Spatial and temporal variability of incidental nanoparticles in indoor workplaces: impact on the characterization of point source exposures

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dc.contributor.author

Niu, Jianjun

Rasmussen, Pat E.

Magee, Robert

Nilsson, Gregory

dc.date.accessioned

2024-05-03T14:53:53Z

dc.date.available

2024-05-03T14:53:53Z

dc.date.issued

2014-10-29

dc.description - en

Under the Clean Air Regulatory Agenda (CARA), Health Canada has been given the mandate to acquire the foundational knowledge necessary to assess indoor air pollutants and to develop and implement guidelines and other tools to better manage indoor air quality. In this study, Health Canada collaborated with the National Research Council to characterize ultrafine particles (less than 100 nanometers in diameter) originating in the indoor workplace. A suite of direct-reading instruments was used to assess particle number, surface area and mass concentrations as well as particle size distributions in six different locations in one example building. The results show that the behaviour of ultrafine particles varies widely from room to room, depending on the characteristics of the room, the type of human activity and whether the measurements are taken in the winter or summer season. Ultrafine particle concentrations generally decrease at night. Most of the particles fall into two size ranges: from 19-79 nm and from 50-136 nm, depending on workplace locations. The study also included an evaluation of instrument performance in a room-sized experimental chamber, with the goal of recommending a suite of instruments for monitoring ultrafine particles. The performance of newly available portable instruments compared well with large stationary instruments that are currently the scientific standard. It was concluded that a combination of instruments is required to fully characterize exposures to ultrafine particles, because no one instrument can provide all the required information. The study results will be used to assess and improve upon techniques to characterize indoor air pollutant exposures.

dc.description.abstract - en

This study deployed a suite of direct-reading instruments in six locations inside one building to characterize variability of the background aerosol, including incidental nanoparticles (NP), over a six month period. The instrument suite consisted of a portable Condensation Particle Counter (CPC) and a Scanning Mobility Particle Sizer (SMPS) for assessing particle number concentrations and size distributions in the nano-scale range; an Aerodynamic Particle Sizer (APS) for assessing micron-scale particle number concentrations and size distributions; plus a desktop Aerosol Monitor (DustTrak DRX) and a Diffusion Charger (DC2000CE) for assessing total particle mass and surface area concentrations respectively. In terms of number concentration, NPs (<100 nm) were the dominant particles observed in the background aerosol, contributing up to 53–93% of the total particle number concentrations. The particle size distributions were bimodal with maxima around 19–79 nm and 50–136 nm, respectively, depending on workplace locations. The average detected background particle number, surface area and total mass concentrations were below 7.1 × 103 # cm−3, 22.9 μm2 cm−3 and 33.5 μg m−3, respectively in spring samples and below 1.8 × 103 # cm−3, 10.1 μm2 cm−3 and 12.0 μg m−3, respectively in winter samples. A point source study using an older model laser printer as the emission source indicated that NPs emitted from the investigated printer were distinguishable from background. However, more recent low emitting printers are likely to be indistinguishable from background, and chemical characterization (e.g. VOCs, metals) would be required to help identify emission sources.

dc.description.abstract-fosrctranslation - fr

Cette étude a déployé une suite d'instruments à lecture directe dans six emplacements à l'intérieur d'un bâtiment pour caractériser la variabilité de l'aérosol de fond, y compris les nanoparticules accidentelles (NP), sur une période de six mois. La suite d'instruments comprenait un compteur de particules à condensation (CPC) portable et un granulomètre à mobilité à balayage (SMPS) pour évaluer les concentrations en nombre de particules et les distributions de tailles à l'échelle nanométrique ; un granulomètre aérodynamique (APS) pour évaluer les concentrations en nombre de particules et leurs distributions granulométriques à l'échelle micrométrique ; ainsi qu'un moniteur d'aérosols de bureau (DustTrak DRX) et un chargeur de diffusion (DC2000CE) pour évaluer respectivement la masse totale des particules et les concentrations en surface. En termes de concentration numérique, les NP (<100 nm) étaient les particules dominantes observées dans l'aérosol de fond, contribuant jusqu'à 53 à 93 % des concentrations totales en nombre de particules. Les distributions granulométriques étaient bimodales avec des maxima autour de 19 à 79 nm et de 50 à 136 nm, respectivement, en fonction des emplacements du lieu de travail. Le nombre moyen de particules de fond détectées, la surface spécifique et les concentrations de masse totale étaient inférieures à 7,1 × 103 # cm−3, 22,9 μm2 cm−3 et 33,5 μg m−3, respectivement dans les échantillons de printemps et inférieures à 1,8 × 103 # cm−3, 10,1 μm2 cm−3 et 12,0 μg m−3, respectivement dans les échantillons hivernaux. Une étude de source ponctuelle utilisant un modèle d'imprimante laser plus ancien comme source d'émission a indiqué que les NP émises par l'imprimante étudiée se distinguaient du fond. Cependant, les imprimantes à faibles émissions les plus récentes seront probablement impossibles à distinguer du bruit de fond, et une caractérisation chimique (par exemple COV, métaux) serait nécessaire pour aider à identifier les sources d'émission.

dc.description.fosrctranslation - fr

Dans le cadre du Programme de réglementation de la qualité de l'air (PRQA), Santé Canada a reçu le mandat d'acquérir les connaissances fondamentales nécessaires pour évaluer les polluants de l'air intérieur et d'élaborer et de mettre en œuvre des lignes directrices et d'autres outils pour mieux gérer la qualité de l'air intérieur. Dans cette étude, Santé Canada a collaboré avec le Conseil national de recherches pour caractériser les particules ultrafines (moins de 100 nanomètres de diamètre) provenant des lieux de travail intérieurs. Une suite d’instruments à lecture directe a été utilisée pour évaluer le nombre de particules, la surface et les concentrations massiques ainsi que la distribution granulométrique à six endroits différents dans un bâtiment exemple. Les résultats montrent que le comportement des particules ultrafines varie considérablement d'une pièce à l'autre, selon les caractéristiques de la pièce, le type d'activité humaine et selon que les mesures sont effectuées en hiver ou en été. Les concentrations de particules ultrafines diminuent généralement la nuit. La plupart des particules se répartissent en deux gammes de tailles : de 19 à 79 nm et de 50 à 136 nm, selon l'emplacement du lieu de travail. L'étude comprenait également une évaluation des performances des instruments dans une chambre expérimentale de la taille d'une pièce, dans le but de recommander une suite d'instruments pour surveiller les particules ultrafines. Les performances des instruments portables nouvellement disponibles se comparent bien à celles des grands instruments fixes qui constituent actuellement la norme scientifique. Il a été conclu qu'une combinaison d'instruments est nécessaire pour caractériser pleinement les expositions aux particules ultrafines, car aucun instrument ne peut fournir à lui seul toutes les informations requises. Les résultats de l'étude seront utilisés pour évaluer et améliorer les techniques de caractérisation des expositions aux polluants de l'air intérieur.

dc.identifier.doi

https://doi.org/ 10.1039/c4em00478g

dc.identifier.uri

https://open-science.canada.ca/handle/123456789/2390

dc.language.iso

en

dc.publisher

Royal Society of Chemistry

dc.subject - en

Health

Health and safety

dc.subject - fr

Santé

Santé et sécurité

dc.subject.en - en

Health

Health and safety

dc.subject.fr - fr

Santé

Santé et sécurité

dc.title - en

Spatial and temporal variability of incidental nanoparticles in indoor workplaces: impact on the characterization of point source exposures

dc.type - en

Article

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