Characterization of atmospheric aerosol composition and sources of pollution with X-ray spectrometry techniques

Abstract

The primary objective of this doctoral dissertation is to advance and validate non-destructive X-ray analytical techniques for the quantitative chemical characterization of atmospheric aerosol filters. While traditional air quality monitoring relies heavily on bulk mass concentrations (PM₁₀, PM₂.₅), this work addresses the critical need for detailed elemental data by optimizing a suite of complementary spectroscopic methods—ranging from Energy-Dispersive X-ray Fluorescence (ED-XRF), Wavelength-Dispersive X-ray Fluorescence (WD-XRF), micro-XRF Imaging, Near Real-Time XRF (NRT-XRF), and Particle-Induced X-ray Emission (PIXE). A central contribution of this research is the rigorous development of analytical protocols that overcome existing limitations regarding calibration, spatial heterogeneity, and instrument intercomparability. By systematically cross-validating these techniques, the study establishes a robust framework for obtaining reliable and high-resolution chemical data essential for understanding aerosol composition.Beyond methodological innovation, the research aims to bridge the gap between instrumental development and practical environmental application through determining the sources of particulate pollution in diverse and under-studied environments. The optimized analytical protocols were applied to real-world case studies, enabling a harmonized source identification across six diverse sites in Greece and the first multi-year source apportionment in a heavily polluted city in Central Asia. These applications demonstrate the capability of the developed methods to identify specific anthropogenic drivers, such as residential biomass burning and industrial emissions, thereby providing the scientifically grounded evidence required for policymakers to design effective, targeted air quality mitigation strategies. Airborne particulate matter (PM) remains one of the most pressing environmental challenges and threats to public health worldwide. Fine and coarse particles not only degrade air quality and visibility but also contribute to adverse health effects, including respiratory and cardiovascular diseases. The chemical composition of PM reflects a complex mixture of natural and anthropogenic sources, atmospheric processes, and long-range transport; therefore, its characterization is fundamental for understanding impacts and supporting mitigation policies. Despite significant progress, major challenges remain in the quantitative chemical analysis of aerosol samples. Traditional monitoring networks provide information on mass concentrations (PM₁₀, PM₂.₅); however, these data are insufficient for source identification and process understanding. Instead, detailed elemental and compositional data are required. In this context, non-destructive, multi-element techniques such as X-ray fluorescence (XRF) and particle-induced X-ray emission (PIXE) have become essential tools in atmospheric sciences. Nevertheless, the application of these techniques to thin aerosol deposits collected on filters requires careful calibration, rigorous uncertainty estimation, and systematic intercomparison. This Doctoral Dissertation addresses these challenges by combining advanced X-ray fluorescence (XRF) methods with ion-beam analysis (PIXE) for the chemical characterization of atmospheric aerosols. To this end, several complementary spectrometers were employed, including a secondary-target ED-XRF, a high-resolution WD-XRF, a portable ED-XRF (HH-XRF), a micro-XRF scanner for spatially resolved analysis of multi-stage impactor filters, a near real-time XRF spectrometer (NRT-XRF) evaluated through direct comparison with a laboratory ED-XRF, as well as a dedicated PIXE setup at the Institute of Nuclear and Particle Physics (INPP) of NCSR “Demokritos”. Through careful optimization and cross-validation, these methodologies were adapted to deliver reliable quantitative analysis of aerosol filters. The central objective of this dissertation is twofold: (a) the advancement and application of non-destructive analytical techniques for the quantitative determination of aerosol elemental composition, and (b) the use of these techniques to improve the understanding of particulate pollution sources in diverse environments. The work contributes both to the optimization of analytical protocols and to the broader effort of investigating pollution sources, with the aim of providing accurate public information and supporting effective mitigation strategies. The first part of the dissertation (Chapters 1–7) provides the scientific foundation for studying atmospheric particulate matter (PM). It begins with the definition and physical characteristics of aerosols, highlighting their size range, formation mechanisms, and ability to undergo transformations and long-range transport. It then examines filter-based sampling methodologies, emphasizing the advantages and limitations of different substrates and their implications for subsequent chemical