湿潤乾燥サイクルにおけるフミン酸のスルファメトキサゾール吸着に対するCuおよびCdカチオンブリッジの反対の影響

環境の湿潤乾燥サイクルは、天然有機物（NOM）に対する重金属カチオンの内部または外球の錯体を変化させ、その後、有機汚染物質との三元相互作用に影響を与える可能性があります。この研究では、陽イオン（Cu2+およびCD2+）によって媒介されるフミン酸（HAS）に対するスルファメトキサゾール（SMX）の収着を調査しました。真空球体錯乱が真空凍結乾燥中に内球錯体に変換される可能性があることを考慮すると、SMX収着における内部または外球の錯体の役割が調査されました。実験的収着の結果と密度官能理論（DFT）計算は、Cu2+およびCD2+の吸着がそれぞれ主に外側および内球の錯体形成であることを示唆しています。CD2+は一貫してSMX収着を促進しましたが、Cu2+は凍結乾燥の前後にSMX吸着を促進および阻害しました。内球錯体化を伴うHA-CU複合体の構造は、外球錯体化のあるものよりもコンパクトであり、HA-CUでのSMXの収着部位のアクセシビリティを低下させ、SMX吸着を阻害しました。ただし、CD2+の調整部位の数が多いほど、より多くの収着部位が提供される可能性があり、HA-CDの構造はゆるいものでした。これらの発見は、陽イオンの存在下での天然吸着剤に対する有機物の収着の画期的な理解を提供します。

Wetting-drying cycles in the environment could change the inner- or outer-sphere complexation of heavy metal cations on natural organic matter (NOM) and then influence ternary interactions with organic contaminants - a rarely-discussed essential geochemical process. In this work, the sorption of sulfamethoxazole (SMX) on humic acids (HAs) mediated by cations (Cu2+ and Cd2+) was investigated. Considering that outer-sphere complexation could be transformed into inner-sphere complexation during vacuum freeze-drying, the role of inner- or outer-sphere complexation on SMX sorption was explored. The experimental sorption results and density functional theory (DFT) calculations suggested that Cu2+ and Cd2+ sorption on HAs was mainly outer- and inner-sphere complexation, respectively. Cd2+ consistently promoted SMX sorption on HAs, while Cu2+ promoted and inhibited SMX sorption before and after freeze-drying. The structure of HA-Cu complexes with inner-sphere complexation was more compact than those with outer-sphere complexation, which reduced the accessibility of sorption sites for SMX on HA-Cu and inhibited SMX sorption. However, the greater number of coordination sites of Cd2+ may provide more sorption sites and the structure of HA-Cd was looser. These findings provide a groundbreaking understanding of the sorption of organics on natural adsorbents in the presence of cations.