Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo,...

50
  Further strengthening the capacities for effective implementation of the acquis in the field of air quality  This project is funded by the European Union Ministry of Environment and Physical Planning Finnish Meteorological Institute         Report on the Heavy Metal and PAH campaign 20152016  Twinning project ‐ Further strengthening the capacities for effective implementation of the acquis in the field of air quality   

Transcript of Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo,...

Page 1: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

 

  Further strengthening the capacities for effective implementation of the 

acquis in the field of air quality  

This project is funded by the European Union 

Ministry of Environment and Physical Planning Finnish Meteorological Institute

 

 

 

 

 

 

 

 

Report on the Heavy Metal and PAH campaign 2015‐2016 

 

Twinning project ‐ Further strengthening the capacities for effective 

implementation of the acquis in the field of air quality 

   

Page 2: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

 

Table of Contents  

Summary of the campaigns ..................................................................................................................................3 

1.  Introduction ..................................................................................................................................................7 

2.  Sampling sites ...............................................................................................................................................8 

3.  Sampling and analysis methods ................................................................................................................ 10 

3.1 instrumental methods ............................................................................................................................. 10 

3.2 Source apportionment ............................................................................................................................ 12 

4.  Results and conclusion .............................................................................................................................. 12 

4.1  Karpos ................................................................................................................................................ 14 

4.1.2  Karpos source apportionment ....................................................................................................... 21 

4.2 Tetovo ...................................................................................................................................................... 23 

5.  Emission sources ....................................................................................................................................... 27 

6.  Comparison to other HM and PAH studies performed in Macedonia ...................................................... 29 

7.  Comparison to European levels. ................................................................................................................ 31 

8.  References ................................................................................................................................................. 33 

Annex 1. ............................................................................................................................................................. 34 

Annex 2. ............................................................................................................................................................. 47 

 

 

Page 3: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

Summary of the campaigns 

A campaign to measure heavy metals (HM) and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH)  in particulate matter 

(PM10) in air was organized in Karpos, Skopje, between August 2015 and March 2016. Additionally, the monitor 

data (SO2, NO, NO2, CO, O3, PM10, PM2.5) routinely collected at the station was utilized in this report. Main ions 

(Ca,  Cl,  K,  Mg,  oxalate,  Na,  NH4,  NO3,  SO4),  monosaccharide  anhydrides  (levoglucosan,  mannosan,  and 

galactosan) and black carbon in PM10 were also measured for the campaign. 

In the EU air quality legislation (AQ Directives 2004/107/EC and 2008/50/EC) and national legislation, there are 

limit and target values with upper and lower assessment thresholds for certain elements and compounds in air. 

Here, the annual  limit value of  lead and annual target values of arsenic, cadmium, nickel and benzo(a)pyrene 

were compared with the campaign results (Figure 1). For benzo(a)pyrene, the annual target value was clearly 

exceeded during the campaign and most  likely the annual target value  is exceeded at Karpos station. For the 

heavy metals, the target values were not exceeded when compared to campaign averages (Table 1). Moreover, 

the lower assessment thresholds, according to this campaign, were not exceeded in Karpos.  

Levoglucosan  level at Karpos were among  the highest measured  in Europe  (average 852 ng/m3, Fig.24), but 

similar  levels  have  been measured  also  in  some  other  campaigns  in  Europe,  for  example  in Dettenhausen 

(Germany) and Lycksele (Sweden). 

 

 

Figure 1. Arsenic (As), cadmium (Cd), nickel (Ni),  lead (Pb) and benzo(a)pyrene (b(a)p)  in PM10 aerosol  in Karpos during 

August 2015 – March 2016. The annual target values are the red  lines while the upper assessment thresholds (UAT) and 

lower assessment thresholds (LAT) are the dashed lines: UAT is the upper line and LAT is the line underneath. 

 

0

5

10

15

1/8/15 1/12/15 1/4/16

As

0

2

4

6

1/8/15 1/12/15 1/4/16

Cd

0

5

10

15

20

25

1/8/15 1/12/15 1/4/16

Ni

0

200

400

600

1/8/15 1/12/15 1/4/16

Pb

0

5

10

15

20

1/8/15 1/11/15 1/2/16

b(a)p

Page 4: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

 

Table 1. The limit and target values with upper and lower assessment thresholds as stated in the AQ Directives for heavy 

metals and benzo[a]pyrene  in PM10 aerosol.  In  the  last  column,  the average  concentration of  the pollutant during  the 

measurement campaign is given. 

Pollutant  Limit value (ng/m3) 

Target value (ng/m3) 

Upper assessment threshold  (ng/m3) 

Lower assessment threshold (ng/m3) 

Average conc. (ng/m3) 

Lead  500  ‐  350  250  11.5 

Arsenic  ‐  6  3.6  2.4  1.8 

Cadmium  ‐  5  3  2  0.4 

Nickel  ‐  20  14  10  6.0 

Benzo[a]pyrene  ‐  1  0.6  0.4  5.2 

 

Source apportionment using positive matrix factorization (PMF) method was made for Karpos data. 8‐factors 

solution was selected to further analysis. (Figures 2 and 11). 

These  eight  sources were:  soil  (F1),  traffic  (F2),  sea  salt  (F3),  biomass  burning  (F4),  sulphate  aerosol  (F5), 

industry (F6), nitrate aerosol (F7) and long‐range transported pollution (LRT) (F8). 

According  to  this  solution, majority of PM10 pollution  came  from  five  sources, which were soil  (19%),  traffic 

(19%), biomass burning (32%), sulfate aerosol (7%) and  industry (18%).   Other three sources (nitrate aerosol, 

LRT and sea salt) had only minor contribution to modeled PM10 mass at Karpos site (Figure 2).  

 

Figure 2. PM10 pollution sources at Karpos station.  

Additionally, a heavy metal campaign  in Tetovo was organized. The data from Tetovo HM campaign  indicates 

the As, Ni and Cd concentrations in PM10 aerosol in Tetovo are below EU target values and within EU AQ limits 

Page 5: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

(Figure 3). However, the comparison to target values is only indicative as the measurements should have been 

continued  for  a  full  year with even distribution over  the  year  to  fulfill  the data quality objectives  from  the 

legislation. The available data is limited to four months. In addition, the Jugohrom Ferroalloys DOO Jegunovce 

smelter, a point source with highest emissions in the country and located some 15 km from Tetovo, was under 

maintenance during January and February. Thus, the results do not reflect the typical situation. The two month 

average  of  arsenic  during  October‐December  (when  Jugohrom  Ferroalloys  DOO  Jegunovce  was  normally 

operating) exceeds the lower assessment threshold (Table 2). 

   

   

Figure 3. Arsenic (As), cadmium (Cd), nickel (Ni) and  lead (Pb) in PM10 aerosol in Tetovo during October 2015 – February 

2016. 

Table 2. The limit and target values with upper and lower assessment thresholds as stated in the AQ Directives for heavy 

metals and benzo[a]pyrene  in PM10 aerosol.  In  the  last  column,  the average  concentration of  the pollutant during  the 

measurement campaign in Tetovo is given. Additionally, the average concentration in Oct‐Dec is given in parenthesis.  

Pollutant  Limit value (ng/m3) 

Target value (ng/m3) 

Upper assessment threshold  (ng/m3) 

Lower assessment threshold (ng/m3) 

Average conc. (ng/m3) 

Lead  500  ‐  350 250  21 (28) 

Arsenic  ‐  6  3.6 2.4  1.8 (2.7) 

Cadmium  ‐  5  3  2  1.0 (1.4) 

Nickel  ‐  20  14  10  4.6 (6.3) 

 

There were some concerns with  the  representativeness of data with both campaigns. Both campaigns were 

performed  for  under  a  year  so  they  do  not  represent  the  annual  situation  but  do  give  indication  of  the 

concentration  levels.  In Karpos  campaign,  the quality of data  regarding heavy metal  results analysed at  the 

second analysis  laboratory was unsatisfactory for reasons stated  later  in this report.  In Tetovo campaign, the 

0

2

4

6

8

30/10/15 30/12/15 29/2/16

As

0

2

4

6

30/10/15 30/12/15 29/2/16

Cd

0

5

10

15

20

25

30/10/15 30/12/15 29/2/16

Ni

0

200

400

600

30/10/15 30/01/16

Pb

Page 6: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

influence of Jugohrom Ferroalloys DOO Jegunovce to local air quality is clearly seen but since the smelter was 

under maintenance during half of  the  campaign period,  the  results obtained do not present  the  typical  air 

quality situation in Tetovo. 

