The role of dissolved organic matter in aquatic photochemical oxidation processes

Dissolved organic matter (DOM) is a heterogenous, hard to define mixture of organic compounds that is present in natural waters and consists of degradation- and transformation products of biomass. DOM, which comprises humic and fulvic acids as the main components, has an important influence on a large variety of chemical reactions in the environment. Chromophoric moieties of DOM, also termed colored dissolved organic matter (CDOM) are the most important light-absorbers in natural waters and are for example responsible for the yellowbrownish color of many humic-influenced lakes and rivers. Absorption by DOM leads to attenuation of the light-intensity in deeper layers of the water column. However, in the upper parts of the column, near the surface, DOM participates in the production of numerous reactive species such as excited triplet states of DOM (3DOM*), singlet oxygen (1O2) and hydroxyl radical (•OH), that all have an important impact on the photochemical transformation of aqueous contaminants. Thus, in many cases DOM acts as photosensitizer, meaning that it accelerates photochemical processes. [...] Gelöstes organisches Material (dissolved organic matter, DOM) ist ein heterogenes, schwer zu definierendes Stoffgemisch, das sich aus den Abbau- und Umwandlungsprodukten von Biomasse zusammensetzt. DOM ist allgegenwärtig in natürlichen Gewässern und kommt dort in unterschiedlicher Konzentration vor. Es besteht hauptsächlich aus Humin- und Fulvinsäuren und hat einen grossen Einfluss auf verschiedenste chemische Reaktionen in der Umwelt. Die Chromophore des DOM, auch gefärbtes organisches Material (colored dissolved organic matter, CDOM) genannt, sind die wichtigsten lichtabsorbierenden Bestandteile natürlicher Gewässer und sind zum Beispiel für die gelb-bräunliche Farbe von vielen von Huminstoffen beeinflussten Seen und Flüssen verantwortlich. Die Absorption des DOM sorgt für eine Abschwächung der Lichtintensität in tieferen Wasserschichten. In den oberen Bereichen der Gewässer bilden sich jedoch unter der Beteiligung von DOM zahlreiche kurzlebige reaktive Spezies, wie zum Beispiel angeregte Triplettzustände des DOM (3DOM*), Singulett-Sauerstoff (1O2) und das Hydroxyl-Radikal (•OH), die alle für den indirekten photochemischen Abbau von Schadstoffen eine grosse Bedeutung haben. In vielen Fällen wirkt DOM daher als Photosensibilisator, also als Beschleuniger des photochemischen Abbaus von Schadstoffen. [...]