宣敏敏, 刘子忠,3, 郭利超, 赵晓霞, 许天孜

(1.内蒙古师范大学 化学与环境科学学院,内蒙古 呼和浩特 010022;2.内蒙古自治区绿色催化重点实验室,内蒙古 呼和浩特 010022;3.内蒙古师范大学 应用数学中心,内蒙古 呼和浩特 010022)

自20世纪40年代初,全氟羧酸(PFCAs)化合物就因其良好的耐热性、高表面活性及化学稳定性等特点[1-2],作为灭火剂、乳化剂、吸附剂等广泛应用于工业和日用品中[3-4]。PFCAs作为一种持久性有机污染物[5],因其在环境中的大量存在和对人体潜在的健康影响[6-7],引起广泛关注[8-9]。

人们开始对自然界中PFCAs的含量以及种类进行检测分析[10],在中国氟化工厂附近流域的地表水中,检测到直链PFCAs的含量约为58%,支链PFCAs约为42%[11]。日本海和Tomakomai Bay中支链全氟辛酸(PFOA)比例分别为15%和16%[12]。美国Ontario Lake水样中,支链PFCAs比例在5.1%～6.0%之间。加拿大Nunavut、Char Lake和Amituk Lake所采水样中,支链PFCAs含量也很低[13]。Fang等[14]通过实验分析得到空气颗粒物中,直链的PFOA也占主要组成部分,支链异构体仅占10%。通过对自然界中的PFCAs的含量以及种类检测分析可知,自然界的河流、土壤甚至大气中既有直链也有支链的PFCAs,但任何环境中直链的PFCAs含量均大于支链[15]。实验制备过程中直链与支链的比例与自然界中检测结果一致,在使用电化学氟化法生产PFCAs时,直链的PFCAs约占70%,支链异构体约占30%[16]。2019年,Liu等[17]通过量子化学计算研究发现,在C原子数相同下,支链PFCAs比直链PFCAs能量低,根据能量最低原理,支链结构更能稳定的存在,理论预测自然界水体中支链PFCAs的含量应高于直链结构。对比理论和实测结果,发现二者明显存在矛盾。……