The  uncertainty  of  the  heavy metal  campaign  results  in  Skopje  influenced  the  PMF modelling  significantly 

especially  for  the  definition  of  the  impact  of  those  sectors  with  largest  contribution  to  the  heavy metal 

concentrations.  This  for  example  resulted  that  the  contribution  of  industry  and  soil  to  the  overall 

concentrations was not  possible  to be  separated  and was  estimated  as one  sector.  To  improve  the  source 

apportionment, availability of a longer period of monitoring data for heavy metals and PAHs and good quality 

analyses of the samples is essential.   

Page 7: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

1. Introduction 

A measurement campaign to study the heavy metal (HM), levoglucosan and polycyclic aromatic hydrocarbons 

(PAH)  concentrations  in  air was  organized  in  Skopje  in  order  to  find  out  if  the  local  air  quality meets  the 

requirements of  the Fourth Daughter Directive* and the CAFÉ Directive**  regarding these pollutants. Of the 

metal components mentioned in the Directive, mercury was not analysed since only monitoring requirements 

are specified for this pollutant (and thus no limit nor target value is established).  

The samples were collected at one station in Skopje and one station in Tetovo for 8 and 4 months, respectively, 

in 2015‐2016. Here we present  the  time series of  these pollutants with special note on  the  limit and  target 

values specified in the EU and national legislation. Additionally, source apportionment analysis was conducted 

to study the sources of the pollutants. For the source apportionment study, filters for main  ion, black carbon 

and levoglucosan analysis were collected at Karpos for 6 months. Moreover, monitor data on gases (SO2, NO2, 

O3,  CO,  benzene)  and  particles  (PM2.5  and  PM10)  sampled  in  Skopje  and  Tetovo were  utilized  in  the  data 

analysis.  

*Directive 2004/107/EC of the European Parliament and of the Council relating to arsenic, cadmium, mercury, 

nickel and polycyclic aromatic hydrocarbons in ambient air 

**Directive 2008/50/EC of the European Parliament and of the Council of 21 May 2008 on ambient air quality 

and cleaner air for Europe 

Page 8: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

2. Sampling sites 

The  sampling  for heavy metals,  levoglucosan  and PAH’s was performed  in  the City of  Skopje  at  the Karpos 

station during 5.8.2015‐21.3.2016 (Figure 4). Altogether 60 PAH and ion samples, 43 levoglucosan samples and 

80  heavy metal  samples  were  collected,  once  in  every  third  day.  The  station  is  categorized  as  an  urban 

background station  located  in a schoolyard  in  the middle of an urban  residential area. A heavy  fuel oil‐fired 

district heat production plant ‘West’ is located 700 m northwest of the station. Additionally, the monitor data 

and main ion data used for the source apportionment study were collected at this station. 

 

Figure 4. MCZ filter samplers at Karpos site in August 2015 

Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected  in Tetovo, an urban traffic station (Figure 

5).   The sampling was performed  in 30.10.2015‐27.2.2016. The station  is  located some 15 km from a smelter 

Jugohrom Ferroalloys DOO Jegunovce, a point source with highest emissions  in the country (Figure 5).  In this 

report, the data from Tetovo is presented as a time series and compared to the EU and national legislation limit 

and target values. Source apportionment analysis was not performed for Tetovo due to insufficient data. 

More  details  on  the  measurement  sites  can  be  found  in  the  air  quality  portal 

(http://airquality.moepp.gov.mk/?lang=en) and in Anttila et al., 2015. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 9: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 5. The map of air quality stations Karpos in Skopje and Tetovo (blue stars). The point source with highest emissions 

in the country, the Jugohrom Ferroalloys DOO Jegunovce, is marked with a red star.  

 

10 km

Page 10: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

3. Sampling and analysis methods 

3.1 instrumental methods 

The samples for HM, PAH and main ions were collected every three days according to the European Standard 

EN 12341 Ambient air, Standard gravimetric measurement method for the determination of the PM10 or PM2.5 

mass  concentration  of  suspended  particulate matter.  The  gaseous  pollutants were measured  according  to 

European  Standards  EN  14211  (NO2),  EN  14212  (SO2),  EN  14625  (O3)  and  EN  14626:2012  (CO),  while 

particulate masses were measured according  to  the Technical Specification  (CEN) CEN/TS 16450:2013  (PM2.5 

and PM10) prepared by European Committee on Standardization. 

24h filter samples were collected on Teflon filters, every third day. The sample duration for HM and PAH filters 

was changed to 12 h in Tetovo in the middle of the campaign due to the overload and blocking of the filters. 

For main ions, the flowrate was reduced to 1 m3/h in the middle of the campaign, in order to keep the sampling 

duration in 24h. For gases and particulate matter data, hourly averages from the monitor data were averaged 

into daily  values according  to  the  filter  sampling. Particulate matter was monitored  in  two  size  fractions as 

stated in the EU legislation: fine particles (PM2.5) and coarse particles (PM10).  

There were some sampling problems during the campaign with occasional power cuts, minor pump problems 

with the filter sampling and filter overload and blocking, which resulted to some small gaps in the data. 

The  HM  filter  pretreatment  and  analysis  was  performed  partly  at  the  Finnish  Environmental  Institute  FEI 

(Karpos samples from August to September and all the Tetovo samples) and partly at the Institute for Labour 

Protection  (Istitut  za  zashtita na  radu, Serbia), which was a  subcontractory  laboratory of Technolab  (Karpos samples from October 2015 to March 2016). Both laboratories are accredited according to EN/ISO IEC 17025. 

At FEI and the Serbian  laboratory, the samples were digested and analysed according to EN 14902:2005. The 

FEI method  is  based  on microwave  assisted  acid  digestion  of  the  filter  samples  followed  by  analysis with 

inductively  coupled  mass  spectrometry  (ICP‐MS)  while  the  Serbian  laboratory  reports  to  use  same 

pretreatment  method  and  GF‐AAS  for  analysis.  Both  methods  are  the  reference  methods  stated  in  the 

Commission Directive (EU) 2015/1480 amending several annexes to Directives 2004/107/EC and 2008/50/EC. 

The quality of the data from Technolab was not satisfactory as stated in the results later in this report.  

The PAH samples were extracted and analysed at the Finnish Meteorological Institute (FMI)  in the accredited 

air  quality  laboratory  according  to  standards  EN  15549  and  ISO  12884:2000.  The  method  is  based  on 

dichloromethane extraction  followed by analysis with gas chromatography mass  spectrometer  (GC‐MS). The 

standard  EN  15549  is  the  reference method  stated  in  the  Commission Directive  (EU)  2015/1480  amending 

several annexes to Directives 2004/107/EC and 2008/50/EC.se of  ISO standard 12284 for the other polycyclic 

aromatic hydrocarbons in the absence of a CEN method. 

The  ion  filters were analysed  for ammonium (NH4), black carbon (BC), calcium (Ca), chloride (Cl), magnesium 

(Mg), nitrate (NO3),   oxalate  (Ox), potassium (K), sodium (Na) and sulfate (SO4) at the Finnish Meteorological 

Institute in the laboratory of Atmospheric Aerosols group in co‐operation with National Institute for Health and 

Welfare. For  ion analysis, a European standard  is under preparation and will be published  in 2016‐2017. The 

filters were extracted with ultrapure Milli‐Q (MQ) water and analysed with IC.  

The  levoglucosan  filters  were  analyzed  using  high  performance  anion  exchange  chromatography‐mass 

spectrometry method (HPAEC‐MS). Levoglucosan, mannosan and galactosan are burning products of cellulose 

Page 11: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

and  hemicellulose,  which,  along  with  lignin,  ash  components  and  some  other  extractives,  are  the  main 

components of  plant biomass. Because  these monosaccharide  anhydrides  have  low  vapour  pressures,  they 

exist  in  the  particulate  phase  in  the  atmostphere.  Levoglucosan  is  produced  in  large  amounts  in  biomass 

burning processes, and due to it’s stability in atmosphere, it is a good qualitative marker for biomass burning. 

(Saarnio et al, 2010). 

 Levoglucosan  data was  used  as  a  supportive  data  for  PMF  and  it  confirmed  our  previous  identification  of 

biomass burning source.  

The  gases  and  particulate  masses  were  measured  by  the Ministry  of  Environment  and  Physical  Planning 

(MEPP),  Skopje.  These  components  are  part  of  the  continuing  air  quality measurements  conducted  by  the 

laboratory of MEPP. A summary of all the measurements is given in Table 3. 

Table 3. Sampling and analysis methods applied during  the campaign. For HM, PAH,  levoglucosan and  ions,  laboratory 

analyses are needed while gases, PM2.5 and PM10 are measured with monitors (and thus the sampling column includes all 

the needed information). 