analysis. A detailed overview of the chemical composition of atmospheric PM follows, covering crustal, marine, secondary inorganic, carbonaceous components, and trace elements, linking them to environmental and health impacts. Finally, Positive Matrix Factorization (PMF), the main receptor model used in this dissertation, is presented, focusing on its mathematical framework, treatment of uncertainty, and diagnostic tools. The second part (Chapters 8–10) is dedicated to the analytical foundations of the applied X-ray methods. It introduces the physical principles of X-ray fluorescence (XRF), including excitation processes, attenuation, and quantification strategies, with particular emphasis on thin targets such as aerosol filters. Complementarily, the fundamental principles of particle-induced X-ray emission (PIXE) are described, outlining ion–matter interactions, geometries, and calibration requirements for aerosol analysis. Together, these chapters establish the theoretical basis for the quantitative interpretation of spectra obtained with different instruments and provide the framework necessary to adapt XRF and PIXE techniques to the specific challenges of environmental aerosol research. The third part (Chapters 11–12) presents the experimental setups used. These include the secondary-target ED-XRF spectrometer (Epsilon 5, PANalytical), the portable HH-XRF analyzer (Tracer 5i, Bruker), the large-area μ-XRF scanner (M6 Jetstream, Bruker), the WD-XRF spectrometer (ZSX Primus IV, Rigaku), and the near real-time XRF spectrometer (NRT-XRF) (Xact 625i, SailBri Cooper) for automated hourly elemental monitoring. In addition, the specialized external-beam PIXE facility of the Institute of Nuclear and Particle Physics (INPP), NCSR “Demokritos”, is described. The fourth part of the dissertation (Chapters 13–19) presents the experimental results, beginning with the X-ray analytical methodologies (Chapters 13–17) and continuing with their application in source apportionment studies (Chapters 18–19).Initially, the methodological performance of the new analytical tools was investigated. The portable HH-XRF spectrometer (Tracer 5i, Bruker) was optimized for aerosol filter analysis, calibrated against thin-film standards, and compared with the laboratory ED-XRF system (Epsilon 5, PANalytical). The results demonstrate strong performance across 24 elements.Additionally, an analytical protocol using μ-XRF (M6 Jetstream, Bruker) was developed for filters from a multi-stage impactor, providing spatially resolved quantification of elements across different particle size fractions. In this context, the spatial heterogeneity of aerosol deposition on filters was systematically examined.Further enhancement of laboratory instrumentation was achieved through the calibration of a WD-XRF spectrometer (ZSX Primus IV, Rigaku). Using thin-film standards and reference filters, the WD-XRF proved to be a reliable and complementary tool, offering superior energy resolution. An additional methodological contribution is the development of a quantitative external-beam PIXE protocol. Using two SDD detectors, calibration for aerosol filters was successfully achieved.Finally, an intercomparison was performed between the benchtop ED-XRF spectrometer (Epsilon 5, PANalytical) and the NRT-XRF instruments (Xact 625i and Xact 625, SailBri Cooper) in three European cities. The study highlights the complexity of intercomparisons between different XRF instrument types and substrates.After the development and evaluation of the X-ray methodologies, they were applied to real-world case studies in different geographical contexts. The first study focuses on Central Asia, presenting the first multi-year PM₂.₅ source apportionment in Dushanbe, Tajikistan. Using gravimetric elemental analysis with ED-XRF and black carbon (BC) measurements, the results reveal persistently high PM₂.₅ levels, far exceeding European standards and World Health Organization (WHO) guidelines. The Positive Matrix Factorization (PMF) model identified eight pollution sources, including coal burning, biomass burning, emissions from cement industries, crustal dust, secondary aerosols, and emissions from power plants. Strong seasonality in source contributions was observed, with residential coal burning dominating in winter and power-plant emissions increasing during warmer months. In the European context, a comprehensive study was conducted in Greece within the PANACEA project. Six stations representing urban, suburban, and rural environments were monitored using ED-XRF, carbon analyses (OC and EC), and ion chromatography. The resulting source apportionment highlights the interplay among traffic emissions, biomass burning, secondary aerosols, and natural sources, with site-specific contributions reflecting local conditions and meteorology. This work establishes a coherent national dataset that can inform targeted mitigation strategies. Finally, the fifth part summarizes the main conclusions of the dissertation, emphasizing the successful bridging of instrumental development and environmental application.

