全氟和多氟烷基物質(zhì)(PFAS)具有親水性功能團和疏水性烷基鏈，展現出優(yōu)良的表面活性、熱穩定性以及疏水疏油性，被廣泛應用于表面活性劑、消防泡沫、農藥化學(xué)品和紡織品等多個(gè)領(lǐng)域。然而，大部分PFAS的生物降解性較低，可以在環(huán)境中持久存在，且其具有生物積累性，可能引發(fā)包括免疫毒性、遺傳毒性和致癌性在內的多種毒性效應。全氟烷基酸(PFAA)是研究最為廣泛的一類(lèi)PFAS，已在環(huán)境介質(zhì)和生物體內被頻繁檢出，且其中廣泛使用的全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)分別于2009年和2019年作為新興持久性有機污染物被列入《斯德哥爾摩公約》，并被禁止或嚴格限制使用。因此，部分PFAA前體物作為PFOS的替代物被大量生產(chǎn)和使用，近些年被眾多學(xué)者所關(guān)注，如6∶2氟調磺胺甜菜堿(6:2 FTAB)和6∶2氟調磺酸等。已有研究表明，PFAA前體物能夠通過(guò)非生物或生物途徑轉化為半衰期更長(cháng)、毒性更大的較穩定的PFAA，已成為地下水PFAS大規模污染的主要間接來(lái)源。

6∶2氟調磺酸不僅是水成膜泡沫(AFFF)配方的直接添加組分，同時(shí)也是AFFF中其他PFAS，如6∶2氟調巰基烷基胺磺酸(6∶2 FtTAoS)和6∶2 FTAB在環(huán)境中的主要降解轉化產(chǎn)物。該物質(zhì)表現出持久性與生態(tài)毒性，且在環(huán)境中廣泛分布，土壤作為其重要儲庫，能夠長(cháng)期向地表水和地下水釋放污染物。盡管在特定環(huán)境條件下，6∶2氟調磺酸可能發(fā)生部分降解，但其整體的環(huán)境持久性仍導致持續污染風(fēng)險。在消防訓練場(chǎng)地、生產(chǎn)基地及機場(chǎng)附近的土壤和地下水中，均已檢出6∶2氟調磺酸，在黃土高原的地下水中，主要檢測到的PFAA前體物也為6∶2氟調磺酸。

然而，目前尚未有對6∶2氟調磺酸明確的環(huán)境控制標準，其污染源亦未得到有效阻斷，對地下環(huán)境的影響范圍持續擴大。因此，從保障飲用水安全和維護生態(tài)可持續性的角度出發(fā)，亟需對6∶2氟調磺酸的環(huán)境行為及其在包氣帶中的遷移規律進(jìn)行深入的研究。目前，針對PFAA前體物的研究主要集中于其分析方法的開(kāi)發(fā)、總量確定、空間分布特征、種類(lèi)識別以及在多孔介質(zhì)上的吸附和生物轉化等方面，然而大多數研究仍處于初步探索階段，關(guān)于其環(huán)境行為的系統性研究相對較缺乏。已有研究指出，多孔介質(zhì)的有機質(zhì)含量、顆粒粒徑和含水率等因素顯著(zhù)影響傳統PFAS的吸附和遷移特性?？紤]到土壤作為環(huán)境中最重要的多孔介質(zhì)體系之一，深入研究土壤理化性質(zhì)對6∶2氟調磺酸遷移行為的調控機制顯得尤為重要。這一認識對于準確預測其環(huán)境歸趨及生態(tài)風(fēng)險具有關(guān)鍵意義。

本研究旨在闡明6∶2氟調磺酸在土壤多相體系中的界面行為及影響因素。通過(guò)表面張力測定量化其表面活性，結合飽和條件下的混相驅替實(shí)驗解析固-水界面吸附特征，并利用非飽和條件下的柱實(shí)驗揭示氣-水界面吸附對6∶2氟調磺酸滯留的關(guān)鍵作用。土壤樣品采自中國山東省青島市某農田的土壤剖面，自然風(fēng)干后經(jīng)干篩法分級為40～50目和50～60目?jì)煞N粒徑組分，在飽和及非飽和條件下對比其遷移特征，明確土壤顆粒粒徑、有機質(zhì)含量和含水率對6∶2氟調磺酸遷移的影響，為科學(xué)描述6∶2氟調磺酸在土壤中的歸趨、評估其環(huán)境風(fēng)險及制定污染控制策略提供理論依據。

