The differential role that airborne particulate matter (PM) size fractions, sources, and components play in producing adverse health effects is not fully understood. Specific gaps include the role of PM generated by traffic and the effects of PMs generated by natural sources. Source specific air pollution epidemiological research still lacks integration in the risk assessment process, a fundamental tool to inform policy makers and the public about the current situation or the impact of future or past air pollution policies. This thesis addresses both these gaps. To explore the effects of PM from different sources, we investigated the association between different PM size fractions and mortality in Barcelona, Spain and used PM chemical composition data to help determine the different sources and components linked to toxicity. To illustrate that local air pollution risk assessments are useful tools in evidence-based public health, we estimated the health and economic benefits that would result from different scenario of improved air quality in the Barcelona metropolitan area and in two communities of Southern California. These case studies include new methods to integrate into the risk assessment process the recent epidemiological evidence related to the effects of traffic exposure.This thesis contributes to a better understanding of the link between particulate matter size fraction, sources, and components and health effects, and to improve air pollution health impact assessment methods. Both contributions have important implications for public health and air pollution public policy. / El papel diferencial en que las diferentes fracciones de partículas en suspensión en el aire (PMs), sus fuentes y componentes producen efectos adversos para la salud no está completamente entendido. Las lagunas actuales incluyen el papel de las PMs generadas por el tráfico y los efectos de las PMs generadas por fuentes naturales. La investigación epidemiológica relacionada con fuentes todavía falta ser integrada en el proceso de evaluación de impacto, una herramienta fundamental para informar a los tomadores de decisiones y el público sobre la situación actual o el impacto de futuras o pasadas políticas de contaminación atmosférica. Esta tesis trata estas áreas. Para explorar el papel de las PMs generadas por diferentes fuentes, se ha investigado la asociación entre diferentes fracciones de PMs y mortalidad en Barcelona (España) y se ha usado datos de composición química de PMs para identificar las fuentes y los componentes relacionados con la toxicidad. Para ilustrar que las evaluaciones de impacto a nivel local son herramientas útiles en salud pública, se ha estimado el beneficio en salud y económico que resultaría de diferentes escenarios de mejora de la calidad del aire en el área metropolitana de Barcelona y en dos comunidades de California del Sur. Estos estudios de casos incluyen nuevos métodos para integrar en las evaluaciones de impacto las nuevas evidencias epidemiológicas que relacionan la exposición al tráfico con los efectos en salud. Esta tesis contribuye a un mayor entendimiento del vínculo entre las fracciones de PM, sus fuentes y componentes y los efectos en salud así como a la mejora de los métodos de las evaluaciones de impacto. Estas contribuciones tienen importantes implicaciones para la salud pública y las políticas públicas de contaminación atmosférica.