Managed aquifer recharge (MAR) provides means to remove natural organic matter (NOM) from surface waters. Recent studies have explored the degree of NOM removal in groundwater. In this study, we further elaborate the NOM removal at a lakeside natural bank infiltration site that functions as a surrogate for MAR. Our objective was to quantify the carbon budget in the aquifer based on concentration measurements of dissolved (in)organic carbon, and the molecular changes in NOM using Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FT-ICR MS). According to the carbon budget, only 25% of the dissolved carbon entering the aquifer was organic, and it predominantly originated from lake water. Of the inorganic majority, on average 40% was produced in the vadose zone above the groundwater table, 31% in the lake bank, 22% in the aquifer as a result of degrading organic matter of lake water, and 7% in the lake. Seasonal concentration variations suggested that the lake bank was the main carbon source in the summer, increasing the carbon concentration of infiltrating lake water, that is, 3.0 mg/L to 7.9 mg/L. FT-ICR MS results showed 4960 to 5330 individual compounds in lake and groundwater. NOM removal in the aquifer was selective: the relative abundance of oxygen-containing species decreased from 75 to 31%, while the relative abundance of sulfur-containing species increased from 15 to 57%. The average molecular weights of both species remained unchanged. The study highlighted the role of lake bank processes and sulfur-containing species in groundwater quality.

中文翻译：

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堤岸下渗地下水中天然有机物的碳收支和分子结构

含水层补给管理 (MAR) 提供了从地表水中去除天然有机物 (NOM) 的方法。最近的研究探索了地下水中 NOM 的去除程度。在这项研究中，我们进一步阐述了作为 MAR 替代物的湖边天然堤岸渗透点的 NOM 去除。我们的目标是基于溶解（无机）有机碳的浓度测量以及使用傅里叶变换离子回旋共振质谱 (FT-ICR MS) 的 NOM 中的分子变化来量化含水层中的碳收支。根据碳预算，进入含水层的溶解碳中只有 25% 是有机碳，主要来自湖水。在无机大多数中，平均 40% 产于地下水位以上的包气带，31% 产于湖岸，由于湖水有机质的降解，含水层中 22%，湖中 7%。季节性浓度变化表明，湖岸是夏季的主要碳源，使入渗湖水的碳浓度增加，即从3.0 mg/L增加到7.9 mg/L。FT-ICR MS 结果显示湖泊和地下水中有 4960 到 5330 种化合物。含水层中 NOM 的去除是有选择性的：含氧物质的相对丰度从 75% 下降到 31%，而含硫物质的相对丰度从 15% 增加到 57%。两种物质的平均分子量保持不变。该研究强调了湖岸过程和含硫物质在地下水质量中的作用。季节性浓度变化表明，湖岸是夏季的主要碳源，使入渗湖水的碳浓度增加，即从3.0 mg/L增加到7.9 mg/L。FT-ICR MS 结果显示湖泊和地下水中有 4960 到 5330 种化合物。含水层中 NOM 的去除是有选择性的：含氧物质的相对丰度从 75% 下降到 31%，而含硫物质的相对丰度从 15% 增加到 57%。两种物质的平均分子量保持不变。该研究强调了湖岸过程和含硫物质在地下水质量中的作用。季节性浓度变化表明，湖岸是夏季的主要碳源，使入渗湖水的碳浓度增加，即从 3.0 mg/L 增加到 7.9 mg/L。FT-ICR MS 结果显示湖泊和地下水中有 4960 到 5330 种化合物。含水层中 NOM 的去除是有选择性的：含氧物质的相对丰度从 75% 下降到 31%，而含硫物质的相对丰度从 15% 增加到 57%。两种物质的平均分子量保持不变。该研究强调了湖岸过程和含硫物质在地下水质量中的作用。FT-ICR MS 结果显示湖泊和地下水中有 4960 到 5330 种化合物。含水层中 NOM 的去除是有选择性的：含氧物质的相对丰度从 75% 下降到 31%，而含硫物质的相对丰度从 15% 增加到 57%。两种物质的平均分子量保持不变。该研究强调了湖岸过程和含硫物质在地下水质量中的作用。FT-ICR MS 结果显示湖泊和地下水中有 4960 到 5330 种化合物。含水层中 NOM 的去除是有选择性的：含氧物质的相对丰度从 75% 下降到 31%，而含硫物质的相对丰度从 15% 增加到 57%。两种物质的平均分子量保持不变。该研究强调了湖岸过程和含硫物质在地下水质量中的作用。