离子液体[bmim]PF6和[bmim]CF3CO2的毒性效应及生物降解性研究

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离子液体(ILs),完全由离子组成的低熔点盐类,在室温下呈现液态。性质稳定、导电性强、不易燃、蒸气压低,被称为继水和超临界二氧化碳之后的又一“绿色溶剂”。随着离子液体的广泛应用与不断开发设计,一些研究者研究证明离子液体对某些细胞和生物体没有毒害作用,但对环境中的其他微生物及元素产生较高的毒性。因此目前的研究认为这些化学污染物对环境造成的间接变化,大大超过了它们对单个有机体的直接和即时毒性的影响。为了实现对离子液体毒性的准确评价,应该考虑研究这些离子液体对各种栖息在水和土壤生态系统的影响。本论文以两种不同含氟阴离子的[bmim]PF6和[bmim]CF3CO2离子液体为研究对象,选取单子叶植物小麦和双子叶植物萝卜为实验指示生物,分别将植物在ILs的处理下进行水培染毒,水培的浓度依次为0、10、50、100、200、400、700 mg/kg。按染毒浓度分别将染毒溶液装入培养盒中,水培培养两种植物12天。分别测定两种农作物的一些指标,例如生长指标(根长、茎长、干重等)、生理指标(叶绿素、丙二醛(MDA)、脯氨酸、酶活性:超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)等),最终通过对测得的数据进行分析研究离子液体对两种植物的生长、生理指标的影响。同时采用活性污泥驯化法对两种离子液体的降解性进行了初步的探索。研究结果如下:(1)离子液体对生长指标的影响:随着离子液体浓度的增大,对两种植物而言:(1)两种离子液体对小麦和萝卜幼苗的生长都有抑制作用,都会导致茎长和根长的降低。(2)离子液体[bmim]PF6对小麦和萝卜幼苗均为单抑作用;[bmim]CF3CO2对小麦幼苗为单抑作用,但对萝卜幼苗表现为低促高抑。(3)两种离子液体对根的抑制作用均大于对茎的抑制。(4)萝卜幼苗比小麦幼苗对离子液体的染毒有较高的抗性,即对单子叶植物的毒性大于双子叶植物。(5)根据两种植物的根长、茎长、干重的生长情况来看,两种ILs的毒性表现为[bmim]PF6>[bmim]CF3CO2。(2)不同浓度的离子液体对萝卜、小麦幼苗生理指标的影响:两种离子液体浓度从10 mg/kg增加到700 mg/kg时,叶绿素a和b的含量减少,而脯氨酸及MDA的含量增加;在6个浓度梯度(10 mg/kg,50 mg/kg,100 mg/kg,200 mg/kg,400 mg/kg,700 mg/kg)的离子液体处理下,两种植物幼苗中抗氧化酶SOD、POD的活性是随着浓度的增大呈现先升高后降低的趋势,说明低浓度离子液体处理对氧化酶活性有激活作用,而高浓度离子液体处理对氧化酶活性有抑制作用。而CAT表现为上升的趋势。(3)不同阴离子的离子液体对萝卜、小麦幼苗生理指标的影响:经无机含氟阴离子[bmim]PF6处理的两种植物幼苗的叶绿素含量比经有机含氟阴离子[bmim]CF3CO2更少;脯氨酸及MDA含量增加的更多;同时,无机含氟阴离子[bmim]PF6的SOD、POD、及CAT的活性都明显高于有机含氟阴离子[bmim]CF3CO2的活性,说明[bmim]PF6的毒性大于[bmim]CF3CO2。(4)采用活性污泥驯化法考察了[bmim]PF6和[bmim]CF3CO2在28天的生物降解性,当驯化期超过10天后降解率分别达90%和92%以上,微生物能耐受的[bmim]PF6为110 mg/L,[bmim]CF3CO2的最大浓度为90 mg/L。无机含氟阴离子的毒性大于有机含氟阴离子,然而降解性却相反,毒性越大的反而越容易降解。证明离子液体的毒性对降解性有一定的影响,并且驯化活化污泥法对有利于实现ILs的降解。
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