Chemical characterization of atmospheric PM in Delhi, India, during different periods of the year including Diwali festival

Abstract A study of the chemical composition of atmospheric particulate matter has been carried out in the city of Delhi. During two 6–day special observation periods, in November 2009 and in March 2010, we have determined atmospheric concentration of element, ions, elemental carbon, organic carbon and levoglucosan, obtaining a satisfactory mass closure (better than 94%). The results show that during these periods, pollutants produced by combustion sources constituted 6 –7 % of the total mass, and that the rest of it, in the absence of desert storms, was evenly divided among species coming from the soil, inorganic secondary compounds formed in the atmosphere and organic species. The results of the analysis of levoglucosan concentration showed that during the cold season in the atmosphere of Delhi about one fifth of the organics was directly produced by biomass burning. Elemental content of PM 10 has also been determined once a week during the year 2008. It has been found that PM 10 composition varies according to the season: soil components increase during the summer while secondary pollutants and organics increase during the post–monsoon and the winter. Elemental and ionic content of PM 10 and PM 2.5 have been determined every day during the week of Diwali festivals in 2008 and 2009. PM 10 concentration has reached the value of 767 μg m −3 in 2008 and 620 μg m −3 in 2009; a remarkable increase of elements produced by firework combustion (Sr, Ba, Ti, Mg, Cu, K, S, V, Cl, Bi, Ga) has been detected. The analysis of the extractable and residual fraction of elements has shown that most of the elements were predominantly in the residual fraction and that changes in the size and solubility distribution occurred as a consequence of fireworks

Seasonal variations in the chemical composition of indoor and outdoor PM10 in university classrooms

In the VIEPI project (Integrated evaluation of the exposure to indoor particulate matter) framework, we carried out a 1-year study of the concentration and chemical composition of particulate matter (PM) in a 5 story building in the Sapienza University of Rome (Italy). Each sampling had a duration of 1 month and was carried out indoors and outdoors in six classrooms. The chemical analyses were grouped to obtain information about the main PM sources. Micro-elements in their soluble and insoluble fractions were used to trace additional sources. Indoor PM composition was dominated by soil components and, to a lesser extent, by the organics, which substantially increased when people crowded the sites. The penetration of PM components was regulated by their chemical nature and by the dimensions of the particles in which they were contained. For the first time in crowded indoor environments, three different chemical assays aimed to determine PM redox properties complemented chemical composition measurements. These preliminary tests showed that substantially different redox properties characterised atmospheric particles in indoor and outdoor sites. The innovative characteristics of this study (time duration, number of considered environments) were essential to obtain relevant information about PM composition and sources in indoor academic environments and the occupants’ role

Air Quality Characterization at Three Industrial Areas in Southern Italy

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Statistics and 3D Modelling on Soil Analysis by Using Unmanned Aircraft Systems and Laboratory Data for a Low-Cost Precision Agriculture Approach

The aim of this work was to elaborate a new methodology that can allow for the identification of the topsoil homogeneous area (tSHA) distribution along land parcels, supporting farmers in keeping low-cost, sustainable, and light logistic management of precision agriculture (PA) practices. This paper shows the assessment of tSHA variability over two production units (PUs), considering radiometric response (optical camera), physicochemical (texture, pH, electrical conductivity), and statistical and geostatistical data analysis. By using unmanned aircraft systems (UASs) and laboratory analysis, our results revealed that the integration between UAS-RGB and physicochemical data can improve the estimation accuracy of tSHA distribution. Firstly, the UAS-RGB dataset was used to isolate bare soil from the vegetative radiometric contribution. Secondly, starting from statistical approaches (correlation matrices), the highest correlation with UAS-RGB and physicochemical data was stated. Thirdly, by using a geostatistical approach (ordinary cokriging), the map representing the tSHA variability was finally obtained

Traccianti chimici del fumo da tabacco in ambienti indoor

Il fumo di tabacco è una delle principali sorgenti di PM negli ambienti interni, attualmente regolamentata solo negli ambienti pubblici. Negli ambienti residenziali, invece, coloro che convivono con un fumatore sono soggetti al cosiddetto “fumo passivo”, che può essere “di seconda mano” (esalato dal fumatore e rilasciato dall’estremità della sigaretta) o di “terza mano” (adsorbito e successivamente rilasciato dalle superfici presenti nell’ambiente). Risulta quindi di interesse, anche ai fini della protezione della salute dei soggetti esposti, chiarire il ruolo del fumo di sigaretta nel determinare la qualità dell’aria degli ambienti residenziali. La rivelazione dei prodotti del fumo negli ambienti confinati e la determinazione del loro contributo alla concentrazione del PM può trarre vantaggio dall’identificazione di appropriati traccianti chimici. In uno studio precedente sono stati identificati Cd, Tl, La e Ce come traccianti affidabili del fumo di sigaretta. Vengono qui riportati i risultati di un nuovo studio sperimentale indirizzato a determinare i rapporti indoor-outdoor (I/O) di questi traccianti ed a chiarire il legame fra la loro concentrazione ed il numero di sigarette fumate nell’ambiente. Lo studio, della durata di 8 settimane, è stato effettuato in una stanza occupata da 2-3 fumatori durante le ore lavorative e vuota durante le ore notturne ed il week-end. L’analisi delle frazioni solubile e residua degli elementi, effettuata secondo un metodo di frazionamento chimico ben consolidato, ha premesso di identificare nelle frazioni residue di Cerio e Lantanio i migliori traccianti del fumo di sigaretta. Durante il periodo diurno, le concentrazioni di Ce residuo e di La residuo hanno mostrato un incremento fino a 15 volte rispetto al periodo del fine-settimana. Gli andamenti temporali dei due traccianti sono risultati sovrapponibili, con un coefficiente di correlazione R2 = 0.99. Durante le ore lavorative sono stati misurati rapporti I/O nell’intervallo 2-85 per Ce residuo e 2-60 per La residuo, mentre durante i fine-settimana sono stati determinati, in entrambi i casi, rapporti inferiori a 1.5. La variabilità delle concentrazioni e dei rapporti I/O è risultata legata al numero di sigarette fumate. Inoltre, misure di potenziale ossidativo effettuati sui filtri campionati durante le ore diurne hanno mostrato le capacità ossidanti del fumo di sigaretta

