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Interactions between Iron Minerals and Dissolved Organic Matter Derived from Microplastics Inhibited the Ferrihydrite Transformation as Revealed at the Molecular Scale

铁酸盐 微塑料 环境化学 溶解有机碳 有机质 转化(遗传学) 化学 比例(比率) 天然有机质 环境科学 矿物学 有机化学 生物化学 物理 吸附 量子力学 基因
作者
Mengwei Zhang,Ling Ding,Xinran Qiu,Xujun Liang,Yü Huang,Xiaoling Shan,Quan Chen,Xuetao Guo
出处
期刊:Environmental Science & Technology [American Chemical Society]
被引量:2
标识
DOI:10.1021/acs.est.4c03322
摘要

Microplastic-derived dissolved organic matter (MP-DOM) is an emerging carbon source in the environment. Interactions between MP-DOM and iron minerals alter the transformation of ferrihydrite (Fh) as well as the distribution and fate of MP-DOM. However, these interactions and their effects on both two components are not fully elucidated. In this study, we selected three types of MP-DOM as model substances and utilized Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FT-ICR MS) and extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) spectroscopy to characterize the structural features of DOMs and DOM-mineral complexes at the molecular and atomic levels. Our results suggest that carboxyl and hydroxyl groups in MP-DOM increased the Fe–O bond length by 0.02–0.03 Å through interacting with Fe atoms in the first shell, thereby inhibiting the transformation of Fh to hematite (Hm). The most significant inhibition of Fh transformation was found in PS-DOM, followed by PBAT-DOM and PE-DOM. MP-DOM components, such as phenolic compounds and condensed polycyclic aromatics (MW > 360 Da) with high oxygen content and high unsaturation, exhibited stronger mineral adsorption affinity. These findings provide a profound theoretical basis for accurately predicting the behavior and fate of iron minerals as well as MP-DOM in complex natural environments.
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