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离子液体(ionic Liquids,ILs)是由体积相对较大、结构不对称的有机阳离子和体积相对较小的无机阴离子构成的一种新型溶剂,由于难挥发、溶解性强、化学性质稳定等被广泛的应用于工业生产中,然而离子液体在水中的溶解性高且难降解等特性,导致其在水环境中可长期存在进而对水生生物造成危害。因此,离子液体作为“绿色溶剂”备受质疑,其环境行为和生态毒性受到了广泛关注。本文选择6种不同离子液体:1-辛基-3-甲基咪唑氯盐([C8mim]C1)、1-辛基-3-甲基咪唑硝酸盐([C8mim]NO3)、N-辛基-3-甲基吡啶氯盐([C8mpy]Cl)、N-辛基-3-甲基吡啶溴盐([C8mpy]Br)、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([C4mim]C1)和1-十二烷基-3-甲基咪唑氯盐([C12Dmim]C1),研究其对蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)、三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)、大型溞(Daphnia magna)和鲤鱼(Cyprinus carpio)的毒性效应,主要研究结果如下:(1)在一定的暴露时间下,离子液体对三角褐指藻和蛋白核小球藻的生长抑制率随浓度的增加而增大,呈明显的剂量-效应关系。根据离子液体的EC50值可以看出离子液体的毒性随着碳链长度的增加而增大,为[C12Dmim]Cl>[C8mim]Cl>[C4mim]Cl;当以三角褐指藻为实验对象,得出其毒性大小为:吡啶离子液体>咪唑离子液体,四种离子液体对三角褐指藻的毒性大小为:[C8mpy]Br≥[C8mpy]Cl>[C8mim]NO3>[C8mim]C1;根据[C8mim]Cl对蛋白核小球藻和三角褐指藻在24、48、72和96 h-EC50值24.25、8.35、4.72、3.46 mg/L和93.23、40.74、31.62、33.60 mg/L可以看出,三角褐指藻对离子液体的耐受能力明显大于蛋白核小球藻;此外,叶绿素a的含量随着离子液体浓度的增加显著降低,通过叶绿素荧光参数Fv/Fm和ΦPSII,其值随着浓度的增加呈现下降趋势,证明离子液体对微藻光合系统具有破坏作用,其破坏程度随着离子液体浓度的增加而增大。(2)经过96 h暴露后,两种微藻的可溶性蛋白含量、SOD和CAT活性均随离子液体浓度的增加呈现先增后减的趋势。这是藻细胞为了维持自身正常的生理代谢,通过自我调节,增加可溶性蛋白含量以及抗氧化酶活性以抵御离子液体的胁迫,而离子液体浓度持续上升后,其毒性超出藻细胞耐受范围,可溶性蛋白合成受到抑制,过量的ROS积累超出了机体的自我调节范围,抗氧化防御系统遭到破坏。而细胞中丙二醛(MDA)的含量随着离子液体的增加显著增加,表明离子液体对微藻细胞造成脂质过氧化作用,对膜脂造成氧化损伤。(3)通过[C8mim]Cl对大型溞的急性毒性实验,比较了1、2、4日龄的大型溞对[C8mim]Cl的敏感性,结果表明环境因素对1日龄幼溞的生长发育存在一定程度的影响,其对照组幼溞存在死亡的现象,即幼溞存活能力受环境因素的影响较大,因此2日龄溞对[C8mim]Cl的毒性更为敏感,故更适合用来评估离子液体的生物毒性效应;通过在21 d的慢性实验,结果显示,当2日龄的大型溞暴露在0.9-18μg/L[C8mim]Cl中21 d后,低浓度[C8mim]Cl(0.9-18μg/L)对大型溞的存活率无影响;当其浓度为3.6μg/L时,大型溞的存活率显著降低,当其浓度为18μg/L时,大型溞几乎不能存活,死亡率达100%。此外,[C8mim]Cl对大型溞的存活率和初次产溞数量等指标对影响较大,而对初次产溞时间、总产溞数目和次数、总蜕皮次数等指标的影响不显著。(4)通过[C8mim]Cl对鲤鱼急性毒性实验,结果显示[C8mim]Cl对鲤鱼呈现低死亡率,在低浓度(0~120 mg/L)时,死亡率没有显著变化;随着离子液体浓度的增加,死亡率明显提升,当以150、200和300 mg/L[C8mim]Cl分别处理鲤鱼,其死亡率相比于对照组分别为10、40和80%。随后我们测定了[C8mim]Cl对鲤鱼的器官(眼、鳃、肠、心和肾)急性毒性作用,其结果显示:[C8mim]Cl对鲤鱼的不同器官存在不同程度的损伤,其对于肠、鳃、肾的暴露损伤比眼、心更为严重,这是由于鳃、肠、肾作为鱼的呼吸、消化、解毒器官,对于离子液体的接触明显高于眼睛和心脏,故其受到的损伤更为严重。抗氧化酶SOD和CAT能清除ROS,保护组织免受氧化损伤,而[C8mim]Cl能诱导过量ROS,抑制SOD和CAT活性,进而氧化蛋白质。综上所述,离子液体会对水生生物组织器官产生毒性作用,且烷基链长、阴、阳离子等会影响离子液体的毒性。这些离子液体一旦进入生态环境中,会被生物体吸收摄取,通过食用这些含有离子液体的生物后,可能会人体产生毒害作用。因此,应对离子液体的毒性加以重视,并对碳链短、多功能、低毒害的新型离子液体进行开发。