Ο πρωταρχικός στόχος αυτής της διδακτορικής διατριβής είναι η εξέλιξη και η επικύρωση μη καταστροφικών τεχνικών ανάλυσης ακτίνων-Χ για τον ποσοτικό χημικό χαρακτηρισμό φίλτρων ατμοσφαιρικών αερολυμάτων. Ενώ η παραδοσιακή παρακολούθηση της ποιότητας του αέρα βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στις συγκεντρώσεις μάζας (PM₁₀, PM₂.₅), η παρούσα εργασία αντιμετωπίζει την κρίσιμη ανάγκη για λεπτομερή στοιχειακά δεδομένα, βελτιστοποιώντας μια σειρά συμπληρωματικών φασματοσκοπικών μεθόδων — οι οποίες κυμαίνονται από τον φθορισμό ακτίνων-Χ ενεργειακής Διασποράς (ED-XRF), τον φθορισμό ακτίνων-Χ διασκεδασμού μήκους κύματος (WD-XRF), την απεικόνιστική φασματομετρία micro-XRF, XRF σχεδόν πραγματικού χρόνου (NRT-XRF) και την εκπομπή ακτίνων-Χ από επαγόμενα από σωματίδια (PIXE). Μια κεντρική συνεισφορά αυτής της έρευνας είναι η αυστηρή ανάπτυξη αναλυτικών πρωτοκόλλων που υπερβαίνουν τους υπάρχοντες περιορισμούς σχετικά με τη βαθμονόμηση, τη χωρική ανομοιογένεια και τη συγκρισιμότητα των οργάνων. Μέσω της συστηματικής διασταυρούμενης επικύρωσης αυτών των τεχνικών, η μελέτη καθιερώνει ένα ισχυρό πλαίσιο για την απόκτηση αξιόπιστων χημικών δεδομένων υψηλής ανάλυσης, τα οποία είναι απαραίτητα για την κατανόηση της σύνθεσης των αερολυμάτων. Πέρα από τη μεθοδολογική καινοτομία, η έρευνα στοχεύει να γεφυρώσει το χάσμα μεταξύ της ανάπτυξης οργάνων και της πρακτικής περιβαλλοντικής εφαρμογής, προσδιορίζοντας τις πηγές σωματιδιακής ρύπανσης σε ποικίλα και ελλιπώς μελετημένα περιβάλλοντα. Τα βελτιστοποιημένα αναλυτικά πρωτόκολλα εφαρμόστηκαν σε μελέτες επιμερισμού πηγών ρύπανσης, επιτρέποντας τον εναρμονισμένο προσδιορισμό πηγών σε έξι διαφορετικές τοποθεσίες στην Ελλάδα, καθώς και την πρώτη πολυετή κατανομή πηγών (source apportionment) σε μια βαριά ρυπασμένη πόλη της Κεντρικής Ασίας. Οι εφαρμογές αυτές καταδεικνύουν την ικανότητα των αναπτυγμένων μεθόδων να εντοπίζουν συγκεκριμένους ανθρωπογενείς παράγοντες, όπως η καύση βιομάζας για οικιακή χρήση και οι βιομηχανικές εκπομπές, παρέχοντας έτσι τα επιστημονικά τεκμηριωμένα στοιχεία που απαιτούνται ώστε οι φορείς χάραξης πολιτικής να σχεδιάσουν αποτελεσματικές και στοχευμένες στρατηγικές μετριασμού για την ποιότητα του αέρα. Τα αιωρούμενα σωματίδια (ΑΣ) παραμένουν μία από τις πιο πιεστικές περιβαλλοντικές προκλήσεις και απειλές για τη δημόσια υγεία παγκοσμίως. Τα λεπτόκοκκα και χονδρόκοκκα σωματίδια όχι μόνο υποβαθμίζουν την ποιότητα του αέρα και την ορατότητα, αλλά συμβάλλουν επίσης σε δυσμενείς επιπτώσεις για την υγεία, συμπεριλαμβανομένων των αναπνευστικών και καρδιαγγειακών παθήσεων. Η χημική σύσταση των ΑΣ αντικατοπτρίζει ένα πολύπλοκο μείγμα φυσικών και ανθρωπογενών πηγών, ατμοσφαιρικών διεργασιών και μεταφοράς μεγάλων αποστάσεων, και ως εκ τούτου, ο χαρακτηρισμός της είναι θεμελιώδης για την κατανόηση των επιπτώσεων και την υποστήριξη