沙特阿拉伯吉达沿海地区大气气溶胶颗粒的多技术表征：形貌、表面化学及矿物学

《Atmosphere》：Multi-Technique Characterization of Atmospheric Aerosol Particles from the Coastal Area of Jeddah, Saudi Arabia: Morphology, Surface Chemistry, and Mineralogy

　　

摘要

本研究对2017年夏季（6月15日至9月15日）在沙特阿拉伯吉达三个沿海站点——北部（Abhour）、中部（Alhamraa）和南部（Alkhomra）采集的细颗粒物（PM_2.5）进行了形态学、表面化学及矿物学的综合表征。该工作与同一活动的伴生微量元素研究互为补充，增加了扫描电子显微镜（SEM）、能量色散X射线光谱（EDS/EDX能谱图）、X射线光电子能谱（XPS）和X射线衍射（XRD）等技术，从而将总体浓度与颗粒形态、表面氧化态及晶体相联系起来。北部、中部和南部站点的PM_2.5平均浓度分别为22.2、18.9和14.2 μg m^?3。由于样品采集于硼硅酸盐玻璃纤维滤膜上，SEM图像主要由底物的固有纤维基体主导；所采集的气溶胶表现为亚微米级离散颗粒及其在纤维上形成的团聚体，形态学解释据此展开。XPS证实表面金属（Fe、Al、Ca以及痕量Pb、Cu、Zn）主要以氧化态存在，其中中部城区站点的Fe和Pb信号最强。XRD鉴定出石英、方解石、石膏、赤铁矿/磁铁矿及铝氧化物，中部和南部站点还检出额外的Pb和Cu相。主成分分析（PCA）解析出四个来源——混合海洋-地壳源、陆源/工业源（Fe–Ti–Mn）、石油燃烧及航运源（V–Ni–Cu）以及燃烧/遗留交通源（Pb–Zn），与以往吉达及红海地区的研究结果一致。该综合方法提供了仅靠整体元素分析无法获得的表面形态分化和矿物学细节，并建立了与干旱沿海城市源管理及健康风险评估相关的基础信息。