  Sampling   Sample pretreatment Sample analysis Analysis laboratory

Heavy metals in PM10 

Filter sampling according to EN 12341 (instrument:  MCZ LVS 16, Derenda   

Acid digestion according to EN 14902 (instrument: Milestone Ultrawave 240º) 

ICP‐MS analysis according to EN 14902 (instrument: Thermo iCAP Q) 

FEI, T003, Accredited Laboratory Centre (Finland) 

Acid digestion according to EN 14902 (instrument: unknown) 

GF‐AAS analysis according to EN 14902 (instrument: Varian 240 FS) 

Subcontractor of Technolab (Serbia) 

PAH in PM10  Filter sampling according to EN 12341 (instrument:  MCZ LVS 16, Derenda  

Soxtherm extraction in DCM 

GC/MS analysis, 

EN 15549, ISO 12884:2000, Agilent 6890N GC, 5973 MS,  

FMI, T097, Accredited Air Quality Laboratory (Finland) 

Ions in PM10  Filter sampling according to EN 12341 (instrument:  MCZ LVS 16/PM10 – L) 

Extraction with ultrapure water (MQ) 

IC analysis (instrument: Dionex 1CS‐2000 Ion Chromatography System) 

FMI, Atmospheric Aerosols laboratory, in co‐operation with National Institute for Health and Welfare (Finland) 

Levoglucosan (Ma:s) 

Filter sampling according to EN 12341 (instrument:  MCZ LVS 16/PM10 – L) 

Extraction with ultrapure water (MQ) 

High performance anion exchange chromatography/MS Dionex ICS‐3000 

FMI, Atmospheric Aerosols laboratory 

Sulphur dioxide 

EN 14212 (instrument: ML2050 CASELLA MONITOR) 

‐ ‐ MEPP (Skopje)

Nitrogen oxide 

EN 14211 (instrument: ML2041 CASELLA MONITOR) 

‐ ‐ MEPP (Skopje)

Nitrogen dioxide 

EN 14211 (instrument: ML2041 CASELLA MONITOR) 

‐ ‐ MEPP (Skopje)

Carbon monoxide 

EN 14626 (instrument: ML2030 CASELLA MONITOR) 

‐ ‐ MEPP (Skopje)

Ozone  EN 14625 (instrument:  ‐ ‐ MEPP (Skopje)

Page 12: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

ML2010 CASELLA MONITOR) 

PM10  CEN/TS 16450 (instrument: PM10 5030 SHARP Monitor ‐ Thermo Scientific Model) 

‐ ‐ MEPP (Skopje)

PM2.5  CEN/TS 16450 (instrument: PM2.5 5030 SHARP Monitor ‐ Thermo Scientific Model) 

‐ ‐ MEPP (Skopje)

 

3.2 Source apportionment  

The positive matrix factorization (PMF) method was used for source apportionment of the chemical species in the  daily  samples.  PMF  is  a  factor  analysis  tool  that  decomposes  the  sample  data  matrix  (which  is  a combination of pollutant time series measured at the site)  into two matrices: factor contributions and factor profiles, according to their correlations; what species come together  in the time series. These  factors can be used  for determining  air pollution  sources,  such  as biomass burning or  industrial  sources,  according  to  the knowledge of the local sources and their emissions.  

It should be acknowledged that for PMF, as with all modeling, the quality of the modeled PMF solution highly depends  on  the  amount of  input  data  and data  quality,  as well  as  user  knowledge  of  the data  and  of  the potential pollution sources that might have an effect on the air quality on the receptor site.  

Conditional probability  function, CPF, was used to combine Karpos wind data  into PMF  factor results.  In CPF calculation, area around Karpos station was divided into four sectors: northern, eastern, southern and western sectors  (315‐45, 45‐135, 135‐225 and 225‐315 degrees, respectively). An average wind vector was calculated for each sample (“sampling day”, which  is 24h sample, typically  from 11am). CPF calculates the ratio of days that it took for the averaged wind vector to hit into each sector that peaked in the each factor time series, to total amount of days that came into same sector.  Sampling days that peaked in the factor (over 0.8th percentile of the contribution values) and which did not overlap to each other, were taken into account in the calculation.  

CPF  gives  approximate  direction  for  pollutant  sources.  It  should  be mentioned  that  during  the measuring period, wind speeds were altogether quite low at the Karpos station, probably because of the tranquil location of the station in the park. This caused some mixing in the CPF analysis. 

Challenges to achieve accurate results with PMF in this project were 

‐ Limited  gas  and  PM  data;  there was  some missing  gas  and  PM  data  and  gaps  in  the  time  series; 

however, this wasn’t a significant issue and it was taken into account in the model 

‐ More  challenging was  the  changes  of  sampling  in  the middle  of  the  campaign;  this  caused  severe 

quality problems in the second part of the Karpos data on heavy metals starting already from October 

until to the end of campaign.  

‐ As a result, two third of Karpos HM data was of low quality: 

o HM  concentration  level  changed  as  the  analysis  laboratory  changed  with  many  metals, 

suspicious results of Al and Zn, high amount of results with <LOD results).  

o This, along with  insufficient background  information of Technolab analysis methods  including 

LODs and uncertainties (we had to make rough assumptions regarding to the Technolab data), 

caused incoherence and mixing to the model results and made the interpretation of the results 

quite a challenging task.  

Page 13: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

‐ Low wind speeds at the Karpos station 

‐ Low  amount  of  levoglucosan  data;  there  were  difficulties  with  sampling  of  levoglucosan  filters. 

However, overall quality of the  levoglucosan data was good and  it was used as a supportive data  for 

biomass factor identification.  

‐ The absence of local heavy metal emission data (to be able to distinguish the industrial factor from soil 

factor) 

‐ The  pollutants  have many  emission  sources, which  logically  divided  into  different  factors  and  also 

caused mixing for the factors. 

Page 14: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

4. Results and conclusion 

4.1 Karpos 

4.1.1 Pollutant levels at Karpos 

Data from Karpos HM and PAH campaign is presented in Figures 6‐9 for components covered by the legislation 

and  in  Annex  1  for  the  other  HMs  and  PAHs, main  ions, monosaccharide  anhydrides  (MA;  levoglucosan, 

mannosan, galactosan)  and monitor data. HM levels in the Karpos area, according to this campaign data, are 

below  the  limit  and  target  values  (Table  4)  of  EU  legislation  (AQ Directives  2004/107/EC  and  2008/50/EC). 

Average  benzo(a)pyrene  concentration  exceeded  EU  target  value  (1  ng/m3)  and  this  half  year  campaign 

indicates  that  benzo(a)pyrene  in  PM10  aerosol  (annual  average  concentration) might  be  in  exceedance  in 

Karpos  area  according  to  the  EU  fourth  daughter  AQ  directive  (2004/107/EC).  In  Table  5,  the  average 

concentration for the metal and PAH not mentioned in the AQ Directive but measured during the campaign are 

also  given.  Levoglucosan  level  at Karpos were  among  the highest measured  in Europe  (average 852 ng/m3, 

table 9), but not unique, similar levels have been measured in some European sites (figure 20, table 2 in Annex 

1). From  the  figure 14  it  is  seen  that monthly averages of  levoglucosan, b(a)p and PM10  follow nicely each 

other. This means that biomass burning has effect on PM10 concentrations at Karpos, which also supports the 

conclusion from the modeled result.   

Table 4. The limit and target values with upper and lower assessment thresholds as stated in the AQ Directives for heavy 

metals and benzo[a]pyrene in PM10 aerosol. In the last column, the average concentration of the pollutant during the 

measurement campaign is given. 

Pollutant  Limit value (ng/m3) 

Target value (ng/m3) 

Upper assessment threshold  (ng/m3) 

Lower assessment threshold (ng/m3) 

Average conc. (ng/m3) 

Lead  500  ‐  350  250  11.5 

Arsenic  ‐  6  3.6  2.4  1.8 

Cadmium  ‐  5  3  2  0.4 

Nickel  ‐  20  14  10  6.0 

Benzo[a]pyrene  ‐  1  0.6  0.4  5.2 

 

 

Page 15: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

 

 

 

 

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

8/1/2015 10/1/2015 12/1/2015 2/1/2016 4/2/2016

UATLAT

Annual target

Arsenic in PM10 (ng/m3) in Karpos

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

8/1/2015 10/1/2015 12/1/2015 2/1/2016 4/2/2016

UAT

LAT

Annual target

Cadmium in PM10 (ng/m3) in Karpos

Page 16: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

 

 

 

Figures 6‐9. Arsenic, cadmium, nickel and  lead  in PM10 aerosol  in Karpos during August 2015 – March 2016. The annual 

target values with upper assessment thresholds  (UAT) and  lower assessment thresholds  (LAT) are also presented  in the 

figure. The solid blue line represents the results of the filters analysed by FEI and the dashed blue line the filters analysed 

by Technolab. 