πολιτικών μετριασμού. Παρά τις σημαντικές προόδους, παραμένουν σημαντικές προκλήσεις στην ποσοτική χημική ανάλυση των δειγμάτων αερολυμάτων. Τα παραδοσιακά δίκτυα παρακολούθησης παρέχουν πληροφορίες σχετικά με τις συγκεντρώσεις μάζας (PM10, PM2.5), ωστόσο τα δεδομένα αυτά είναι ανεπαρκή για την ταυτοποίηση των πηγών και την κατανόηση των μηχανισμών. Αντ' αυτού, απαιτούνται λεπτομερή στοιχειακά δεδομένα και δεδομένα σύστασης. Σε αυτό το πλαίσιο, οι μη καταστροφικές, πολυ-στοιχειακές τεχνικές, όπως ο φθορισμός ακτίνων-Χ (XRF) και η εκπομπή ακτίνων-Χ από επαγόμενα σωματίδια (PIXE), έχουν καταστεί απαραίτητα εργαλεία για τις ατμοσφαιρικές επιστήμες. Ωστόσο, η εφαρμογή αυτών των τεχνικών σε λεπτές εναποθέσεις αερολυμάτων που συλλέγονται σε φίλτρα απαιτεί προσεκτική βαθμονόμηση, αυστηρή εκτίμηση της αβεβαιότητας και συστηματική δια-σύγκριση. Η παρούσα Διδακτορική Διατριβή αντιμετωπίζει αυτές τις προκλήσεις συνδυάζοντας σύγχρονες μεθόδους φθορισμού ακτίνων-Χ (XRF) με ανάλυση ιόντων-ακτίνων (PIXE) για τη χημική ταυτοποίηση των ατμοσφαιρικών αερολυμάτων. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν διάφορα συμπληρωματικά φασματόμετρα, όπως δευτερογενών στόχων ED-XRF, WD-XRF υψηλής διακριτικής ικανότητας, φορητό ED-XRF (HH-XRF), μ-XRF για χωρικά διακριτή απεικόνιση δειγμάτων από δειγματολήπτη πολλαπλών σταδίων, φασματόμετρο XRF σε σχεδόν πραγματικό χρόνο (NRT-XRF) που αξιολογήθηκε μέσω άμεσης σύγκρισης με εργαστηριακό ED-XRF, καθώς και ειδική διάταξη PIXE στο Ινστιτούτο Πυρηνικής και Σωματιδιακής Φυσικής (INPP), ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος». Μέσω προσεκτικής βελτιστοποίησης και διασταυρούμενης επικύρωσης, οι μέθοδοdoλογίες αυτές προσαρμόστηκαν ώστε να παρέχουν αξιόπιστη ποσοτική ανάλυση φίλτρων αερολυμάτων. Ο κεντρικός στόχος της παρούσας διατριβής είναι διττός: (α) η προώθηση και εφαρμογή μη καταστροφικών αναλυτικών τεχνικών για τον ποσοτικό προσδιορισμό της στοιχειακής σύστασης των αερολυμάτων και (β) η αξιοποίηση αυτών των τεχνικών για την πληρέστερη κατανόηση των πηγών σωματιδιακής ρύπανσης σε διαφορετικά περιβάλλοντα. Η εργασία συμβάλλει τόσο στη βελτιστοποίηση αναλυτικών πρωτοκόλλων όσο και στη συνολικότερη προσπάθεια διερεύνησης των πηγών ρύπανσης, με στόχο την έγκυρη ενημέρωση των πολιτών και τη διαμόρφωση αποτελεσματικών στρατηγικών για τον περιορισμό της. Το πρώτο μέρος της διατριβής (Κεφάλαια 1–7) παρέχει την επιστημονική βάση για τη μελέτη των ατμοσφαιρικών σωματιδίων (ΑΣ). Ξεκινά με τον ορισμό και τα φυσικά χαρακτηριστικά των αερολυμάτων, επισημαίνοντας το εύρος μεγεθών, τους μηχανισμούς σχηματισμού και την ικανότητά τους να υφίστανται μετασχηματισμούς και μεταφορά σε μεγάλες αποστάσεις. Στη συνέχεια εξετάζονται οι μεθοδολογίες δειγματοληψίας σε φίλτρα, με έμφαση στα πλεονεκτήματα και τους περιορισμούς των διαφορετικών υποστρωμάτων και τις