综述：揭示水凝胶在治理全氟和多氟烷基物质污染水体中的作用：聚焦农业应用的关键综述

（编辑推荐）本综述系统探讨了水凝胶及其复合材料在去除水中全氟和多氟烷基物质（PFAS）中的独特优势，包括高吸附容量（最高达1276 mg/g）、可重复利用性及对长短链PFAS（如PFOA/PFBS）的差异化去除机制（疏水/静电相互作用），为农业水污染治理提供了创新解决方案。

　　

Abstract
全氟和多氟烷基物质（PFAS）对水体环境的污染已成为全球性挑战。这类物质通过饮用水和灌溉系统（包括地表水与地下水）威胁生态与人类健康。尽管监管力度加大，PFAS仍被广泛使用且不断衍生新变体。在众多治理技术中，基于水凝胶的吸附法因其高效性和可调控性脱颖而出。研究表明，含阳离子或季铵基团的水凝胶对PFAS的去除率超90%，最高吸附容量达1276 mg/g。

Introduction
水凝胶凭借三维多孔结构和亲水基团（如羧酸根、硫酸根、胺基等），既能吸收灌溉降水，又能通过疏水-亲水平衡吸附PFAS。其作为"双功能材料"的特性，尤其适用于农业领域——既可缓释水分促进作物生长，又能同步净化污染水源。典型合成水凝胶如聚丙烯酰胺-丙烯酸共聚物（PAAm-co-PAA）与淀粉接枝产物，已证实可提升灌溉水利用率达100 g/g以上。

Overview of PFAS
目前已知4700余种PFAS化合物，其分子结构特征为氟代烷烃疏水尾链。根据碳链长度可分为：短链（<6C，如PFBS）和长链（如PFOA）。这种结构差异直接影响其环境行为——长链PFAS主要通过疏水作用去除，而短链需依赖静电相互作用辅助。

Strategies for PFAS Removal
与传统方法（氧化、混凝、活性炭吸附）相比，水凝胶展现出三大优势：

1. 可功能化设计（如引入季铵基团增强静电吸附）
2. 吸附-解吸循环性能优异（5次循环后效率保持>80%）
3. 能耦合后续降解工艺（如吸附浓缩后光催化分解）

Mechanistic Insights
水凝胶去除PFAS的核心机制包括：

• 长链PFAS（PFOA）：疏水作用主导，氟碳链与凝胶疏水区结合
• 短链PFAS（PFBS）：静电吸引（如-NH₃⁺与-SO₃^-）协同弱疏水作用
• 特殊设计：氟化水凝胶通过"氟-氟相互作用"提升选择性

Future Perspectives
当前挑战在于应对不断涌现的新型PFAS变体。未来发展方向包括：开发智能响应型水凝胶（pH/温度敏感）、构建多级孔道结构加速传质、整合纳米材料（如MOFs）提升选择性。农业应用需重点关注土壤-水凝胶-作物系统的长期生态安全性评估。