Porównanie ekotoksyczności 1-butylo-2,3-dimetyloimidazoliowych cieczy jonowych z anionem tetrafluoroboranowym i heksafluorofosforanowym w stosunku do wybranych enzymów glebowych

• Autorzy: Telesinski A. , Biczak R. , Pawlowska B. , Strek M. , Platkowski M.

Warianty tytułu

EN

Comparison of ecotoxicity of 1-butyl-2,3-dimethylimidazolium ionic liquids with tetrafluoroborate and hexafluorophosphate anion for selected soil enzymes

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem podjętych badań było określenie oddziaływania dwóch 1-butylo-2,3-dimetyloimidazoliowych cieczy jonowych z różnymi anionami: tetrafluoroboranowym [BMMIM][BF4] i heksafluorofosforanowym [BMMIM][PF6] na aktywność wybranych enzymów glebowych: dehydrogenaz, fosfatazy kwaśnej, fosfatazy zasadowej oraz ureazy. Badania przeprowadzono na piasku gliniastym o zawartości węgla organicznego 9,50 g·kg⁻¹. Do gleby wprowadzono wodne roztwory [BMMIM][BF4] lub [BMMIM][PF6] w ilościach: 0, 1, 10, 50, 100, 400, 700 i 1000 mg·kg⁻¹ s.m. Tak przygotowaną glebą napełniano wazony, do których następnie wysiano po 15 nasion jęczmienia jarego lub rzodkiewki. Przez cały okres badań utrzymywano stałą temperaturę 20 ±2°C oraz wilgotność na poziomie 70%. W 14. dniu doświadczenia oznaczono spektrofotometrycznie aktywność wymienionych enzymów. Wprowadzenie do gleby [BMMIM][BF4] i [BMMIM][PF6] spowodowało inhibicję aktywności wszystkich enzymów glebowych, pogłębiającą się wraz ze wzrostem dawki analizowanych substancji. Spośród oznaczanych enzymów najbardziej wrażliwa na obecność obu cieczy jonowych okazała się fosfataza kwaśna. Jedynie po aplikacji analizowanych związków, w dawce 1000 mg·kg⁻¹, największa inhibicja aktywności wystąpiła w przypadku ureazy.

EN

Ecotoxicity of two 1-butyl-2,3-dimethylimidazolium ionic liquis (ILs) with different anion: tetrafluoroborate [BMMIM][BF4] and hexafluorophosphate [BMMIM][PF6], to soil enzymes was tested in the research. A pot experiment was carried out in the vegetation hall of the Department of Biochemistry and Ecotoxicology at Jan Długosz University in Częstochowa. A monocotyledonous plant, the spring barley (Hordeum vulgare L.) and a dicotyledonous plant, the common radish (Raphanus sativus L. subvar. radicula Pers.) were used in the experiment. The seeds of the plants, originating from the same source, were sown into a 90-mm diameter plastic plant pot that was filled with the reference soil and a soil thoroughly mixed with the studied ILs. The ILs was used at the dosages of 0, 1, 10, 50, 100, 400, 700 and 1,000 mg·kg⁻¹ d.m. The soil used in the experiment was l oamy sand with a dissolved matter containing of approximately 10%, an organic carbon of 9.0 g·kg⁻¹ and pH in 1 M KCl equal to 6.0. Throughout the testing period (14 days), constant substrate moisture content at the level required for the plants (70% field water capacity) and a constant temperature 20 ±2°C. On day 14 the soil samples were collected to analyze activity of dehydrogenase (EC 1.1.1.x), acid phosphatase (EC 3.1.3.2), alkaline phosphatase (EC 3.1.3.1), and urease (EC 3.5.1.5) were measured spectrophotometrically. Obtained results showed that the application of [BMMIM][BF4] and [BMMIM][PF6] to soil caused inhibition of all enzymes activities, which increased with increase in ionic liquids dosages. Among all assayed enzymes acid phosphatase was the most vulnerable for treatment with both ionic liquids. However, in soil with the highest dosage (1,000 mg·kg⁻¹) of both ionic liquids, the resistance indices (RS) of urease activity were the lowest (RS values were 0.07 and 0.08, respectively). Despite proved ecotoxicity of [BMMIM][BF4] and [BMMIM][PF6] to the soil enzyme activity, it is difficult to clearly indicate which analyzed ILs had a stronger impact on determined biochemical parameters.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2016
• Tom: 587
• Opis fizyczny: s.23-30,rys.,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Telesinski A.

• Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

autor

Biczak R.

• Akademia im.Jana Długosza w Częstochowie

autor

Pawlowska B.

• Akademia im.Jana Długosza w Częstochowie

autor

Strek M.

• Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

autor

Platkowski M.

• Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Bibliografia

• Amde M., Liu J.-F., Pang L., 2015. Environmental application, fate, effect and concerns of ionic liquids. Environ. Sci. Technol. 49, 12611–12627.
• Bielińska E.J., Mocek A., 2010. Właściwości sorpcyjne i aktywność sorpcyjna gleb parków miejskich na terenach o zróżnicowanym wpływie antropopresji. J. Res. Appl. Agric. Engin. 55 (3), 20–23.
• Carson L., Chau P.K.W., Earle M.J., Gilea M.A., Gilmore B.F., Gorman S.P., McCanna M.T., Seddom K.R., 2009. Antibiofilm activities of 1-alkyl-3-methylimidazolium chloride ionic liquids. Green Chem. 11 (4), 492–497.
• Docherty K.M., Dixon J.K., Kulpa C.F., 2007. Biodegrability of imidazolium and pyridinic ionic liquids by an activated sludge microbial community. Biodegradation 18 (4), 481–493.
• Freire M.G., Neves C.M.S.S., Marrucho I.M., Coutinho J.A.P., Fernandes A.M., 2010. Hydrolysis of tetrafluoroborate and hexafluorophosphate counter ions in imidazolium-based ionic liquids. J. Phys. Chem. A 114 (11), 621–630.
• Guo P., Zhu L., Wang J., Wang J., Liu T., 2015. Effects of alkyl-imidazolium ionic liquid [Omim]Cl on the functional diversity of soil microbial communities. Environ. Sci. Pollut. Res. 22, 9059–9066.
• Janiszewska D., Syguda A., Pernak J., 2010. Ciechowskie ciecze jonowe. Przem. Chem. 89 (11), 1441–1445.
• Kandeler E., Gerber H., 1988. Short-term assay of soil urease activity using colorimetric determination of ammonium. Biol. Fertil. Soils 6, 68–72.
• Liu X., Zhou F., Liang Y., Liu W., 2006. Benzotriazole as additive for ionic liquid lubricant: one pathway towards actual application of ionic liquids. Tribol. Lett. 23 (3), 191–196.
• Liwarska-Bizukojc E., Maton C., Stevens C.V., 2015. Biodegradation of imidazolium ionic liquids by activated sludge microorganisms. Biodegradation 26, 453–463.
• Majewska E., Białecka-Florjańczyk E., 2010. Zielona chemia w przemyśle spożywczym. Chem. Dydakt. Ekol. Metrol. 15 (1), 21–27.
• Matzke M., Thiele K., Müller A., Filser J., 2009. Sorption and desorption of imidazolium based ionic liquids in different soil types. Chemosphere 74 (4), 568–574.
• Mester P., Wagner M., Rossmanith P., 2015. Antimicrobial effects of short chained imidazolium-based ionic liquids – Influence of anion chaotropicity. Ecotox. Environ. Saf. 111, 96–101.
• Mondal N.K., Pal K.C., Dey M., Ghosh S., Das C., Datta J.K., 2015. Seasonal variation of soil enzymes in areas of fluoride stress in Birbhum District, West Bengal, India. J. Taib. Univ. Sci. 9 (2), 133–142.
• Onyszko M., Telesiński A., 2015. Wpływ selenu i fluoru na aktywność fosfataz w glebie lekkiej. Inż. Ekol. 43, 109–114.
• Orwin K.H., Wardle D.A., 2004. New indices for quantifying the resistance and resilience of soil biota to exogenous disturbances. Soil Biol. Biochem. 36 (11), 1907–1912.
• Pernak A., Iwanik K., Majewski P., Grzymisławski M., Pernak J., 2005. Ionic liquids as an alternative to formalin in histopathological diagnosis. Acta Histochem. 107 (2), 149–156.
• Pham T.P.T., Cho C.-W., Yun T.-S., 2010. Environmental fate and toxicity of ionic liquids: A review. Water Res. 44 (2), 352–372.
• Stepnowski S., 2005. Preliminary assessment of the sorption of some alkyl imidazolium cations as used in ionic liquids to soil and sediments. Aust. J. Chem. 58 (3), 511–516.
• Swatlowski R.P., Holbrey J.D., Rogers R.D., 2003. Ionic liquids are not always green: hydrolysis of 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate. Green Chem. 5 (4), 361–363.
• Szostek R., Ciećko Z., Walczak M., Swiontek-Brzezinska M., 2015. Microbiological and enzymatic activity of soil after pollution with fluorine. Pol. J. Environ. Sci. 24 (6), 2641–2646.
• Tabatabai M.A., Bremner J.M., 1969. Use of p-nitrophenyl phosphate for assay soil phosphatase activity. Soil Biol. Biochem. 1 (4), 307–310.
• Telesiński A., Smolik B., Grabczyńska E., 2010. Formation of adenylate energy charge (AEC) versus the fluorine content in forest soil in the area affected by emission from Police Chemical Plant. Journal of Elementol. 15 (2), 355–362.
• Thalmann A., 1968. Zur Methodik der Bestimmung der Dehydrogenaseaktivität im Boden mittels Triphenyltetrazoliumchlorid (TTC). Landwirtsch. Forsch. 21, 249–258.
• Wang H., Malhorta S.V., Francis A.J., 2011. Toxicity of various anions associated with methoxyethyl methyl imidazolium-based ionic liquids on Clostridium sp. Chemosphere 82 (11), 1597–1603.
• Yu Y., Nie Y., 2011. Toxicity and antimicrobial activities of ionic liquids with halogen anion. J. Environ. Protect. 2 (3), 298–303.
• Zhao D., Liao Y., Zhang G., 2007. Toxicity of ionic liquids. Clean 35 (1), 42–48.