επιπτώσεις στη μετέπειτα χημική ανάλυση. Ακολουθεί μια λεπτομερής επισκόπηση της χημικής σύστασης των ατμοσφαιρικών ΑΣ, καλύπτοντας εδαφικά, θαλάσσια, δευτερογενή ανόργανα, ανθρακούχα συστατικά και ιχνοστοιχεία, συνδέοντάς τα με περιβαλλοντικές και υγειονομικές επιπτώσεις. Τέλος, παρουσιάζεται το μοντέλο της Παραγοντοποίησης Θετικής Μήτρας (PMF) ως το κύριο μοντέλο αποδέκτη που χρησιμοποιείται στη διατριβή για τον επιμερισμό πηγών ρύπανσης, εστιάζοντας στο μαθηματικό πλαίσιο, τον χειρισμό της αβεβαιότητας και τα διαγνωστικά εργαλεία. Το δεύτερο μέρος (Κεφάλαια 8–10) αφιερώνεται στα αναλυτικά θεμέλια των μεθόδων ακτίνων-Χ που εφαρμόζονται. Εισάγει τις φυσικές αρχές του φθορισμού ακτίνων Χ (XRF), συμπεριλαμβανομένων των διεργασιών διέγερσης, της εξασθένησης, και των στρατηγικών ποσοτικοποίησης, με ιδιαίτερη επισήμανση στους λεπτούς στόχους, όπςς είναι και τα φίλτρα αερολύμάτων. Συμπληρωματικά, περιγράφονται οι θεμελιώδεις αρχές της εκπομπής ακτίνων-Χ από επαγόμενα σωματίδια (PIXE), περιγράφοντας τις αλληλεπιδράσεις ιόντων-ύλης, τις γεωμετρίες, και τις απαιτήσεις βαθμονόμησης για ανάλυση αερολυμάτων. Μαζί, τα κεφάλαια αυτά θεμελιώνουν τη θεωρητική βάση για την ποσοτική ερμηνεία των φασμάτων που λαμβάνονται με διαφορετικά όργανα και παρέχουν το απαραίτητο πλαίσιο για την προσαρμογή των τεχνικών XRF και PIXE στις ειδικές προκλήσεις της έρευνας περιβαλλοντικών αερολυμάτων. Το τρίτο μέρος (Κεφάλαια 11–12) παρουσιάζει τις πειραματικές διατάξεις που χρησιμοποιήθηκαν. Αυτές περιλαμβάνουν το φασματόμετρο ED-XRF με δευτερογενείς στόχους (Epsilon 5, PANalytical), τον φορητό αναλυτή ΗΗ-XRF (Tracer 5i, Bruker), τον σαρωτή μ-XRF μεγάλων επιφανειών (M6 Jetstream, Bruker), το φασματόμετρο WD-XRF (ZSX Primus IV, Rigaku) και το φασματόμετρο XRF σχεδόν πραγματικού χρόνου (NRT-XRF) (Xact 625i, SailBri Cooper) για αυτοματοποιημένη, ωριαία στοιχειακή παρακολούθηση. Επιπλέον, περιγράφεται η εξειδικευμένη εγκατάσταση εξωτερικής δέσμης PIXE του Ινστιτούτου Πυρηνικής και Σωματιδιακής Φυσικής (INPP), ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος» ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος».Το τέταρτο μέρος της διατριβής (Κεφάλαια 13–19) παρουσιάζει τα πειραματικά αποτελέσματα, ξεκινώντας με τις αναλυτικές μεθοδολογίες ακτίνων-Χ (Κεφάλαια 13–17) και συνεχίζοντας με την εφαρμογή τους σε μελέτες επιμερισμού πηγών (Κεφάλαια 18–19).Αρχικά, διερευνήθηκε η μεθοδολογική δυναμική των νέων αναλυτικών εργαλείων. Το φορητό φασματόμετρο ΗΗ-XRF (Tracer 5i, Bruker) βελτιστοποιείται για ανάλυση αερολυμάτων σε φίλτρα, βαθμονομείται έναντι προτύπων λεπτού υμενίου και συγκρίνεται με το επιτραπέζιο συστημά ED-XRF (Epsilon 5, PANalytical). Τα αποτελέσματα δείχνουν ισχυρή απόδοση για 24 στοιχεία.