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不同濃度6∶2氟調(diào)磺酸的表面張力測定儀器及結(jié)果（二）
來源：巖礦測試 瀏覽 595 次 發(fā)布時間:2025-05-12
1.4儀器設(shè)備及工作條件
五氟苯甲酸樣品的測定使用的儀器為UV-2800A紫外可見分光光度計(jì)[尤尼柯(上海)儀器有限公司]，在波長262nm下進(jìn)行分析。
6∶2氟調(diào)磺酸樣品的測定使用的儀器為三重四極桿液相質(zhì)譜聯(lián)用儀，其中Ultimate 3000高效液相色譜購自美國ThermoFisher公司，Qtrap 4500質(zhì)譜儀購自新加坡AB Sciex公司。儀器工作條件如下：使用Agilent C18色譜柱(Waters C18，1.7μm，2.1mm×50mm)，將色譜柱溫度設(shè)定并保持在30℃。流動相選擇超純水和乙腈(30∶70，V/V)，流速為0.2mL/min。
表面張力實(shí)驗(yàn)使用的主要設(shè)備：Delta-8全自動高通量表面張力測定儀(芬蘭Kibron公司)。
柱實(shí)驗(yàn)使用的主要設(shè)備：UNIQUE多功能超純水系統(tǒng)(廈門銳思捷水純化技術(shù)有限公司)；BT100L-CE蠕動泵(保定雷弗流體科技有限公司)；BS-100A液晶全自動部份收集器(上海青浦滬西儀器廠)。
2結(jié)果與討論
2.1表面張力測定結(jié)果
在0.01mol/L氯化鈉溶液中測量所得的6∶2氟調(diào)磺酸表面張力如圖1所示，圖中實(shí)心點(diǎn)表示同一濃度下表面張力的實(shí)際平均值，曲線是基于Szyszkowaki方程擬合所得。利用該方程擬合的相關(guān)參數(shù)A和B的值分別為12.70和0.075。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示實(shí)測數(shù)據(jù)點(diǎn)與擬合曲線偏移量較小，這證實(shí)了Szyszkowaki方程對本實(shí)驗(yàn)體系的表面張力數(shù)據(jù)具有良好的擬合效果。
圖1 6∶2氟調(diào)磺酸的表面張力
本實(shí)驗(yàn)引入臨界參考濃度(CRC)作為表征物質(zhì)表面活性的關(guān)鍵參數(shù)，即在添加表面活性劑后，溶液表面張力相較于空白對照溶液降低約2.5%時所對應(yīng)的表面活性劑濃度，這一濃度點(diǎn)也被稱為表面張力曲線的拐點(diǎn)濃度。由圖1所示，6∶2氟調(diào)磺酸的表面張力與溶液濃度呈現(xiàn)非線性關(guān)系，其CRC約為5mg/L。與相同碳鏈長度的全氟化合物相比，這一數(shù)值介于PFOS(約1mg/L)和PFOA(約10mg/L)之間，而短鏈替代物全氟(2-甲基-3-氧雜己酸)銨(GenX)的CRC則更高，約為30mg/L。這種CRC值的梯度變化(PFOS＜6∶2氟調(diào)磺酸＜PFOA＜GenX)表明，6∶2氟調(diào)磺酸具有優(yōu)異的表面活性性能，其降低溶液表面張力的能力顯著強(qiáng)于PFOA與GenX。
基于表面張力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，本研究計(jì)算了6∶2氟調(diào)磺酸的Kia值。結(jié)果表明，Kia值隨6∶2氟調(diào)磺酸濃度的增加而顯著降低，表現(xiàn)出明顯的濃度依賴性。在低濃度(0.01mg/L)條件下，6∶2氟調(diào)磺酸的Kia值達(dá)到0.075cm，顯著高于相同濃度下的PFOS(0.027cm)、PFOA(0.0037cm)和GenX(0.001cm)。這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步證實(shí)了低濃度6∶2氟調(diào)磺酸在氣-水界面具有更強(qiáng)的吸附能力，揭示了6∶2氟調(diào)磺酸良好的表面活性特性。
3結(jié)論
本研究通過表面張力實(shí)驗(yàn)和飽和與非飽和條件下的混相驅(qū)替柱實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)揭示了6∶2氟調(diào)磺酸在土壤中的遷移行為及其關(guān)鍵影響因素。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，6∶2氟調(diào)磺酸的固相吸附量較小，且在飽和條件下，其遷移行為受土壤顆粒粒徑和有機(jī)質(zhì)含量的影響較小。而在非飽和條件下，其遷移行為發(fā)生顯著變化，阻滯效應(yīng)明顯增強(qiáng)，R值最高可達(dá)3.7，較飽和條件提升210%。通過定量分析發(fā)現(xiàn)，氣-水界面吸附對其滯留的貢獻(xiàn)率高達(dá)61%～98%，成為控制6∶2氟調(diào)磺酸在非飽和土壤中遷移的關(guān)鍵因素。進(jìn)一步研究表明，土壤物理化學(xué)性質(zhì)對6∶2氟調(diào)磺酸的遷移具有重要影響，土壤顆粒粒徑減小會增大氣-水界面面積，使R值從1.7增至2.8；而有機(jī)質(zhì)含量降低則減少了溶解性有機(jī)質(zhì)對吸附位點(diǎn)的競爭，導(dǎo)致R值從1.7增至3.7。表面張力測定結(jié)合Szyszkowski方程擬合證實(shí)，6∶2氟調(diào)磺酸具有顯著強(qiáng)于PFOA和GenX的表面活性，尤其在低濃度時更易在氣-水界面富集。綜合研究結(jié)果表明，雖然6∶2氟調(diào)磺酸在不同土壤中表現(xiàn)出一定的滯留差異，但整體阻滯程度較低(R＜4)，顯示出較強(qiáng)的遷移能力。這一發(fā)現(xiàn)對于評估6∶2氟調(diào)磺酸作為PFOS替代物的潛在環(huán)境風(fēng)險具有重要啟示意義，提示我們需要特別關(guān)注這類替代化合物在包氣帶中的快速遷移特性及其對地下水污染的威脅。