t
e.C
om
p
a ri
s o nB
et
w
e e nL
o ri
-1 0
I
m
p
a ct
o r a nd A P
S
T
h
e ob
j
e ct
i
v
e of
t
h i
sp
o rt
i
o n of
t
h
e e xp
e ri m
e nt
w
a st
od
et
e rm i
n
ew
h
et
h
e rt
h
ei m
p
a ct
o rw
o ul d m
e a s u r et
h
e s am
e si
z ed i
st
ri b
ut
i
o nb
y
m
a s s of
p
a rt
i
cl
e s a sw
a sd
et
e rm i
n ed
f
r om A
P
S m
e a s u r em
e nt
sA
g
ai
n ,g
l
a s sb
e ad
sw
e r e u s ed
a st
h
et
e st
a e r o s ol
b
e c a u s et h
eA P
S
c o u n