水铁矿纳米颗粒（FNPs）的团聚行为可以控制其与水中污染物、微量元素和有机化合物的命运。然而，由于自然环境中有机物（OM）性质复杂，且经常会存在多种因素共同变化（co-vary）的情况，导致在OM存在的情况下，FNPs的团聚行为很难预测。

　　针对上述问题，我校李志雄副教授、陈家玮教授，联合北京大学胡焱弟研究员等国内外科研人员，选择（聚）丙烯酸（PAA或AA）和聚乙二醇（有无末端羧基，分别为PEG或PEGbis）五种模板有机物，对OM的关键特性—羧基密度和分子量（MW）—进行分别研究，探讨了它们对OM在FNPs上的吸附及后续团聚机制的影响，取得的主要认识如下：

　　1、对于分子量相似的OM，具有更高羧基密度的OM在FNPs上的吸附量更大，即PAA2k>PEGbis>PEG。而对于具有相同羧基密度的OM，MW较大的OM吸附更多，即PAA25k>PAA2k>AA。

　　2、FNPs的团聚行为在很大程度上受吸附量控制。吸附量可忽略的OM（如PEG和AA）不会改变FNPs的团聚行为。对于低羧基密度的有机物（PEGbis），即使浓度很高（100 mg C/L）其吸附量也很低，并且会产生架桥作用促进FNPs团聚。

　　3、对于高羧基密度的OM（PAA2k和PAA25k），MW较低的PAA2k会在较低浓度（3 mg C/L）时通过补丁电荷吸引作用促进团聚，而PAA25k则会通过空间位阻作用抑制团聚。在较高浓度下（5 mg C/L），这两种OM都会通过空间位阻作用抑制FNPs的团聚。

　　本研究为理解和预测在具有不同NOM组成的自然环境中FNPs的迁移和归趋等地球化学行为提供了新的见解。

表1 5种模板OM的基本信息

图1 不同浓度OM在FNPs上的吸附量（a）以及吸附后的zeta电位值（b）

图2 不同实验条件下FNPs的分形维数图（静态光散射SLS测得）

图3 MW和羧基密度不同的OM对吸附和团聚机制影响示意图

　　该成果近期发表在国际环境地球化学知名期刊《Environmental Science&Technology》上。该研究得到国家自然科学基金项目（42107265、21925801、42177193）资助：Zhixiong Li,Stacey M.Louie,Juntao Zhao,Juanjuan Liu,Jing Zhang,Jiawei Chen*,Huazhang Zhao and Yandi Hu*.Deciphering the Roles of Molecular Weight and Carboxyl Richness of Organic Matter on Their Adsorption onto Ferrihydrite Nanoparticles and the Resulting Aggregation.Environmental Science&Technology.2024,58,20480-20489.

　　全文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.4c06885