Abstract Due to their increased production and commercial applications, capped silver nanoparticles (AgNPs) have inevitably found their way into aquatic ecosystems. The mobility (fate/transport), bioavailability, reactivity, and toxicity of capped AgNPs are highly influenced by their colloidal stability. This study investigated the aggregation kinetics and interfacial interactions of tannic acid (TA)-coated or silica-coated AgNPs in natural organic matter (NOM)-containing electrolyte solutions by time-resolved dynamic light scattering and atomic force microscopy. Three well-characterized NOM fractions of different characteristics were selected. In Na+-solutions, the polymeric TA induced more stability to AgNPs than the hard silica coating. Although all NOM fractions weakly interacted with TA even at high Na+ concentrations, these organics adsorbed on the silica-coated AgNPs; thus, inducing stability. Humic fractions provided higher colloidal stability due to stronger electrostatic/steric interactions. Ca2+ increased the aggregation kinetics of both capped nanoparticles in the absence and presence of NOM. However, the aggregation kinetics of TA-coated AgNPs in humic NOM-containing solution were higher than those of non-humic due to a higher content of deprotonated carboxyl groups and cation bridging mechanisms. The knowledge compiled in this study would assist in understanding and predicting the fate and transport of capped nanoparticles in natural aquatic systems of different compositions.

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封端的银纳米粒子在含有天然有机物的电解质溶液中的胶体稳定性

摘要 由于产量和商业应用的增加，封端的银纳米粒子 (AgNPs) 不可避免地进入了水生生态系统。封端的 AgNPs 的流动性（命运/运输）、生物利用度、反应性和毒性受到其胶体稳定性的高度影响。本研究通过时间分辨动态光散射和原子力显微镜研究了单宁酸 (TA) 涂层或二氧化硅涂层的 AgNPs 在含有天然有机物 (NOM) 的电解质溶液中的聚集动力学和界面相互作用。选择了三个具有不同特征的充分表征的 NOM 级分。在 Na+ 溶液中，聚合物 TA 比硬质二氧化硅涂层对 AgNPs 具有更高的稳定性。尽管即使在高 Na+ 浓度下，所有 NOM 组分与 TA 的相互作用也很弱，这些有机物吸附在二氧化硅包覆的 AgNPs 上；因此，诱导稳定性。由于更强的静电/空间相互作用，腐殖质部分提供了更高的胶体稳定性。在 NOM 不存在和存在的情况下，Ca2+ 增加了两种封端纳米颗粒的聚集动力学。然而，由于去质子化羧基和阳离子桥接机制的含量更高，TA 包覆的 AgNPs 在含有腐殖质 NOM 的溶液中的聚集动力学高于非腐殖质。本研究中收集的知识将有助于理解和预测不同成分的天然水生系统中封端纳米粒子的命运和运输。在 NOM 不存在和存在的情况下，Ca2+ 增加了两种封端纳米颗粒的聚集动力学。然而，由于去质子化羧基和阳离子桥接机制的含量更高，TA 包覆的 AgNPs 在含有腐殖质 NOM 的溶液中的聚集动力学高于非腐殖质。本研究中收集的知识将有助于理解和预测不同成分的天然水生系统中封端纳米粒子的命运和运输。在 NOM 不存在和存在的情况下，Ca2+ 增加了两种封端纳米颗粒的聚集动力学。然而，由于去质子化羧基和阳离子桥接机制的含量更高，TA 包覆的 AgNPs 在含有腐殖质 NOM 的溶液中的聚集动力学高于非腐殖质。本研究中收集的知识将有助于理解和预测不同成分的天然水生系统中封端纳米粒子的命运和运输。