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Impact of origin and structure on the aggregation behavior of natural organic matter.
Chemosphere ( IF 8.1 ) Pub Date : 2020-01-23 , DOI: 10.1016/j.chemosphere.2020.125990 Peiyun Wei 1 , Fanchao Xu 1 , Heyun Fu 1 , Xiaolei Qu 1
Chemosphere ( IF 8.1 ) Pub Date : 2020-01-23 , DOI: 10.1016/j.chemosphere.2020.125990 Peiyun Wei 1 , Fanchao Xu 1 , Heyun Fu 1 , Xiaolei Qu 1
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The intermolecular interactions of natural organic matter (NOM) play a key role in the fate and transport of organic carbon and pollutants in environmental and engineered systems. In this study, the impact of origin and structure on the aggregation behavior of NOM was investigated in the presence of naturally abundant cations. The physicochemical properties of NOM were quantified using a range of indices. Thermodynamic analysis suggests that the colloidal stability of NOM was mainly determined by its hydrophobicity (i.e., Lewis acid-base interactions). All NOM can be coagulated by Ca2+ owing to the strong cation-NOM interactions, which lead to bridging effect and lower Lewis acid-base interactions. Terrestrial NOM can be coagulated by Mg2+ while aquatic NOM cannot, owing to their different hydrophobicity. The critical coagulation concentrations of tested terrestrial NOM in the presence of Ca2+ (CCC-Ca) were quite similar at 1.94-4.88 mM despite their different structural properties. The CCC-Ca of tested aquatic NOM varied significantly from 46.89 mM to 110.40 mM depending on their structure. The optical indices including E2/E3, FI, and HIX can be potentially used as convenient indicators for assessing the colloidal stability of aquatic NOM for water treatment and risk assessment purposes.
中文翻译：
来源和结构对天然有机物聚集行为的影响。
天然有机物（NOM）的分子间相互作用在环境和工程系统中对有机碳和污染物的命运和转移起着关键作用。在这项研究中，研究了自然丰富的阳离子存在下起源和结构对NOM聚集行为的影响。使用一系列指标对NOM的理化性质进行了定量。热力学分析表明，NOM的胶体稳定性主要取决于其疏水性（即路易斯酸碱相互作用）。由于强的阳离子与NOM的相互作用，所有的NOM都可以被Ca2 +凝结，从而导致桥连效应和较低的Lewis酸碱相互作用。陆地NOM可以被Mg2 +凝结，而水生NOM由于其不同的疏水性而不能凝结。尽管存在不同的结构性质，但在存在Ca2 +（CCC-Ca）的情况下，被测陆地NOM的临界凝结浓度非常相似，为1.94-4.88 mM。受试水生NOM的CCC-Ca明显不同，从其结构的46.89 mM到110.40 mM。包括E2 / E3，FI和HIX在内的光学指标可以潜在地用作方便的指标，以评估用于水处理和风险评估目的的水生NOM的胶体稳定性。
更新日期：2020-01-23
中文翻译：
来源和结构对天然有机物聚集行为的影响。
天然有机物（NOM）的分子间相互作用在环境和工程系统中对有机碳和污染物的命运和转移起着关键作用。在这项研究中，研究了自然丰富的阳离子存在下起源和结构对NOM聚集行为的影响。使用一系列指标对NOM的理化性质进行了定量。热力学分析表明，NOM的胶体稳定性主要取决于其疏水性（即路易斯酸碱相互作用）。由于强的阳离子与NOM的相互作用，所有的NOM都可以被Ca2 +凝结，从而导致桥连效应和较低的Lewis酸碱相互作用。陆地NOM可以被Mg2 +凝结，而水生NOM由于其不同的疏水性而不能凝结。尽管存在不同的结构性质，但在存在Ca2 +（CCC-Ca）的情况下，被测陆地NOM的临界凝结浓度非常相似，为1.94-4.88 mM。受试水生NOM的CCC-Ca明显不同，从其结构的46.89 mM到110.40 mM。包括E2 / E3，FI和HIX在内的光学指标可以潜在地用作方便的指标，以评估用于水处理和风险评估目的的水生NOM的胶体稳定性。
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