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Reference Category Journals
DOI 10.1002/1521-401X(20017)28:7<385::AID-AHEH385>3.0.CO;2-A
Title (Primary) Sorption and chemical reactions of PAHs with dissolved humic substances and related model polymers
Author Kopinke, F.-D.; Georgi, A.; Mackenzie, K. ORCID logo
Source Titel Acta Hydrochimica et Hydrobiologica
Year 2000
Department TUCHEM; SAN
Volume 28
Issue 7
Page From 385
Page To 399
Language englisch
Keywords Flory-Huggins Concept;solid-phase microextraction;fluorescence quenching;Flory-Huggins-Konzept;Festphasen-Mikroextraktion;Fluoreszenzlöschung

Sorption coefficients measured for PAHs on dissolved humic substances by SPME and FQT were found to be inevitably different and method-dependent – SPME provides activity-based and FQT concentration-based sorption coefficients. Poly(acrylic acid) esters as well-defined model polymers were used in sorption experiments, leading to the conclusion that short aliphatic chains are more effective in binding PAHs than aromatic moieties. FQT was inappropriate to measure sorption coefficients for the interaction of pyrene with poly(acrylic acid) esters but the experiments revealed a characteristic shift in the fluorescence spectrum. Using pyrene as a probe for the molecular environment in the sorbed state, the observed spectral shift indicated a highly hydrophobic microenvironment. The empirical relationships between lg KDOC and lg KOW were generalized on the basis of a modified Flory-Huggins concept. Introducing only one sorbent-specific parameter, the solubility parameter δDOM, the calculation of sorption coefficients became possible for a wide range of HOCs using fundamental data readily available from the literature. Long-term experiments showed that reactive PAHs (such as acenaphthylene and 9-methylanthracene) are able to react with HAs under strictly abiotic and anoxic conditions, whereas less reactive PAHs (such as naphthalene and dihydroanthracene) do not form bound residues. The HA reveals two functions in the interaction, behaving as a reaction partner and as a protecting ligand.

Sorption und chemische Reaktion von PAK mit gelösten Huminstoffen und Modellpolymeren

Sorptionskoeffizienten, die mit SPME und FQT bestimmt werden, sind zwangsweise unterschiedlich und methodenabhängig – SPME liefert Sorptionskoeffizienten auf der Basis der Aktivität und FQT Sorptionskoeffizienten auf Basis der Konzentration. Sorptionsexperimente mit Polyacrylsäureestern als definierten Modellpolymeren führten zu der Schlussfolgerung, dass kurze aliphatische Ketten effektiver PAK binden als aromatische Reste. Die FQT dagegen erwies sich als ungeeignet zur Bestimmung von Sorptionskoeffizienten für die Wechselwirkung zwischen Pyren und Polyacrylsäureestern. Die Fluoreszenzspektren zeigen eine charakteristische Verschiebung der Fluoreszenzintensitäten. Dabei konnte Pyren als Sonde für die molekulare Umgebung im sorbierten Zustand dienen, die beobachteten spektralen Verschiebungen weisen auf eine hochhydrophobe Mikroumgebung des Pyrens. Empirische lg KDOC-lg KOW-Beziehungen wurden vereinheitlicht auf der Basis eines modifizierten Flory-Huggins-Konzeptes. Durch das Einführen eines einzelnen sorbensspezifischen Parameters, dem Löslichkeitsparameter δDOM, wurde die Berechnung von Sorptionskoeffizienten für ein weites Spektrum an hydrophoben organischen Verbindungen möglich; alle anderen Parameter liegen in der Literatur tabelliert vor. Langzeitexperimente belegen, dass reaktive PAK (wie Acenaphthylen und 9-Methylanthracen) in der Lage sind, unter strikt abiotischen und anoxischen Bedingungen mit Huminsäuren zu reagieren, wohingegen wenig reaktive PAK (wie Naphthalin und Dihydroanthracen) keine gebundenen Reste bilden. Die Huminsäure offenbart zwei Funktionen in der Wechselwirkung – zum einen ist sie Reaktionspartner, zum anderen schützender Ligand.

Persistent UFZ Identifier
Kopinke, F.-D., Georgi, A., Mackenzie, K. (2000):
Sorption and chemical reactions of PAHs with dissolved humic substances and related model polymers
Acta Hydrochim. Hydrobiol. 28 (7), 385 - 399 10.1002/1521-401X(20017)28:7<385::AID-AHEH385>3.0.CO;2-A