 

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

8/1/2015 10/1/2015 12/1/2015 2/1/2016 4/2/2016

UAT

LAT

Annual target

Nickel in PM10 (ng/m3) in Karpos

0.0

100.0

200.0

300.0

400.0

500.0

600.0

8/1/2015 10/1/2015 12/1/2015 2/1/2016 4/2/2016

UAT

LAT

Annual target

Lead in PM10 (ng/m3) in Karpos

Page 17: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

 

Figure  10. Benzo[a]pyrene  in  PM10  aerosol  in  Karpos  during August  2015  –  February  2016.  The  annual  target  value  1 

ng/m3 is also presented in the figure. The upper assessment thresholds (UAT, 6ng/m3) and lower assessment thresholds 

(LAT, 3 ng/m3) are the dashed lines: UAT is the upper line and LAT is the line underneath. 

 

 

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

01/08/2015 01/10/2015 01/12/2015 01/02/2016

Annual target

Benzo[a]pyrene in PM10 (ng/m3) in Karpos

Page 18: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

 

Figures 11 and 12, Levoglucosan and MA (blue solid line) vs. modelled biomass burning factor time series 

(yellow dotted line) in PM10 aerosol in Karpos during the campaign from August 2015 to February 2016. 

0.0

1000.0

2000.0

3000.0

4000.0

5000.0

6000.0

7000.0

8000.0

‐1

0

1

2

3

4

5

6

7

23.10.2015

07.11.2015

22.11.2016

07.12.2015

22.12.2016

31.12.2015

15.01.2016

30.01.2016

08.02.2016

23.02.2016

09.03.2016

levoglucosan

ng/m

3

biomass  factor

levoglucosan (ng/m3) and biomass burning factor in Karpos

Biomass Burning Levoglucosan

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

‐1

0

1

2

3

4

5

6

7

23.10.2015

07.11.2015

22.11.2016

07.12.2015

22.12.2016

31.12.2015

15.01.2016

30.01.2016

08.02.2016

23.02.2016

09.03.2016

MA sum, ng/m3

biomass factor

Sum of MA(ng/m3) and biomass burning factor in Karpos

Biomass Burning Levoglucosan

Page 19: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

 

Figures 13a and 13b. Scatterplots and linear fit of MA sum and levoglucosan vs. modelled biomass burning 

factor time series in PM10 aerosol in Karpos . 

 

Figure 14. Monthly average levels for benzo(a)pyrene (ng/m3), PM10 (g/m3) and levoglucosan (ng/m3) at Karpos station, 

from aug 2015 to feb 2016. Note logarithmic scale. 

For PAH’s the analysis for the filter samples was performed  in the  laboratory of FMI. However, for the heavy 

metal filters collected at Karpos, the laboratory was changed during the Karpos campaign. Unfortunately, this 

change is visible in the results. The results of the first laboratory are well above the provided detection limits, 

y = 868.59x ‐ 74.954R² = 0.6199

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

0 5 10

levoglucosan, ng/m

3biomass factor

Levoglucosan

Levoglucosan

Linear(Levoglucosan)

0.10

1.00

10.00

100.00

1000.00

10000.00

aug sep oct nov dec jan feb

Monthly averages for b(a)p, PM10 and levoglucosan

b(a)pAVE Levoglucosan_AVE PM10AVE

y = 1000.5x ‐ 45.084R² = 0.654

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

0 5 10

MA sum , ng/m

3

biomass factor

MA sum

MA sum

Linear (MAsum)

Page 20: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

the measurement uncertainties are reasonable, the  laboratory has a  long experience  in analyzing such filters 

and the method  is accredited. Additionally,  it is typical for certain elements (such as soil derived elements Al, 

Co, Cr, Mn, Fe) to show similar concentration patterns, and this was evident in the data of the first laboratory. 

The  results  of  the  second  laboratory  did  not  show  this  similar  pattern, moreover,  the  detection  limits  and 

measurement uncertainties were not provided by  the  laboratory  regardless of  several  requests. The  second 

laboratory is accredited but it remained unsolved if the analysis method is accredited or not. Thus, good quality 

data for HM is only available during the two first months of the study.  

The filters were additionally analysed for other heavy metals and PAHs not mentioned in the AQ Directive and 

average results are shown in Tables 5 and 6. 

Table 5. The average values (ng/m3) of other heavy metals during the campaign. 

   Al  Co  Cr  Cu  Fe  Mn  Ni  V  Zn 

Average  916  0.12  1.90  10.8  708  13.7  6.03  2.93  392 

 

Table 6. The average values (ng/m3) of other PAHs during the campaign. 

  phenantrene  anthracene  fluoranthene  pyrene  benz(a)anthracene 

Average  3.42  0.53  8.40  8.05  4.73 

 

  chrycene/triphenylene 

benzo(b+j+k)fluoranthene 

benzo(ghi)perylene 

indeno(1,2,3‐cd)pyrene 

dibenz(a,h+a,c)anthracene 

Average  6.62  9.24  4.03  3.60  0.49 

 

During the campaign, the average concentration of measured gases were below annual limit values (Table 7). 

However, the annual and daily  limit values for PM10 and PM2.5 mass were well exceeded. Main ions and black 

carbon (BC) in PM10 were collected by filters during the campaign but no limit or target values are set for these 

components. Black carbon mass was roughly estimated from reflectance measurements using MAC coefficient 

7.5. This should be verified with other methods before using these BC results as the absolute  level. Here we 

were mainly interested of the concentration differences in BC data, for modeling purposes, but not of the real 

BC value. In the EU  legislation, main  ions  in PM10 are to be measured at one background station per 100 000 

km2 regardless of the concentration levels. The average values of main ions and BC are shown in Table 8. The 

time series of these components is shown in Annex 1. 

Table 7. The average values (µg/m3) of gases and particulate matter masses during the campaign. 

  CO  O3  PM2.5  PM10  SO2  NO  NO2  Benzene 

Average  605  33.1  79.9  85.3  1.66  13.1  24.0  0.41 

 

Table 8. The average values (µg/m3) of main ions and black carbon (BC) during the campaign. 

  Cl  NO3  SO4  Ox  Na+  NH4+  K+  Mg2+  Ca2+  BC Mass 

Average  0.47  4.77  4.12  0.23  0.14  1.64  1.11  0.07  1.66  222* 

* estimated value from reflectance measurements 

Page 21: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

Table 9. The average values (ng/m3) of the sum of saccharide anhydrides (MA), levoglucosan, mannosan and 

galactosan measurements  during the campaign. 

  levoglucosan  mannosan  galactosan  Sum of MA 

           

Average  852  120  76  1023             

 

4.1.2 Karpos source apportionment 

For  PMF  analysis,  eight‐factors  (sources)  solution was  selected  to  further  analysis.  (Figure  11).  These  eight sources were:  soil  (F1),  traffic  (F2),  sea  salt  (F3),  biomass  burning  (F4)  sulphate  aerosol  (F5),  industry  (F6), nitrate aerosol (F7) and long‐range transported pollution (LRT) (F8). 

Factor one (F1) includes typical soil components: aluminium, iron, manganese, cobalt, as well as chromium (soil and industrial sources) and arsenic, zinc, lead and vanadium which come typically from industrial sources. This source  was  named  as  soil,  but  it  may  also  contain  some  industrial  pollution,  maybe  contaminated  soil. According to the CPF picture, the soil source was all around the station, which is realistic. 19% of PM10 pollution came from soil source. 

Factor 2 includes majority of benzene, as well as nitrogen monoxide and nitrogen dioxide. Other components include  chromium,  iron,  nickel  (oil),  vanadium  (oil)  and  carbon monoxide  (burning),  as well  as  calcium  and minor amount of PAHs. F2 was named as traffic. Source sectors  for this  factor also points to all  four sectors around the station, but with major impact from east (Skopje traffic). Traffic contributes to 20% of PM10 mass. 

Factor 3 contains most of sodium, as well as half of magnesium and one third of chlorine. This is a clear sea salt source and originated mainly from west, but with only very minor fraction (0.3%) of the total PM10 mass. 