Influence of natural events on the concentration and composition of atmospheric particulate matter

A ten-month field study aimed to determine the contribution of natural events (i.e. sea-salt and mineral dust events) to urban PM concentration was carried out at six sampling sites in Central Italy (Lazio region). Four indicators have been used to identify natural events during the period of the study. The first one is constituted by the ratio between number of particles in the coarse to the accumulation mode. it is simple, cheap, and the information are given in quasi-real time, but the nature of the event (sea-salt or mineral dust) is not detectable. The second indicator relies on the chemical analysis of the collected PM by X-ray fluorescence (XRF) and allows a robust identification of sea-salt and crustal components. The third one is based on diagnostic ratios of elemental fractions: Mg(extractable)/Ti(residue) for sea-salt and Ti(residue)/Sb(residue) for mineral dust. It requires skilled staff but it is most accurate and sensible. The last indicator. constructed on the basis of natural radioactivity data, is not diagnostic for the nature of the event but it is able to estimate the increase in PM concentration with respect to the expected concentration in the absence of natural events. The relevance of natural events and the variations in PM concentration and composition during the study are discussed. The joined use of the four indicators allowed the identification of about 20 natural PM episodes. In general, sea-salt aerosol events did not cause exceedance of the daily EU limit value for PM(10). Saharan dust events, instead, were in most cases responsible for the exceedance of the limit value at all stations. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved

PM in ambienti di studio universitari: stagionalità, composizione chimica, sorgenti, infiltrazione dall’esterno

Le caratteristiche chimiche, morfologiche e dimensionali del PM indoor sono molto meno note di quelle relative agli ambienti esterni, benché l’influenza di questa classe di inquinanti sulla salute dei cittadini possa essere anche più importante di quella attribuibile al PM outdoor, dato il maggior numero di ore che noi tutti trascorriamo negli ambienti confinati. Sono qui presentati i risultati di uno studio, della durata di 1 anno, effettuato in ambienti accademici universitari (aule, laboratori) e mirato alla valutazione della concentrazione e composizione chimica del PM indoor ed allo studio della relazione con il PM outdoor, il volume degli ambienti, la presenza/assenza degli studenti, la stagionalità. Gli ambienti universitari sono stati scelti per l’assenza di alcune delle sorgenti tipiche di altri ambienti confinati, ad esempio il biomass burning, il fumo di sigaretta, la cottura di cibi, la presenza di animali domestici. Lo studio è stato effettuato secondo due modalità: campionamenti mensili durante un intero anno e campionamenti suddivisi in giorni infrasettimanali/notti infrasettimanali/week-end nel corso di tre campagne intensive della durata complessiva di oltre tre mesi. Per ogni campionamento, oltre alla concentrazione in massa, sono stati determinati gli elementi (totale e frazioni solubile e residua), le specie ioniche, il carbonio elementare ed organico, il bioaerosol. I risultati hanno permesso di ottenere un quadro dettagliato della composizione del PM indoor e delle sue variazioni stagionali. Negli ambienti interni il PM è dominato dalle componenti crustali e dalla frazione organica, a cui il bioaerosol fornisce un contributo rilevante. La maggior parte di questi contributi sono legati alla presenza delle persone, che trasportano dall’esterno e ri-sollevano le polveri prodotte dal suolo e che rilasciano direttamente il bioaerosol (es.: scaglie di pelle). La penetrazione dall’esterno è invece la sorgente principale di molte specie inorganiche, incluse quelle provenienti da sorgenti combustive e quelle di formazione secondaria; per queste specie i rapporti IN/OUT sono inferiori ad 1 e dipendono prevalentemente dalla dimensione delle particelle. Le variazioni stagionali della concentrazione e della composizione del PM negli ambienti interni riflettono, come atteso, la variazione della forza delle sorgenti esterne e le diverse condizioni di aereazione degli ambienti. La presenza di sistemi di condizionamento comporta una riduzione della concentrazione di PM; l’efficienza di rimozione da parte di questi sistemi è più marcata per la componente grossolana