Trace metal analysis of atmospheric particulate matter: A comparison of personal and ambient samplers


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Abstract

This study compared the size-resolved trace metal concentrations from a standard ambient sampler to those of three commercial personal samplers. Trace metals data from each personal sampler were also inter-compared. Co-located “fixed site” samples were collected in two urban sites in the United States using three types of personal samplers (BGI PM2.5 cyclone, URG PM2.5 cyclone, and Sioutas™ personal cascade impactor sampler [PCIS]) and one standard ambient sampler fitted with a PM2.5 cyclone. This experimental design enabled direct evaluation of the relative performance of the personal samplers. Results of mass measurements showed good agreement between the standard equipment and personal samplers; however, trace metal comparisons (measured by ICP–MS) showed reproducible concentration biases among personal samplers. These biases can be summarized as BGI < URG < PCIS (0.27 ± 0.08, 0.72 ± 0.08, and 1.32 ± 0.34 relative to the ambient sampler). Elements exhibiting larger variation between personal samplers were associated with higher mass fractions in the coarse fraction, suggesting the PM2.5 size-cut a potential cause of this deviation.RésuméCette étude compare les concentrations de métaux traces obtenues par un échantillonneur standard de l'air ambiant à celles obtenues par trois échantillonneurs personnels disponibles sur le marché; les métaux traces sont classés selon leurs dimensions. Les données de métaux traces obtenues des échantillonneurs personnels disponibles sur le marché ont aussi été comparées entre elles. Les échantillons de « site fixe » cositués ont été collectés dans deux sites urbains aux États-Unis en utilisant trois types d'échantillonneurs personnels (BGI PM2,5 cyclone, URG PM2,5 cyclone et l'échantillonneur impacteur en cascade SioutasMC [PCIS]) ainsi qu'un échantillonneur standard d'air ambiant muni d'un cyclone PM2,5. Ce protocole expérimental permet l'évaluation directe du rendement relatif des échantillonneurs personnels. Les résultats des mesures des masses ont montré une bonne corrélation entre l'équipement standard et les échantillonneurs personnels; toutefois, les comparaisons des métaux traces (mesurés par ICP-MS) ont montré des biais de concentration reproductibles parmi les échantillonneurs personnels. Ces biais peuvent être résumés comme suit: BGI < URG < PCIS (0,27 ± 0,08, 0,72 ± 0,08 et 1,32 ± 0,34 relativement à l'échantillonneur d'air ambiant). Les éléments montrant une plus grande variation entre les échantillonneurs personnels ont été associés à la fraction plus grossière, suggérant que la dimension de coupure du PM2,5 soit une cause potentielle de cette déviation.

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