Factor 4 contains most of the PAHs, as well as carbon monoxide and black carbon, potassium and nickel. This is biomass burning source. This factor contributes to one third (32%) of the total PM10 pollution mass and came from  around  the  Karpos  site,  which  also  refers  to  residential  heating. When  we  compared  this  factor  to levoglucosan and MA  time series,  it can be seen  that model  result  follows  levoglucosan and MA  time series data nicely (figures 11 and 12) and they also correlate fairly well (r2 = 0,62 and 0,65  in figures 13a and 13b). This, in addition to K+ and b(a)p in factor 4, further confirmed our interpretation of this factor as the biomass burning factor. 

Factor 5 contains ammonium sulphate with minor amounts of nitrogen dioxide, benzene, aluminium, arsenic, and cobalt. This  is called sulphate source, and contains ammonium sulphate, which  is a secondary pollutant from the reaction of sulphur dioxide with ammonia in contaminated air. This secondary source contributed to 7% of PM10 mass. The major source direction  for F5 was west, which can  include sulphur‐rich source further away in the western side of Karpos site. 

Factor 6 includes most of cadmium and lead, and has also major contribution from carbon monoxide and NO. It also contains some heavier PAH‐compounds. This is industry source and contributes to 18% of the total PM10 pollution, with potential sources in northern sector, and also partly in eastern sector from Karpos. 

Factor 7  includes secondary ammonium nitrate and ammonium sulphate, as well as some chlorine and other ions. This was named as nitrate source with only 2% contribution of  total PM10 mass and with source areas around the station, except from western sector. 

Factor 8 contains major part (91%) of ozone, with small amount of sulphur dioxide, nitrogen dioxide, benzene and  aluminium.  This  factor  represents  long‐range  transported  pollution  (LRT)  source,  where  ozone  has 

Page 22: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

developed by the photochemical reactions in the polluted air. The contribution was higher during summertime and  the  source  direction was  around  the  station,  but mainly  south.  This  factor  accounted  only  very minor amount (2%) of the PM mass. 

 

 

Figure 15. PMF factors, factor time series and CPF pictures for Karpos data.  

Page 23: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

 

Figure 16. Pie charts for PM2.5, PM10, benzo(a)pyrene and cadmium from Karpos PMF.  

4.2 Tetovo 

The results from Tetovo heavy metal campaign are presented in Figures 17‐20 and in Annex 2. The data from 

Tetovo HM campaign indicates the As, Ni and Cd concentrations in PM10 aerosol in Tetovo are below EU target 

values  and  within  EU  AQ  limits.  However,  the  comparison  to  target  values  is  only  indicative  as  the 

measurements should have been continued for a full year with even distribution over the year to fulfill the data 

quality objectives from the legislation. The available data is limited to four months. 

At Tetovo, only heavy metals in PM10 were sampled for the campaign. Additionally, gases and PM are routinely 

sampled at the station. 

In  Figures  17‐20,  it  is  evident  that  the  concentration  levels  dropped  after  the  New  Year.  In  November  to 

December,  the  concentration  levels of especially arsenic and  cadmium  (but also nickel and  lead) are higher 

than the concentration levels during January to February. During the same time, the Jugohrom Ferroalloys DOO 

Jegunovce smelter was under maintenance. It is evident that this maintenance period was reflected in the air 

concentrations. The average concentration of metals in PM10 during January‐February was approximately half 

of  that  in  November‐December  (the  decrease was  49–70 %  depending  on  the  component).  Similarly,  the 

decrease of PM10 and SO2 concentrations were 36 % and 50 %, respectively, between these two time periods. 

In Tables 8‐10,  the campaign average concentrations  for heavy metals and monitor data are given. The  two 

Page 24: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

month average of arsenic during October‐December (when Jugohrom Ferroalloys DOO Jegunovce was normally 

operating) exceeds the lower assessment threshold as seen in Table 8, concentration in parenthesis.  

PMF analysis was made also for Tetovo. However,  because of the low amount of samples, 39 altogether, and 

lack of biomass burning marker compounds (K+, b(a)p, levoglucosan) in Tetovo data, PMF analysis for Tetovo 

data was  unsuccessful. 

 

 

 

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

10/30/2015 12/30/2015 2/29/2016

UAT

LAT

Annual target

Arsenic in PM10 (ng/m3) in Tetovo

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

10/30/2015 12/30/2015 2/29/2016

UAT

LAT

Annual target

Cadmium in PM10 (ng/m3) in Tetovo

Page 25: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

 

 

 

 

Figures 17‐20. Arsenic, cadmium, nickel and lead in PM10 aerosol in Tetovo during November 2015 – February 2016. The 

annual target values with upper assessment thresholds (UAT) and lower assessment thresholds (LAT) are also presented in 

the figure. 

 

 

 

 

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

10/30/2015 12/30/2015 2/29/2016

UAT

LAT

Annual target

Nickel in PM10 (ng/m3) in Tetovo

0.0

100.0

200.0

300.0

400.0

500.0

600.0

10/30/2015 12/30/2015 2/29/2016

UAT

LAT

Annual target

Lead in PM10 (ng/m3) in Tetovo

Page 26: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

Table 10. The limit and target values with upper and lower assessment thresholds as stated in the AQ Directives for heavy 

metals and benzo[a]pyrene  in PM10 aerosol.  In  the  last  column,  the average  concentration of  the pollutant during  the 

measurement campaign in Tetovo is given. Additionally, the average concentration in Oct‐Dec is given in parenthesis.  

Pollutant  Limit value (ng/m3) 

Target value (ng/m3) 

Upper assessment threshold  (ng/m3) 

Lower assessment threshold (ng/m3) 

Average conc. (ng/m3) 

Lead  500  ‐  350  250  21 (28) 

Arsenic  ‐  6  3.6  2.4  1.8 (2.7) 

Cadmium  ‐  5  3  2  1.0 (1.4) 

Nickel  ‐  20  14  10  4.6 (6.3) 

 

Table 11. The average values (ng/m3) of other heavy metals during the campaign. 

  Al  Co  Cr  Cu  Fe  Mn  V  Zn 

Average  1130  0.64  6.55  23.5  1550  43.2  6.25  80.3  

Table 12. The average values (µg/m3) of gases and particulate matter masses during the campaign. 

SO2  NO2  CO  O3  PM10 

Average  5.03  40.5  2290  21.1  210 

Page 27: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

5. Emission sources 

The map of the air quality stations is shown in Fig. 5.The prevalent wind directions are from N/NE and W/SW as 

seen  in windroses  for Karpos  (Figure 21).  In Skopje, major  industrial activities  include manufacturing of steel 

products and cement and concrete production approximately 5 km  to  the west and south of the city centre 

(Figure 22), respectively, and oil refining approximately 20 km southeast of the city centre (Anttila et al., 2015). 

In early 2015, the steel factory introduced new filtering methods and thus lower emissions are expected than 

during the previous years. During the study period, the heat production plants in the city used natural gas while 

the occasional use of heavy oil is unclear.  

The  largest point source for particulate emissions  is believed to be the Jugohrom Ferroalloys DOO Jegunovce 

situated in a small municipality of Jegunovce. It is situated some 15 km from the Tetovo air quality monitoring 

station and some 30 km from Skopje. The factory was not working in Jan‐Feb 2016 while it was fully working in 

2015. 

 

Figure 21. Wind roses for Karpos in 2014 and 2015. 

Page 28: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

 

Figure 22. Map of Skopje with the local air quality stations marked with blue four‐pointed stars and the local emission 

sources marked with five‐pointed stars. 

The annual emissions of particulate matter, SO2 and NO2  in 2014  in Skopje area are given  in Table 13 for the 

relevant  industries. Additionally,  the  annual  emission  of  Jugohrom  Ferroalloys DOO  Jegunovce  in  2013  and 

2014 are given. 

Table 13. Annual emissions of PM, SO2, NOx and CO of relevant sources in Skopje and of Jugohrom Ferroalloys DOO 

Jegunovce in 2014 (for Jugohrom Ferroalloys DOO Jegunovce, also 2013 values are given).  

Source  PM (t)  SO2 (t)  NOx (t)  CO (t) 

ELEM Energy production  NA  7.4  35  ‐ 

ISTOK Energy production  1.8  0.0  42  ‐ 

ZAPAD Energy production  4.2  0.0  30  ‐ 

Oktomvri Energy production  0.8  0.0  4.7  ‐ 

Arcelormittal steel indusrtry  5.5  0.9  0.8  ‐ 

Makstil steel industry  3.8  2.1  119  ‐ 

USJE cement production  11  47  1113  ‐ Jugohrom Ferroalloys DOO (2014)   9760  773  559  675 Jugohrom Ferroalloys DOO 2013  15574  1899  1260  1311 

 

     

       

Page 29: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

6. Comparison to other HM and PAH studies performed in the country 

The heavy metal concentrations  in air have been previously measured  in a few campaigns while for PAH, this 

measurement campaign was the first in Skopje.  

