Patricia Vicendo, Bruno Lartiges, Céline Caillet, Eliane El Hayek, Célia Plisson-Chastang, Véronique Kazpard, Abdul Amir Chaaban, Institut de Recherche pour le Developpement (IRD) Universite de Toulouse Universite Toulouse III - Paul Sabatier, Lebanese Univ, Fac Sci, Platform Res & Anal Environm Sci, EDST, Campus Hadath, Beirut, Lebanon Affiliation, nstitut de Recherche pour le Developpement (IRD) Universite de Toulouse Universite Toulouse III - Paul Sabatier, Univ New Mexico, Dept Pharmaceut Sci, Coll Pharm, MSCO9 5360, Albuquerque, NM 87131 USA, Lebanese Univ, Fac Sci, Platform Res & Anal Environm Sci, EDST, Campus Hadath, Beirut, Lebanon, Univ Toulouse III Paul Sabatier, Ctr Biol Integrat, Lab Biol Molecu Ire Eucaryote, F-31400 Toulouse, France, Univ Toulouse III Paul Sabatier, Lab Interact Mol & Reactivi Tes Chim & Photochim, UMR CNRS, UPS 5623, F-31400 Toulouse, France, Laboratoire Interdisciplinaire des Environnements Continentaux (LIEC), Institut Ecologie et Environnement (INEE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Terre et Environnement de Lorraine (OTELo), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Géosciences Environnement Toulouse (GET), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Lebanese University [Beirut] (LU), Laboratoire de biologie moléculaire eucaryote (LBME), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Interactions moléculaires et réactivité chimique et photochimique (IMRCP), Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut Ecologie et Environnement (INEE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Fédération de Recherche Fluides, Energie, Réacteurs, Matériaux et Transferts (FERMAT), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), IDeAS - Interfaces Dynamiques et Assemblages Stimulables (IDeAS), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD), and Univ Lorraine, LIEC, CNRS, F-54000 Nancy, France
International audience; Environmental contextThe molecular organisation of humic substances is key to understanding various natural and engineered processes, such as metal speciation and bioavailability. Two main models have been proposed: polymeric organisation and supramolecular organisation. A physicochemical approach, based on the interaction of humic acid with increasing amounts of cationic surfactants, leads to a sequence of molecular structures that provides support to the supramolecular view of humic organisation. AbstractThe structural organisation of extracted humic matter, polymeric or supramolecular, has been a long-standing controversial issue. In this paper, we show that the interaction between a reference humic material, the Suwannee River Humic Acid (SRHA), and a homologous series of cationic surfactants (n-alkyl trimethyl ammonium chloride) provides key insights to resolve the controversy. By combining measurements of turbidity, electrophoretic mobility, surface tension and cryogenic transmission electron microscopy, we show that: (i) the binding of cationic surfactant to the anionic humic acid is initially triggered by electrostatic interactions; (ii) the contrasting evolution of turbidity–surfactant concentration curves implies that the surfactant alkyl chain interacts with the hydrophobic moieties of humic matter from very low concentrations of surfactant; (iii) a drastic restructuring of humic matter occurs on surfactant binding, which brings out supplementary anionic humic sites; (iv) in the presence of C12 cationic surfactant, SRHA spontaneously forms stable nanoscale unilamellar vesicles, which, in addition to the high surface activity of complexes, could be of interest in the remediation of oil-contaminated environments; (v) the sequence of molecular structures obtained from SRHA with increasing amounts of C12-cationic surfactant – humic-rich vesicles, aggregates, surfactant-rich vesicles – bears striking similarities with the phase behaviour of aqueous mixtures of anionic and cationic surfactants, thus supporting the supramolecular view of humic structure.