离子液体[C8mim]PF6和[C8mim]Cl对蚯蚓氧化胁迫及DNA损伤

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离子液体(Ionic Liquids, ILs)是一类完全由离子组成的室温下呈液态的物质,一般由有机阳离子和无机或有机阴离子组成,具有不挥发、不易燃和热稳定等性质,曾被认为是环境友好的“绿色溶剂”,具有广阔的应用前景。然而近年来的研究却显示离子液体对环境和生物体的友好性还有待进一步研究。作为溶剂和催化剂,ILs最终必将有一部分要流失到环境中,尤其是土壤环境中,一旦进入土壤环境中,由于其高稳定性将导致其成为永久性污染物。然而,目前有关ILs毒性的研究却远远滞后于ILs物化性及应用方面的研究,基础的数据和结论还不是很全面。因此,关于ILs对陆生生物的毒性及其生物降解性的研究就具有十分重要的意义。生物毒性的检测是判断一种化学物质毒性必不可少的方面,其对陆生生态风险评价与应用风险评价起着极其重要的作用。本研究以两种8碳链咪唑类ILs [C8mim]PF6和[C8mim]Cl为研究对象,选取蚯蚓为指示生物,将蚯蚓暴露于空白对照土壤和分别经两种ILs染毒后浓度为5、10、20、40mg/kg土壤的处理组土壤中,于染毒后的7、14、21、28d取样测定。通过研究[C8mim]PF6和[C8mim]Cl对超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、过氧化物酶(POD)活性、蚯蚓活性氧(ROS)含量、谷胱甘肽转移酶(GST)活性、丙二醛(MDA)含量的影响,对蚯蚓体腔细胞DNA损伤,评价了两种不同阴离子的ILs的生态毒性和遗传毒性,为全面了解和认识[C8mim]PF6和[C8mim]Cl对陆生生态系统的影响提供依据。主要研究结果如下:(1)抗氧化酶系:选择抗氧化酶系中的SOD、CAT和POD活性作为指标。[C8mim]PF6对蚯蚓SOD活性具有先激活后抑制的作用;只在染毒14d对5、10、20mg/kg处理组蚯蚓的CAT活性有抑制作用;对蚯蚓POD活性有显著激活作用。[C8mim]Cl对蚯蚓SOD活性具有先抑制后激活的作用;对蚯蚓CAT活性在染毒21d的20、40mg/kg处理组表现出抑制作用,染毒28d除最低浓度处理组(5mg/kg)外都表选出显著的抑制作用;对蚯蚓POD活性的影响则是先激活后逐渐回落到对照水平,且对最高浓度处理组(40mg/kg)的蚯蚓在染毒28d有抑制作用。这说明两种ILs都对蚯蚓抗氧化酶系具有一定的影响,蚯蚓在ILs作用下,机体受到毒性侵害,机体各种酶活性发生变化,或受毒物影响抑制酶的产生,或刺激机体产生更多的酶以抵御外界污染物的毒性影响。(2)活性氧(ROS):较对照组而言,处理组经[C8mim]PF6染毒后,各染毒处理组蚯蚓的ROS含量显著提高。经[C8mim]Cl处理后低浓度处理组在染毒时间较短的情况下,ROS含量无显著变化,随着染毒浓度的增大和染毒时间的延长,[C8mim]Cl对蚯蚓ROS含量变化逐步呈现出显著影响。比较结果可以看出与[C8mim]Cl相比,[C8mim]PF6对蚯蚓的影响更大。(3)谷胱甘肽转移酶(GST):两种ILs对蚯蚓GST活性均具有激活作用,而经[C8mim]Cl染毒的处理组蚯蚓GST活性在染毒28d时恢复到对照水平。(4)丙二醛(MDA):两种ILs对低浓度处理的MDA含量影响较小,引起高浓度处理组的MDA含量显著增高。(5)DNA损伤:经不同浓度[C8mim]PF6和[C8mim]Cl处理均可造成蚯蚓体腔细胞DNA损伤,而且随着浓度的增加和时间的延长,彗星拖尾长度、Olive尾矩的值均有上升的趋势,这说明DNA损伤程度与[C8mim]PF6和[C8mim]Cl的浓度和处理时间存在剂量-效应和时间-效应关系。同时,通过比较相同条件下[C8mim]PF6和[C8mim]Cl对蚯蚓体腔细胞DNA所造成的影响可知,[C8mim]PF6比[C8mim]Cl具有更大的基因毒性。
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