A critical assessment of physicochemical indices used to characterise natural dissolved organic carbon (DOC), their inter-relationships, and the effects of pH
Notice bibliographique
Résumé
Environmental context Dissolved organic carbon (DOC) is ubiquitous in freshwater and concentrations are rising universally while pH is decreasing with climate change. This study demonstrates the interrelationships among DOC characterisation techniques and the pH-sensitive aspects of these techniques that were previously not well understood. As DOC regulates important processes within ecosystems, understanding DOC behaviour at altered pH and identifying techniques to effectively evaluate DOC composition are critical requirements for monitoring aquatic ecosystem health. Rationale Dissolved organic carbon (DOC) is both ubiquitous and heterogeneous in freshwater. Freshwaters are browning universally and pH values are decreasing with climate change. DOCs influence water pH, whereas changes in water pH potentially alter the conformation and function of DOCs. The physicochemical properties of DOCs can be characterised by optical and chemical indices, but the inter-relationships among them, and the effects of low pH, are not well understood. Methodology We characterised five naturally sourced DOCs, spanning large differences in origin and composition, at pH 7 and 4, using multiple indices: specific absorbance coefficient at 340 nm, molecular weight index, fluorescence index, octanol–water partition coefficient, molecular charge, proton binding index, size-fractionation, and percentage humic-acid-like, percentage fulvic-acid-like and percentage protein-like components by fluorescence-based parallel factor analysis. Results Many of the indices changed between pH 7 and 4 as reflected in the corresponding absorbance and fluorescence profiles. Generally, apparent aromaticity, apparent molecular weight and molecular charge all decreased with low pH, while lipophilicity increased. Key positive correlations occurred between aromaticity and apparent molecular weight, chemical reactivity and apparent molecular weight, and aromaticity and chemical reactivity, and a negative correlation between lipophilicity and molecular charge. These relationships were pH dependent. Discussion Our results highlight that physicochemical indices used to characterise DOCs from distinct sources should consider pH and be interpreted carefully. The pH-dependent changes in many of the indices are likely alterations in the conformation, reflected in the optical signatures, rather than changes in the composition of DOCs. In contrast, increased lipophilicity and reduced charge at lower pH are due to actual changes in DOC molecules, resulting from proton binding. The ecological functions of DOCs are dependent on source and will likely change with natural acidification events such as increasing atmospheric CO2.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,006 | 0,007 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».