The previous campaign time coverages have been from five days in one month to 80 x 12h samples during 11 

months  (Table 14). The analysis methods have been  ICP‐MS and XRF,  thus,  the measurement methods have 

not been in all cases according to the reference methods in AQ legislation.   

In the  last two campaigns performed  in 2014‐2015, there were exceedances for arsenic, cadmium and nickel 

while for lead, no exceedance of limit value has been ever reported. During this campaign, it has been evident 

that the  limit value of  lead  is not close to be exceeded and the results from previous campaigns support this 

conclusion. In Skopje, high cadmium concentrations in PM10 have earlier been measured in both campaigns in 

2014‐2015 in contrast with the results from this study. Nickel has been found to exceed the target value only in 

Kavadarci where ferronickel industry is located. For arsenic, the target value exceedances have been reported 

in Skopje and  Jegunovce,  the  latter being  the municipality where  the  Jugohrom Ferroalloys DOO  Jegunovce 

smelter  is  located.  In  this  study,  arsenic  in  Tetovo  during  the  full  operation  of  Jugohrom  Ferroalloys DOO 

Jegunovce  was  over  the  lower  assessment  threshold.  In  Karpos,  the  arsenic  data  does  not  give  much 

information due to very limited data set of high quality. 

Table 14. Summary about the previous heavy metal campaigns (in PM2.5 or PM10) performed in Skopje and other sites  in 

the country. 

Measured components of AQ Directives 

Exceedances of the annual limit and target values (y/n)  Analysis method  Measurement sites  Measurement period  Ref. 

As, Cd, Ni, Pb   

Yes, for As, Cd and Ni (but not at all stations). 

Modification of EN 14902 and EN ISO 17294‐2 

Six stations around Macedonia (incl. 2 in Skopje) 

Jul‐Aug, Oct 2014  (25 daily samples)  

1   

As, Cd, Ni, Pb Yes, for As  and Cd.  XRF  Karpos, Skopje 

Jun 2014 – Jan 2015 (9‐46 daily samples) 

2  

Ni, Pb No.  EDXRF  Skopje Dec 2006 – Oct 2007 (80 x 12h samples)

3  

 

Page 30: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

Table 15. Average concentrations of heavy metals  in particulate matter measured  in previous campaigns  in Skopje and 

elsewhere in the country. The exceedances of annual limit and target values are shown in red. 

Measured components of  AQ Directives  Average  Measurement sites  Measurement period  Reference 

As Cd Ni Pb 

4.6 57.1 8.8 288 

Skopje (Usje, Cement)   

Jul, Oct 2014  (10 daily samples)   

1    

As Cd Ni Pb 

4.2 198 7.3 484 

Skopje (Gaza Baba, metallurgy)  

Oct 2014  (5 daily samples)   

1    

As Cd Ni Pb 

18.8 15.8 6.0 58.9 

Jegunovce (Jugohrom Ferroalloys DOO Jegunovce,  smelter)   

Jul, Oct 2014  (10 daily samples)   

1    

As Cd Ni Pb 

1.7 2.3 75.3 16.3 

Feni (ferronickel)   

 Jul, Oct 2014  (10 daily samples)   

 1    

As Cd Ni Pb 

2.0 5.0 6.0 75.0 

Veles  (No current industry, closed smelters)  

Aug, Oct 2014  (5 daily samples)   

1    

As Cd Ni Pb 

1.7 <3.6 9.0 <LOD 

Bitola (REK Bitola, Thermo‐electric plant that uses coil)  

Jul, Oct 2014  (5 daily samples)   

1    

As Cd Ni Pb 

7.6 15.4 2.6 44.3 

Skopje (Karpos)    

Jun 2014 – Jan 2015 (9‐46 daily samples)   

2   

As Cd Ni Pb 

N.A. N.A. 8.9 57 

Skopje  (42°00’N, 21°26’E)  

Dec 2006 – Oct 2007 (80 x 12h samples)   

3    

 

Page 31: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

7. Comparison to European concentration levels 

According  to  the Air Quality  in Europe 2015 –report, exceedances of As was measured at approximately 12 

stations  in Europe  (of several hundreds stations)  in 2013. Cd and  lead exceeded at  less  than 10  stations. Ni 

exceeded at two stations. Instead, about the half of the stations in Europe that had continuous benzo(a)pyrene 

measurements  in measured concentrations above the target value 1 ng/m3 in 2013, in 13 of EU‐28 countries. 

Benzo(a)pyrene is a common problem in Europe (Figure 23).    

 

 

Figure 23. Comparison of benzo(a)pyrene concentrations in Europe, 2013 from Air Quality in Europe 2015 report. (Karpos 

8/2015‐1/2016 measured 5.2 ng/m3) 

 

Average levoglucosan level at Karpos during the campaign was relatively high, 852 ng/m3, which is among the 

highest value measured in Europe. However, cities such as Dettenhausen ,Germany (winter average 806 

ng/m3),  Graz, Austria (winter average 860 ng/m3) or Lycksele, Sweden (Jan‐Mar 2002 average 900 ng/m3) have 

had similar levels of levoglucosan during winter season (Figure 24 and table A2 in Annex 1). 

Page 32: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

 

Fig. 24. Comparison of selected levoglucosan studies in Europe 

 

0100200300400500600700800900

1000

Barcelona (Spain) 2009

‐ Feb‐M

ar

Borgerhout (Belgium)

Feb. 2010 ‐ Feb

. 2011

Vindinge (Den

mark)

2005 ‐ Feb

‐Apr

Salzburg (Austria) 2004

‐ Jan‐Feb

, Dec

Florence (Italy) 2009‐

2010 (w

inter)

Gen

t (Belgium) Nov

2000‐ Mar 2001

Dettenhausen

(Germ

any) Nov 2005 ‐

Mar 2006

Skopje, M

acedonia Aug

2015 ‐ Feb

 2016

Lycksele (Sw

eden) 2002 

–Jan‐M

ar

ng/m

3

Levoglucosan in Europe

Page 33: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

8. References 

Pia Anttila, Aneta Stefanovska , Aleksandra Nestorovska‐Krsteska,  Ljupco Grozdanovski,  Igor Atanasov,  Nikola 

Golubov,  Pece Ristevski,  Martina Toceva,  Sari Lappi,  Jari Walden (2015). Characterisation of extreme air 

pollution episodes in an urban valley in the Balkan Peninsula, Air Quality, Atmosphere and Health, DOI 

10.1007/s11869‐015‐0326‐7 

Kovacevik, B., Wagner, A., Boman, J., Laursen, J. and Pettersson, J. B. C. (2011), Elemental composition of fine particulate matter (PM2.5) in Skopje, FYR of Macedonia. X‐Ray Spectrom., 40: 280–288. doi: 10.1002/xrs.133  Karri Saarnio, Kimmo Teinilä, Minna Aurela, Hilkka Timonen, Risto Hillamo (2010), High‐performance anion‐exchange chromatography–mass spectrometry method for determination of levoglucosan, mannosan, and galactosan in atmospheric�fine particulate matter, Anal Bioanal Chem (2010) 398:2253–2264 DOI 10.1007/s00216-010-4151-4 AIRUSE, LIFE11 ENV/ES/584, Action B4, Biomass burning in Southern Europe  References in the Tables 14‐15: 

1) Test Report No. 1411/0950. Chemical analysis of filters for PM10. Unweltbudesamt Gmbh, Austria. 2014. 

2) IAEA project RER 1013, presentation by Marta Almeida, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Portugal given in Final Assessment Meeting Supporting Air Quality Management (Phase II) at International Atomic Energy Agency, Vienna, Austria, January, 25‐29, and the related data sheets provided by the Ministry of Environmental and Physical Planning.  

3) Kovacevik, B., Wagner, A., Boman, J., Laursen, J. and Pettersson, J. B. C. (2011), Elemental composition of fine particulate matter (PM2.5) in Skopje, FYR of Macedonia. X‐Ray Spectrom., 40: 280–288. doi: 10.1002/xrs.133 

4) Air quality in Europe, 2015 report. European Environment Agency 2015, doi:10.2800/62459   

   

Page 34: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

Annex 1.  

Time series of heavy metals, PAHs, ions and black carbon in PM10, gases and particulate masses measured at 

Karpos is given below. 

 

Figure A1. Time series of As, Cd and Zn in PM10 measured at Karpos. These components are likely to have industrial 

sources. Notice the use of primary (As, Cd) and secondary (Zn) axis for concentrations.  

 

 

Figure A2. Time series of Ni and V in PM10 measured at Karpos. These components are likely to have heavy oil as their 

source.  

