Badanie fitotoksyczności cieczy jonowej chlorek 1-(metylotiometylo)-3-butyloimidazoliowy

• Autorzy: Biczak R. , Bachowska B. , Bałczewski P.

Warianty tytułu

EN

Study of phytotoxicity of ionic liquid 1-(methylthiomethylene)-3-butylimidazolium chloride

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Ciecze jonowe mające niskie temperatury topnienia (<100÷150°C) zostały zakwalifikowane do nowej generacji polarnych rozpuszczalników organicznych i katalizatorów. Związki te są nielotne, niepalne, a ich „zielony” charakter jest związany z nieznacznym ciśnieniem ich oparów. Jednakże, wprowadzenie do obrotu jakichkolwiek substancji chemicznych wymaga określenia ich wpływu na wszystkie składowe przyrody. Oznaczenie potencjalnej ekotoksyczności nowych związków chemicznych wiąże się z prowadzeniem badań dotyczących oddziaływania tych substancji na wzrost i rozwój wybranych organizmów. W przedstawionej pracy określono wpływ chlorku 1-metylotiometylo-3-butyloimidazoliowego, wprowadzonego do gleby, na wschody i wczesne stadia wzrostu i rozwoju roślin wyższych, zgodnie z normą ISO-11269-2:1995. W przeprowadzonym eksperymencie nasiona wybranych gatunków lądowych roślin wyższych - jęczmienia jarego (Hordeum vulgare) i rzodkiewki zwyczajnej (Raphanus sativus L. subvar. radicula Pers.) wysiano do wazonów zawierających glebę, do której dodano badany związek chemiczny, oraz do wazonów zawierających glebę kontrolną. Przez cały okres prowadzenia badań utrzymywano optymalne warunki wzrostu i rozwoju dla wybranych gatunków roślin. Oceniając fitotoksyczność chlorku 1-metylotiometylo-3-butyloimidazoliowego, określono i porównano wschody i masę (suchą i zieloną) pędów roślin kontrolnych ze wschodami i masą (suchą i zieloną) pędów roślin rosnących na glebie, do której wprowadzono odpowiednie ilości tego związku. Dokonano również oceny wizualnej wszystkich uszkodzeń badanych gatunków roślin, takich jak zahamowanie wzrostu, zmiany chloro- i nekrotyczne.

EN

Ionic liquids are low melting (<100÷150°C) which have been accepted as new generation of polar solvents and catalysts. These compounds are non-volatile, non-flammable and their “green” character has usually been justified with their negligible vapor pressure. However, the marketing of any chemical substance, requires the determination of their impact on all the compartments of the environment of nature. Determination of the potential ecotoxicity of new chemical compounds associated with the conduct of research on the effects of those compounds on the growth and development of selected organism. In the present work, the influence of 1-(methylthiomethylene)-3-butylimidazolium chloride, introduced to the soil on germination and early stages of growth and development of superior plants was investigated using the plant growth test based on the ISO-11269-2:1995 International Standard. In this test, the seeds of selected species of land superior plants - spring barley (Hordeum vulgare) and common radish (Raphanus sativus L. subvar. radicula Pers.) were planted in pots containing soil to which a test chemical compound had been added and in pots with control soil. Optimum conditions for growth and development of the selected plant species were maintained for the duration of the experiment. To evaluate the phytotoxicity of the applied concentrations of the 1-(methylthiomethylene)-3-butylimidazolium chloride, the germination and (dry and fresh) weight of control plant seedlings were determined and compared with the germination and (dry and fresh) weight of the seedlings of plants grown in the soil with appropriate amounts of the test chemicals added. The visual assessment of any types of damage to the test species, such as growth inhibition, chlorosis and necrosis, was also carried out.

Słowa kluczowe

PL

ciecze jonowe; fitotoksyczność; lądowe rośliny wyższe; jęczmień; rzodkiewka; plon; sucha masa; chloroza; nekroza

EN

ionic liquids; phytotoxicity; land superior plants; spring barley; common radish; yield; dry weight; chlorosis; necrosis

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 4, No. 1
• Strony: 105--114
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Biczak R.

• Instytut Chemii, Ochrony Środowiska i Biotechnologii, Akademia im. Jana Długosza, al. Armii Krajowej 13/15, 42-200 Częstochowa

autor

Bachowska B.

• Instytut Chemii, Ochrony Środowiska i Biotechnologii, Akademia im. Jana Długosza, al. Armii Krajowej 13/15, 42-200 Częstochowa

autor

Bałczewski P.