1.實(shí)驗部分

1.1標準溶液和主要試劑

6∶2氟調磺酸(純度98%，CAS#27619-97-2)購自Macklin公司(中國)，以0.01mol/L氯化鈉溶液為溶劑稀釋至目標濃度。作為實(shí)驗目標污染物，用于研究其在特定條件下的遷移行為。

五氟苯甲酸(純度98%，CAS#602-94-8)標準品同樣由Macklin公司(中國)提供，在混相驅替柱實(shí)驗中的目標濃度為120mg/L，以0.01mol/L氯化鈉溶液為溶劑進(jìn)行配制。作為所有柱實(shí)驗的非反應性示蹤劑(NRT)，用于評估平流和分散過(guò)程對遷移的影響，排除化學(xué)反應對遷移影響的干擾。

0.01mol/L氯化鈉溶液由超純水作為溶劑進(jìn)行配制，作為6∶2氟調磺酸和五氟苯甲酸的統一溶劑，確保離子強度與背景電解質(zhì)濃度的一致性，減少實(shí)驗變量，避免雜質(zhì)干擾目標污染物的遷移與反應研究。

在受AFFF影響的地點(diǎn)以及附近的陸地和水生生態(tài)系統中，廣泛檢測到6∶2氟調磺酸，例如美國佛羅里達州廷德?tīng)柨哲娀氐牡叵滤畼悠分?，氟調磺酸總濃度范圍為1100～14600μg/L，其中6∶2氟調磺酸占99%。在受污染的土壤中，6∶2氟調磺酸的濃度最高可達2101μg/kg。結果表明，6∶2氟調磺酸在土壤和地下水中的濃度可達100μg/kg和100μg/L以上。本次柱實(shí)驗中使用的6∶2氟調磺酸輸入濃度為100μg/L，符合現場(chǎng)觀(guān)測的濃度范圍。

1.2實(shí)驗介質(zhì)

本研究選用的兩種多孔介質(zhì)分別為QD1(表層20～40cm土壤)和QD2(地下50～100cm深層土壤)，均采自青島市嶗山區某農田。經(jīng)過(guò)自然風(fēng)干后，將其篩分為40～50目和50～60目。實(shí)驗選用土壤中的金屬氧化物含量均較低，主要差異為有機質(zhì)含量。土壤樣品的性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1土壤樣品性質(zhì)

1.3表面張力測試

測定不同濃度6∶2氟調磺酸的表面張力，濃度為：0、0.001、0.01、0.1、0.5、1、5、10、20、50、80、100mg/L?？刂茦悠窚囟葹?3±0.3℃左右，每組進(jìn)行多次平行實(shí)驗，直到獲得三次及以上相近結果(偏差小于0.7%)。

實(shí)際表面張力(γ)由儀器表面張力讀數(P)、校正因子(F)和實(shí)驗相關(guān)常數相乘得到。校正因子計算如公式(1)所示；氣-水界面吸附系數通過(guò)Gibbs吸附等溫方程得到，見(jiàn)公式(2)和公式(3)；將Szyszkowski方程應用于表面張力數據，見(jiàn)公式(4)，該方程提供了一種計算數值的統一方法。

式中：F為校正因子；P為刻度盤(pán)表面張力示數(dyn/cm)；c為鉑金圓環(huán)周長(cháng)(cm)；D為下層液體密度，即6:2氟調磺酸溶液密度(g/cm3)；d為界面上層密度，即空氣密度(g/cm3)；r為鉑金絲半徑(cm)；R為鉑金圓環(huán)半徑(cm)。Γ為表面過(guò)剩(mol/cm3)；R為理想氣體常數(erg/mol K)；T為開(kāi)氏溫度(K)；γ為實(shí)際表面張力(dyn/cm)；C為6:2氟調磺酸溶液濃度(mol/cm3)；Kia為氣-水界面吸附系數(cm3/cm2)。γ0是6：2氟調磺酸在純水中的表面張力，A和B分別是與特定化合物和相應系列性質(zhì)有關(guān)的變量。采用最優(yōu)擬合函數求得公式(3)所需的局部-斜率因子。