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

0

2

4

6

8

10

12

14

16

8/1/2015 10/1/2015 12/1/2015 2/1/2016 4/2/2016

Cd_S

Cd_T

As_S

As_T

Zn_S

Zn_T

As, Cd, Zn in PM10 (ng/m3) in Karpos

0

5

10

15

20

25

30

8/1/2015 10/1/2015 12/1/2015 2/1/2016 4/2/2016

Ni_S

Ni_T

V_S

V_T

Ni, V in PM10 (ng/m3)

Page 35: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

 

 

Figure A3. Time series of Cr and Cu in PM10 measured at Karpos. These components are likely to have industrial sources 

while Cr may also originate from soil.  

 

 

Figure A4. Time series of Al, Co, Cr, Fe and Mn in PM10 measured at Karpos. These components are likely to 

originate from the soil but may have other sources as well. Notice the use of primary (Co, Cr, Mn) and 

secondary (Al, Fe) axis for concentrations.  

 

0

10

20

30

40

50

60

70

8/1/2015 10/1/2015 12/1/2015 2/1/2016 4/2/2016

Cu_S

Cu_T

Cr_S

Cr_T

Cu, Cr in PM10 (ng/m3) in Karpos

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

0

10

20

30

40

50

60

8/1/2015 10/1/2015 12/1/2015 2/1/2016 4/2/2016

Co_S

Co_T

Cr_S

Cr_T

Mn_S

Mn_T

Al_S

Al_T

Fe_S

Fe_T

Al, Co, Cr, Fe, Mn in PM10 (ng/m3)

Page 36: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

 

Figure A5. Monthly time series of PAHs in ng/m3 (in PM10) measured at Karpos.  

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Aug‐15 Sep‐15 Oct‐15 Nov‐15 Dec‐15 Jan‐16

dibenz(a,h+a,c)anthracene

indeno(1,2,3‐cd)pyrene

benzo(ghi)perylene

benzo(a)pyrene

benzo(k+b+)fluoranthene

chrycene/trifenyleeni?

benz(a)anthracene

pyrene

fluoranthene

anthracene

phenantrene

Page 37: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

 

 

Figure A6. Time series of particulate masses (PM2.5 and PM10) measured at Karpos. The annual mean limit values are 

exceeded. Surprisingly, the PM10 at Karpos is about the same as PM2.5. 

 

 

Figure A7. Time series of O3, NO and NO2 measured at Karpos. The annual mean limit value for NO2 and the daily 8h max 

for O3 are given. As typically, O3 has summer highs while NO and NO2 have winter highs. 

 

0

50

100

150

200

250

300

350

8/1/2015 10/1/2015 12/1/2015 2/1/2016

PM2.5

PM10

PM2.5 annual limit

PM10 annual limit

PM10 daily limit

0

20

40

60

80

100

120

140

8/1/2015 10/1/2015 12/1/2015 2/1/2016

O3

NO

NO2

O3 daily max (8h)

NO2 annual limit

Page 38: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

 

Figure A8. Time series of CO and benzene measured at Karpos. The annual mean limit value for benzene and the daily 8h 

limit value for CO are given. 

 

 

Figure A9. Time series of SO2 measured at Karpos. The annual mean limit value of SO2 is given.  

 

 

 

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

8/1/2015 10/1/2015 12/1/2015 2/1/2016

CO

Benzene

Benzene annual limit

CO 8h limit

0

5

10

15

20

25

8/1/2015 10/1/2015 12/1/2015 2/1/2016

SO2

SO2 annual limit

Page 39: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

Figure A10‐A12.  Time  series  of main  ions  (in  PM10) measured  at  Karpos.  (1)  Components  associated with  long  range 

transport, (2) components associated with sea salt and (3) other compounds and the biomass marker potassium (K). In Fig. 

A11, the primary axis is for Na and Mg while the secondary axis is for Cl. In Fig. A12, the primary axis is for Ca, K and Ox 

while the secondary axis is for BC. 

 

 

 

0

5

10

15

20

25

30

8/1/2015 10/1/2015 12/1/2015 2/1/2016

NO3

SO4

NH4+

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

8/1/2015 10/1/2015 12/1/2015 2/1/2016

Na+

Mg2+

Cl

0

200

400

600

800

1000

1200

0

1

2

3

4

5

6

7

8

8/1/2015 10/1/2015 12/1/2015 2/1/2016

Ox

K+

Ca2+

BC Mass

Page 40: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

Figure A13. PMF factors from Karpos data 

020406080

100

Soil

Soil

020406080

100

Traffic

Traffic

020406080

100

Sea Salt

Sea Salt

020406080

100

Biomass Burning

Biomass Burning

Page 41: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

 

 

 

020406080

100

CO…

PM 2.5,…

SO2…

NO2…

Al

Cd Cr

Fe Ni V

phen

antr…

fluoranth…

benz(a)an…

ben

zo(k+…

ben

zo(ghi…

diben

z(a,…

NO3

Ox

NH4+

Mg2+

BC M

ass…

Secondary Sulfate Aerosol

Secondary Sulfate Aerosol

020406080

100

Industry

Industry

020406080

100

CO…

PM 2.5,…

SO2…

NO2…

Al

Cd Cr

Fe Ni V

phenantr…

fluoranth…

ben

z(a)an…

ben

zo(k+…

ben

zo(ghi…

diben

z(a,…

NO3

Ox

NH4+

Mg2+

BC M

ass…

Nitrate Rich Aerosol

Nitrate Rich Aerosol

020406080

100

LRT

LRT

Page 42: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

Figure A14. Factor contributions and CPF for Karpos data  

   

Page 43: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

Figure A15. Karpos PMF: Percentages of sources for selected pollutants 

 

Page 44: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

 

Table A1. Factor profile data from Karpos PMF 

 

 

 

 

Factor Profiles (% of species sum) from Base Run #11 (Convergent Run)

Soil Traffic Sea Salt Biomass BurnSulfate Aeros Industry Nitrate AerosoLRTCO (mg/m3)A 5.8 17.7 0.0 36.9 5.4 29.5 3.2 1.3O3 (µg/m3)AV 5.4 0.0 2.9 0.0 0.0 0.0 0.4 91.3PM 2.5 20.1 15.9 0.0 35.7 6.8 18.2 2.2 1.2PM10 19.2 19.4 0.3 32.1 7.0 18.0 2.4 1.7SO2 (µg/m3)A 8.6 11.6 0.0 26.3 7.1 9.9 0.0 36.5NO (mg/m3) 0.0 55.0 0.0 0.0 0.0 41.0 0.9 3.0NO2 (µg/m3)A 9.9 41.6 10.4 4.3 16.6 4.2 0.0 13.1Benzene (µg/ 9.9 55.7 2.9 0.0 18.8 0.0 2.8 10.0Al 37.8 6.1 0.0 3.3 14.5 0.9 0.9 36.5As 57.1 0.0 0.1 7.9 18.6 3.0 0.4 12.9Cd 20.0 0.0 2.4 0.0 12.6 63.3 0.0 1.7Co 75.3 7.9 0.0 6.4 4.3 0.0 0.0 6.1Cr 51.7 22.0 6.4 6.0 3.8 8.8 0.7 0.7Cu 16.6 15.6 19.3 14.1 2.8 25.2 0.0 6.5Fe 32.3 40.0 4.3 3.5 1.9 15.5 0.0 2.4Mn 54.9 8.8 1.5 8.7 0.0 23.6 2.6 0.0Ni 17.8 27.8 3.0 29.5 1.1 18.1 1.5 1.1Pb 31.1 0.0 5.3 8.7 4.2 46.4 4.4 0.0V 39.1 22.4 4.4 16.0 5.3 11.2 0.0 1.6Zn 87.8 0.0 4.2 0.0 4.4 0.0 0.2 3.5phenantrene 0.2 0.0 2.1 81.5 4.5 0.0 5.1 6.6anthracene 0.0 0.0 1.7 81.8 2.0 0.0 7.2 7.3fluoranthene 0.0 2.8 1.5 79.8 4.6 3.6 4.6 3.1pyrene 0.0 3.6 1.5 78.0 4.5 4.9 4.5 3.0benz(a)anthra 0.0 8.2 2.8 69.6 0.3 13.1 2.6 3.4chrycene/triph 0.8 8.0 2.5 69.1 1.2 12.5 2.8 3.0benzo(b+k+j)f 1.2 12.1 2.0 58.2 1.8 19.0 2.8 2.9benzo(a)pyren 0.5 16.8 0.9 52.9 1.3 22.8 2.5 2.4benzo(ghi)per 1.7 14.7 2.3 52.1 3.0 20.8 3.6 1.8indeno(1,2,3-c 1.4 14.7 1.7 53.9 1.5 21.3 3.2 2.2dibenz(a,h+a, 2.2 16.9 2.4 50.8 0.6 22.9 3.0 1.3Cl 0.0 0.0 29.5 12.0 0.0 17.5 38.8 2.3NO3 2.8 17.1 4.3 15.8 7.2 1.9 50.9 0.0SO4 5.9 7.0 1.4 0.0 45.5 0.0 35.7 4.5Ox 22.8 13.3 11.7 12.3 10.0 0.0 28.5 1.4Na+ 7.9 1.0 76.1 2.4 6.8 0.0 5.8 0.0NH4+ 0.0 0.0 0.0 7.4 35.3 0.0 56.2 1.1K+ 6.1 10.2 0.0 28.2 4.3 12.0 37.4 1.8Mg2+ 10.8 18.6 46.8 0.0 7.7 4.3 7.0 4.8Ca2+ 15.8 46.0 0.0 0.0 5.5 8.2 10.3 14.2BC Mass [ug/ 3.6 9.4 20.0 28.0 15.4 0.0 18.8 4.9