Επιπρόσθετα, αναπτύχθηκε ένα πρωτόκολλο ανάλυσης με τη χρήση μ-XRF (M6 Jetstream, Bruker) για φίλτρα από δειγματολήπτη πολλαπλών σταδίων, παρέχοντας χωρικά αναλυμένη ποσοτικοποίηση στοιχείων στα διάφορα κλάσματα μεγέθους σωματιδίων. Στο πλαίσιο αυτό εξετάστηκε συστηματικά η χωρική ανομοιογένεια της εναπόθεσης αερολυμάτων στα φίλτρα. Περαιτέρω βελτίωση της εργαστηριακής οργανολογίας επιτεύχθηκε μέσω της βαθμονόμησης ενός φασματομέτρου WD-XRF (ZSX Primus IV, Rigaku). Με τη χρήση προτύπων λεπτών υμενίων και φίλτρων αναφοράς, το WD-XRF αποδεικνύεται αξιόπιστο και συμπληρωματικό εργαλείο, προσφέροντας ανώτερη ενεργειακή διακριτική ικανότητα. Μια επιπλέον μεθοδολογική συνεισφορά είναι η ανάπτυξη ενός ποσοτικού πρωτοκόλλου PIXE εξωτερικής δέσμης. Χρησιμοποιώντας δύο ανιχνευτές SDD επιτεύχθηκε η βαθμονόμηση για φίλτρα αερολύμάτων. Τέλος, πραγματοποιήθηκε διασύγκριση μεταξύ του επιτραπέζιου φασματομέτρου ED-XRF (Epsilon 5, PANalytical) και NRT-XRF (Xact 625i και Xact 625 , SailBri Cooper) σε τρεις ευρωπαικές πόλεις. Η μελέτη υπογραμμίζει την πολυπλοκότητα των διασυγκρίσεων μεταξύ διαφορετικών τύπων XRF και υποστρωμάτων. Μετά την ανάπτυξη και αξιολόγηση των μεθοδολογιών με ακτίνες-Χ, αυτές εφαρμόστηκαν σε πραγματικές περιπτωσιολογικές μελέτες σε διαφορετικά γεωγραφικά πλαίσια. Η πρώτη μελέτη εστιάζει στην Κεντρική Ασία, παρουσιάζοντας τον πρώτο πολυετή επιμερισμό πηγών PM2.5 στην Ντουσαμπέ του Τατζικιστάν. Χρησιμοποιώντας σταθμικό στοιχειακή ανάλυση με ED-XRF και αναλύση σε μάυρο άνθρακα (BC), τα αποτελέσματα αποκαλύπτουν σταθερά υψηλά επίπεδα PM2.5, πολύ πάνω από τα ευρωπαϊκά πρότυπα και τις οδηγίες του Παγκόσμιου Οργανισμού Υγείας (WHO). Το μοντέλο της παραγοντοποίησης θετικής μήτρας (PMF) εντόπισε οκτώ πηγές ρύπανσης, περιλαμβάνοντας καύση καύρβουνου, καύση βιομάζας, εκπομπές από τσιμεντοβιομηχανίες , εδαφική σκόνη, δευτερογενή αερολύματα και εκπομπές από το σταθμούς παραγωγής ενέργειας. Η εποχικότητα στις συνεισφορές των πηγών ήταν έντονη, με την οικιακή καύση άνθρακα να κυριαρχεί τον χειμώνα και τις εκπομπές από σταθμούς παραγωγής ενέργειας να αυξάνονται κατά τους θερμότερους μήνες. Στο ευρωπαϊκό πλαίσιο, διεξήχθη μια ολοκληρωμένη μελέτη στην Ελλάδα στο πλαίσιο του έργου PANACEA. Έξι σταθμοί που αντιπροσωπεύουν αστικά, προαστιακά και αγροτικά περιβάλλοντα παρακολουθήθηκαν χρησιμοποιώντας ED-XRF, ανάλυσεις άνθρακα (OC και EC) και ιοντική χρωματογραφία. Τα αποτελέσματα επιμερισμού πηγών καταδεικνύουν την αλληλεπίδραση των εκπομπών κυκλοφορίας, της καύσης βιομάζας, των δευτερογενών αερολυμάτων και των φυσικών πηγών, με τις ειδικές συνεισφορές ανά περιοχή να αντικατοπτρίζουν τις τοπικές συνθήκες και τη μετεωρολογία. Η εργασία αυτή καθιερώνει ένα συνεκτικό εθνικό σύνολο δεδομένων που μπορεί να ενημερώσει στοχευμένες στρατηγικές μετριασμού. Τέλος, το πέμπτο μέρος συνοψίζει τα γενικά συμπεράσματα της διατριβής, τονίζοντας την επιτυχή γεφύρωση μεταξύ της οργανολογικής ανάπτυξης και της περιβαλλοντικής εφαρμογής.