正文
PFOS
），已在全球范围内的土壤、水体和空气中广泛检出，并在超过
95%
的人体血液样本中被检测到。由于其高度的生物蓄积性和难降解性，
PFAS
暴露已被证明与免疫系统异常、肝脏毒性、内分泌干扰等健康风险密切相关，促使全球各国环保机构进一步加强了对其的监管。
饮用水已被确认是人类接触
PFAS
的主要暴露途径之一，因此
PFAS
在饮用水中的环境行为与控制已成为全球水质安全研究的热点之一。近年来，美国环保署（
USEPA
）颁布了更为严格的饮用水标准，对
PFOA
、
PFOS
及其他六种全氟化合物设定了最大污染物限值（
MCLs
），并将
PFOA
与
PFOS
列为《综合环境响应、赔偿与责任法案》（
CERCLA
）下的有害物质。这些监管措施进一步凸显了在饮用水处理中识别和控制前体物的降解行为，以防止其在消毒过程中转化为更持久的全氟化合物，从而增加
PFAS
污染及人群暴露风险的必要性。
PFAS
根据其结构可分为全氟烷基物质（如
PFOA
和
PFOS
）和多氟烷基物质。全氟烷基物质的碳氟链完全由氟取代，而多氟烷基物质则至少含有一个碳氢键。这一结构差异使得多氟烷基物质在环境中可能进一步降解为更稳定、更难降解的全氟化合物。
2018
年，肖峰教授团队首次揭示了饮用水氯消毒和臭氧消毒过程中，两性离子和阳离子前体化合物能够生成
PFOA
和
PFOS
，表明水处理过程可能成为
PFAS
污染的潜在来源之一。然而，尽管已有研究证实了多氟烷基物质在消毒过程中可能转化为全氟化合物，但其具体反应机理、降解路径及消毒副产物的生成仍缺乏系统性的研究与理解。
为进一步探究前体物在氯消毒过程中的降解行为及转化机制，本研究选取了五种
AFFF
来源的前体物作为目标物。这些前体物已在
AFFF
及其影响区域的土壤、地下水、地表水及生物样品中被广泛检测到。研究通过控制不同
pH
值和有效氯（
FAC
）浓度，系统性考察了五种前体物在氯消毒过程中的降解动力学，并基于有效氯消耗建立了前体物二级降解动力学模型。此外，结合高分辨质谱（
QTOF-MS/MS
）技术，对降解过程中生成的全氟化合物进行定性与定量分析，并针对各前体物构建并验证了其降解路径。为了进一步探究降解反应机理，本研究采用密度泛函理论（
DFT
）计算，从分子层面解析了
PFAS
前体物的电子云分布与能量特性，以揭示
PFAS
分子结构与其降解行为及降解产物之间的关联。这一研究有助于更全面地理解
PFAS
前体物在饮用水处理过程中的降解转化机制，为优化水处理工艺及
PFAS
污染防控策略提供了新的科学依据。
前体物在氯消毒过程中的降解
图
1:
在缓冲去离子水
(pH
∼
7.4)
中，使用不同初始氯
(FAC)
浓度下，各种前体物的氯化降解行为随时间变化的趋势图。低氯剂量
(0.9
和
1.8 mg/L Cl
₂
)
下的前
72
小时数据和高氯剂量
(6.3 mg/L Cl
₂
)
下的前
15
小时数据用于拟合动力学方程。在
6.3 mg/L FAC
剂量下氯化
72
小时后进行了增强氯化实验。
研究系统性探究了多种前体物在不同氯浓度下的降解行为。图
1
显示各前体物在不同氯浓度下的降解趋势存在显著差异。
N-AP-FHxSA
在低氯浓度（
0.9 mg/L
）下即可发生显著降解，
1
小时内转化率超过
70%
。相比之下，
N-CMAmP-6:2 FOSA
降解稍有降低。
N-TAmP-FHxSA
，
5:3 FTB
和
5:1:2 FTB
表现出更强的抗降解性，即使在
6.3 mg/L
的高氯浓度下暴露
144
小时后，其降解率仍低于
50%
。采用改进的二级动力学模型对前
72
小时的数据进行模拟，二级降解速率常数（
k
d
）进一步表明，即使氯浓度增加，降解速率常数变化不显著，表明降解过程主要受前体物本身的分子结构及其化学性质控制，而非氯浓度的直接影响。
氯消毒产物的鉴别分析