Page 45: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

study  time  Average value Min-max matrix   

Urban Bakersfield (California)

Dec 1995 ‐ Jan 1996 

2390  PM2.5 Nolte et al. (2001) 

Fresno (California)  Dec 1995 ‐ Jan 1996 

2980 

Gent, Belgium  1998 ‐ Jan 12‐Mar 11 

477  121‐1133  PM10 Zdráhal et al. (2002) 

1998 ‐ Jun 10‐Aug 21 

19.4  4.1‐34.6 

Oslo (Norway)  2001 ‐ Nov 4‐Dec 14 

166  nd ‐ 475  PM10 Yttri et al. (2005) 

Elverum (Norway)  2002 ‐ Jan 30‐Mar 15

407  134‐971 

Missoula (Montana)  2003 ‐ Aug 10‐23 

900‐6000  PM2.5 Ward et al. (2006) 

Graz (Austria)  2004 ‐ Jan‐Feb, Dec 

860  PM10 Caseiro et al. (2009) 

2004 ‐ Jun‐Aug  100  Salzburg (Austria)  2004 ‐ Jan‐Feb, 

Dec 330 

2004 ‐ Jun‐Aug  50  Libby (Montana)  Nov 2004 ‐ Feb 

2005 3040  PM2.5 Bergauff et al. (2008) 

Dettenahusen (Germany)  Nov 2005 ‐ Mar 2006 

806  35‐3223  PM10 Bari et al. (2010) 

Brno (Czech Republic)  2009 (winter)  326  PM2.5 Křůmal et al. (2010) 

2009 (summer)  47.1  Slapanile (Czech Republic)  2009 (winter)  572  2009 (summer)  55.6 

Geeveston (Tasmania)  Mar 2009 ‐ Nov 2010 

2430  720‐6020  PM2.5 and PM10 Reisen et al. (2013) 

Urban‐Background Vienna (Austria)

2004 ‐ Jan‐Feb, Dec 

190‐220  PM10 Caseiro et al. (2009) 

2004 ‐ Jun‐Aug  20‐30  Graz (Austria)  2004 ‐ Jan‐Feb, 

Dec 450 

2004 ‐ Jun‐Aug  80  Salzburg (Austria)  2004 ‐ Jan‐Feb, 

Dec 250 

2004 ‐ Jun‐Aug  30  Cantù (Italy)  2005 ‐ Feb 21‐

27 963  PM10 Piazzalunga et al. (2010) 

Milan (Italy)  2005 ‐ Feb 21‐27 

385 

Mantova (Italy)  2005 ‐ Feb 21‐27 

569 

Florence (Italy)  2009‐2010 (winter) 

371  PM2.5 Giannoni et al. (2012) 

2009 (summer)  13  Borgerhout (Belgium)  Feb. 2010 ‐ Feb. 

2011 81  11.9‐300  PM10 Maenhaut et al. (2012) 

Gent (Belgium)  69  14.8‐330  Gent (Belgium)  Nov 2000‐ Mar 

2001 420  PM10 Pashynska et al. (2002) 

Lens (France)  2011‐2012  10 310  PM10 Waked et al. (2014) 

Page 46: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

Barcelona (Spain)  2009 ‐ Feb‐Mar  60  PM2.5 Reche et al. (2012) 

Šlapanice (Czech Republic)  2009 ‐ Feb  420  PM1 Křůmal et al. (2010) 

570  PM2.5 Brno (Czech Republic)  2009 ‐ Feb  220  PM1 320  PM2.5 Zurich (Switzerland)  2003 ‐ Feb  620±160  PM10 Szidat et al. (2006) 

Zurich (Switzerland)  2006 ‐ Jan  310±160  PM1 Sandradewi et al. (2008) 

Suburban background Mechelen (Belgium) Feb. 2010 ‐ Feb. 2011  95  13.8‐330  PM10

Maenhaut et al. (2012) 

Lycksele (Sweden)  2002 – Jan‐Mar  900  PM10 Hedberg et al. (2006) 

Vindinge (Denmark)  2005 ‐ Feb‐Abr  170±90  PM2.5 Glasius et al. (2008) 

Dettenhausen (Germany)  Nov 2005 ‐ Mar 2006  806  35‐3223  PM10 Bari et al. (2006) 

Skopje (Macedonia)     Aug 2015 ‐ Feb 2016  852  0.2‐5800 PM10  this study 

 

Table A2.  Previous levoglucosan studies in Europe (from AIRUSE, LIFE11 ENV/ES/584, Action B4, Biomass 

burning in Southern Europe) 

 

Page 47: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

Annex 2.  

Time series of pollutants measured in Tetovo. 

 

Figure B1. Time series of As, Cd and Zn in PM10 measured at Tetovo. Notice the use of primary (As, Cd) and 

secondary (Zn) axis for concentrations.  

 

Figures B2. Time series of Ni and V in PM10 measured at Tetovo.  

 

 

Figures B3. Time series of Cu and Cr in PM10 measured at Tetovo. Notice the use of primary (Cr) and secondary 

(Cu) axis for concentrations.  

0

50

100

150

200

250

300

0

1

2

3

4

5

6

10/30/2015 11/30/2015 12/31/2015 1/31/2016 2/29/2016

As

Cd

Zn

As, Cd, Zn in PM10 (ng/m3) in Tetovo

0

5

10

15

20

25

10/30/2015 11/30/2015 12/31/2015 1/31/2016 2/29/2016

Ni

V

Ni, V in PM10 (ng/m3) in Tetovo

0

5

10

15

20

25

0

20

40

60

80

100

Cu

Cr

Cu and Cr in PM10 (ng/m3) in Tetovo

Page 48: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

 

Figures B4. Time series of Al, Co, Cr, Fe and Mn in PM10 measured at Tetovo. Notice the use of primary (Co, Cr) 

and secondary axis (Al, Fe, Mn) for concentrations.  

 

 

 

Figure B5. Time series of PM10 mass measured at Tetovo. The annual mean limit value is well exceeded. 

 

0

1000

2000

3000

4000

5000

0

5

10

15

20

25

10/30/2015 11/30/2015 12/31/2015 1/31/2016 2/29/2016

Cr

Al

Co

Fe

Mn

Al, Co, Cr, Fe, Mn in PM10 (ng/m3) in Tetovo

0

200

400

600

800

1000

1200

11/1/2015 1/1/2016 3/2/2016

PM10

annual limit

daily limit

Page 49: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

 

Figure B6. Time series of O3 measured at Tetovo. The annual mean limit value is not exceeded. 

 

 

Figure B7. Time series of NO2 measured at Tetovo. The annual mean limit value is exceeded. 

 

0

20

40

60

80

100

120

140

11/1/2015 1/1/2016 3/2/2016

O3

daily max 8h

0

50

100

150

200

250

11/1/2015 1/1/2016 3/2/2016

NO2

annual limit

Page 50: Report Heavy Metal PAH...Moreover, atmospheric heavy metal samples (PM10) were collected in Tetovo, an urban traffic station (Figure 5). The sampling was performed in 30.10.2015‐27.2.2016.

 

Figure B7. Time series of CO measured at Tetovo. The annual mean limit value is not exceeded. 

 

 

Figure B7. Time series of SO2 measured at Tetovo. The annual mean limit value is not exceeded. 

 

 

0

5

10

15

20

25

11/1/2015 1/1/2016 3/2/2016

CO

annual limit

0

20

40

60

80

100

120

11/1/2015 1/1/2016 3/2/2016

SO2

annual limit