[发明专利]全氟化合物降解菌基因、其合成方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种全氟化合物降解菌基因、及其合成方法及应用。

背景技术

一、 PFOA在工业上的使用

全氟有机化合物(perfluorinated compounds，PFCs) 由于分子中的C-H键全被C-F键所取代，而氟元素具有较大的电负性和较小的原子半径，使其形成的C-F键高度极化，键能极大(484千焦每摩尔)，表现出以下两方面的特殊性质：

（1）氟碳链既疏水又疏油和氟碳链之间很弱的相互作用使这类物质在水中呈现很高的表面活性，这是其他任何非氟表面活性剂所不能达到的表面活性；

（2）氟原子独特的几何尺寸和电负性等因素使这类物质具有很高的热稳定性、很高的耐强酸、高浓度碱和强氧化剂等化学稳定性； 

全氟辛酸(PFOA)作为一种典型的全氟化合物，由于其具有优良的热稳定性、化学稳定性、高表面活性和疏水、疏油等性能，被大量应用于聚合物添加剂、农用化学品、表面活性剂、合成洗涤剂、化妆品、纺织品、毛毯制造、室内装璜、皮革制品、不粘锅和电子工业、药物、航空业、电镀等诸多领域。

例1： PFOA作为工业原料在金属表面处理特别是特殊涂层处理方面有较多的应用，最为典型的是制造特富龙（美国杜邦公司注册的氟聚合物商标名）的基本加工助剂，也是人工制造的含氟聚合酸。

二、全氟化合物的毒性与环境污染

从第一个全氟化合物被生产至今的50多年里，由于全氟化合物在全球范围内的大量使用，随着科学技术的发展和环境科学界对其研究的日益深入，人们逐渐认识到全氟化合物具有的化学稳定性及难降解性。在环境中长期存在会导致其具有极高的生物蓄积性，大量研究证实，全氟化合物在生物体内的蓄积水平高于己知的多氯联苯、有机氯农药等传统型持久性有机污染物数百倍至数千倍。并且，伴随着全氟化合物远距离的环境迁移行为，全氟化合物及其相关化学品广泛存在于大气、水体、生物体的血液及肝脏内，甚至在北极地区也检测到了该类物质的存在。根据经合组织（OECD）2002年编写的危害评估所得出的结论：认为全氟化合物在环境中的存在持久性，及其毒性和生物累积潜力是关系到环境和人类健康的重要问题。参见祝凌燕,林加华.全氟辛酸的污染状况及环境行为研究进展.应用生态学报,2008,19(5):1149-1157。

三、PFOA的限制规定

全氟有机化合物一直被广泛应用于工业生产及日常生活用品中，大量研究证实：全氟有机化合物给环境带来了严重危害，并可在生物体内产生积累，对动植物体和人类健康产生了危害。

    2000至2003年间全球最大的全氟化学品生产商3M公司宣布削减并最终停产了一类含氟化学产品，2004年加拿大环境部和卫生部对全氟化合物的风险预警作出评估，一些发达国家已经开始启动了一些相关措施和相关的法律法规限制使用全氟化合物。

四、全氟化合物污染治理技术

全氟化合物（PFCs）的降解技术主要包括焚烧降解、催化降解、等离子体等技术。现对几种常见降解技术介绍如下：

4.1.1微波等离子体降解技术

HARTZ等利用微波等离子体技术降解全氟化合物，通过等离子体反应装置，在500至2000瓦的微波发射功率下降解全氟乙烷，主要产物有二氧化碳、一氧化碳、氟气和氟化氢，并未发现四氟化碳的产生，去除率为99.6%。（CHRIS L H, JOHN W B. Innovative surface wave plasma reactor technique for PFC abatement. Environ Sci Technol, 1998, 32(5):682-687.）

RADOIU对影响四氟化碳降解的因素进行了研究，四氟化碳作为最稳定的有机化合物之一，在900℃时，不与铜、镍、钨、钼反应，仅在碳弧温度下缓慢分解。RADOIU利用微波等离子体技术，在微波发射功率为1900瓦时，研究发现四氟化碳的去除率为98%。（MARILENA T.R. Studies of 2.45 GHz microwave induced plasma abatement of CF₄. Environ Sci Technol, 2003, 37(17):3985-3988.）