Comprehensive analysis of environmental particulate matter: Chemical composition and microbial assessment
Notice bibliographique
Résumé
Rapid industrialization and population growth have contributed to a decline in air quality, with particulate matter (PM) posing particular concern. PM originates from both natural and human sources and often contains toxic chemicals and microorganisms, including potential pathogens. Inhalation of PM is linked to respiratory and cardiovascular diseases, underscoring the need to characterize better its chemical and biological composition in understudied region - Waterloo, Ontario, Canada. The present thesis is a culmination of three main parts. Part 1 will describe the use of the dithiothreitol (DTT) assay to quantify the oxidative potential of PM through DTT consumption of redox-active field PM species. Part II will describe and report details on PM collection from indoor and outdoor sites followed by chemical composition analysis. Part III will examine the biological content of PM using the real-time polymerase chain reaction (qPCR) technique to identify general bacterial load, and will use environmental sequencing to identify bacterial, fungal and DNA-genome viral species in the samples. Results demonstrate that during wildfire events, the Particle Into-Liquid Sampler (PILS) captured higher concentrations of water-soluble organic compounds (WSOC) than the Micro-Orifice Uniform Deposit Impactor (MOUDI), highlighting a predominance of submicron particles. On cleaner days, MOUDI more effectively recovered coarse-mode acid leachable organic compounds (ALOC). DTT assays, ICP-OES, and particle dosimetry modeling revealed size- and iron/copper/ALOC- dependent differences in oxidative potential. Fine particles (0.56-1 μm) showed the greatest reactivity during wildfire smoke event, while particles in the 1-1.8 μm range dominated oxidative potential on cleaner days. Biological analyses showed that PILS samples were more suitable for DNA extraction, qPCR, and sequencing. In contrast, MOUDI was more effective at collecting transition metals and organic compounds. Pathogenic microbes, including bacteria and fungi, were identified in Page | iv Waterloo air, alongside traces of human DNA linked to local activity. These findings point to both exposure risks and opportunities for community engagement on air quality issues. Overall, MOUDI and PILS offered complementary advantages: MOUDI for detailed size-resolved chemical analysis and PILS for operational efficiency and better compatibility with biological assays. Together, they provide a more comprehensive understanding of PM composition, oxidative capacity, and biological relevance. This research delivers the first in depth assessment of PM chemistry and bioaerosols in Waterloo, contributing critical insights for air quality monitoring, health risk assessment, and environmental policy.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».