Physicochemical and ion-binding properties of highly aliphatic humic substances extracted from deep sedimentary groundwater

堆積岩系深部地下水より抽出された脂肪鎖に富む不植物質の物理化学的性質とイオン結合特性

斉藤 拓巳; 寺島 元基  ; 青柳 登   ; 長尾 誠也*; 藤嶽 暢英*; 大貫 敏彦

Saito, Takumi; Terashima, Motoki; Aoyagi, Noboru; Nagao, Seiya*; Fujitake, Nobuhide*; Onuki, Toshihiko

堆積岩系深部地下水より抽出された腐植物質は脂肪鎖および硫黄含有量に富み、サイズも小さく、表層環境由来の腐植物質とは異なっていた。一方、この深部地下水腐植物質のプロトン解離性官能基量は表層腐植物質と同程度であるにも関わらず、銅イオンの結合量は小さくなった。NICA-Donnanモデルの適用から、このような銅イオンの小さな結合量が、低pHにおいて、銅イオンが化学的に均質なカルボキシル基に単座配位で結合していることに起因することが示唆された。そして、pHの増加にともなって、結合モードから、単座から、カルボキシル基とアルコール性水酸基が関わる多座配位に変化することが分かった。本研究は、表層環境由来の腐植物質と比較して、深部地下水腐植の物理化学的性質やイオンとの反応性が異なることを示すものである。

The deep groundwater HSs were different from surface HSs, having high aliphaticities, sulfur contents, and small molecular sizes. The amounts of their acidic functional groups were comparable to or slightly larger than those of surface HSs; however, the magnitude of Cu binding to the deep groundwater HSs was smaller. The NICA-Donnan model attributed this to the binding of Cu to chemically homogeneous carboxylic-type sites via mono-dentate coordination at relatively low pH. The binding mode tended to shift to multi-dentate coordination with carboxylic-type and probably more heterogeneous alcoholic hydroxide-type groups at higher pH. This study shows the particularity of the deep groundwater HSs in terms of their physicochemical and ion-binding properties, compared with surface HSs.