• Instytut Chemii, Ochrony Środowiska i Biotechnologii, Akademia im. Jana Długosza, al. Armii Krajowej 13/15, 42-200 Częstochowa
• Centrum Badań Molekularnych i Makromolekularnych Polskiej Akademii Nauk, ul. H. Sienkiewicza 112, 90-363 Łódź

Bibliografia

• [1] Keskin S., Kayrak-Talay D., Akman U. i Hortaçsu Ö.: A review of ionic liquids towards supercritical fluid application. J. Supercrit. Fluids, 2007, 43, 150-180.
• [2] Romero A., Santos A., Tojo J. i Rodríquez A.: Toxicity and biodegradability of imidazolium ionic liquids. J. Hazard. Mater., 2008, 151, 268-273.
• [3] Salminen J., Papaiconomou N., Kumar R.A., Lee J.-M., Kerr J., Newman J. i Prausnitz J.M.: Physicochemical properties and toxicities of hydrophobic piperidinium and pyrrolidinium ionic liquids. Fluid Phase Equilib., 2007, 261, 421-426.
• [4] Ranke J., Möllter K., Stock F., Bottin-Weber U., Poczobutt J., Hoffmann J., Ondruschka B., Filser J. i Jastorff B.: Biological effects of imidazolium ionic liquids with varying chain lengths in acute Vibrio fischeri and WST-1 cell viability assays. Ecotoxicol. Environ. Saf., 2004, 58, 396-404.
• [5] Bałczewski P., Bachowska B., Białas T., Biczak R., Wieczorek W.M. i Balińska A.: Synthesis and phytotoxicity of new ionic liquids incorporating chiral cations and/or chiral anions. J. Agric. Food Chem., 2007, 55, 1881-1892.
• [6] Obliosca J.M., Arco S.D. i Huang M.H.: Synthesis and optical properties of 1-alkyl-3-methylimidazolium lauryl sulfate ionic liquids. J. Fluoresc., 2007, 17, 613-618.
• [7] Stolte S., Arning J., Bottin-Weber U., Matzke M., Stock F., Thiele K., Uerdingen M., Welz-Biermann U., Jastroff B. i Ranke J.: Anion effects on the cytotoxicity of ionic liquids. Green Chem., 2006, 8, 621-629.
• [8] Docherty K.M. i Kulpa Ch.F.: Toxicity and antimicrobial activity of imidazolium and pyridinium ionic liquids. Green Chem., 2005, 7, 185-189.
• [9] Luis P., Ortiz I., Aldaco R. i Irabien A.: A novel group contribution method in the development of a QSAR for predicting the toxicity (Vibrio fischeri EC50) of ionic liquids. Ecotoxicol. Environ. Saf., 2007, 67, 423-429.
• [10] Cho Ch.-W., Thuy Pham T.-P., Jeon Y.-Ch. i Yun Y.-S.: Influence of anion on the toxic effects of ionic liquids to a phytoplankton Selenastrum capricornutum. Green Chem., 2008, 10, 67-72.
• [11] Kulacki K.J. i Lamberti G.A.: Toxicity of imidazolium ionic liquids to freshwater algae. Green Chem., 2008, 10, 104-110.
• [12] Cho Ch.-W., Thuy Pham T.-P., Jeon Y.-Ch., Vijayaraghavan K., Choe W.-S. i Yun Y.-S.: Toxicity of imidazolium salt with anion bromide to a phytoplankton Selenastrum capricornutum: effect of alkyl-chain length. Chemosphere, 2007, 69, 1003-1007.
• [13] Petkovic M., Ferguson J., Bohn A., Trindade J., Martins I., Carvalho M.B., Leitão M.C., Rodrigues C., Garcia H., Ferreira R., Sedon K.R., Rebelo L.P.N. i Silva Pereira C.: Exploring fungal activity in the presence of ionic liquids. Green Chem., 2009, 11, 889-894.
• [14] Cho Ch.-W., Jeon Y.-Ch., Thuy Pham T.-P., Vijayaraghavan K. i Yun Y.-S.: The ecotoxicity of ionic liquids and traditional organic solvents on microalga Selenastrum capricornutum. Ecotoxicol. Environ. Saf., 2008, 71, 166-171.
• [15] Matzke M., Stolte S., Thiele K., Juffernholz T., Arning J., Ranke J., Welz-Biermann U. i Jastroff B.: The influence of anion species on the toxicity of 1-alkyl-3-methylimidazolium ionic liquids observed in an (eco)toxicological test battery. Green Chem., 2007, 9, 1198-1207.
• [16] Pretti C., Chiappe C., Baldetti I., Brunini S., Monni G. i Intorre L.: Acute toxicity of ionic liquids for three freshwater organisms: Pseudokirchneriella subcapitata, Daphnia manga and Danio rerio. Ecotoxicol. Environ. Saf., 2009, 72, 1170-1176.
• [17] Garcia M.T., Gathergood N. i Scammells P.J.: Biodegradable ionic liquids. Part II. Effect of the anion and toxicology. Green Chem., 2005, 7, 9-14.
• [18] Costello D.M., Brown L.M. i Lamberti G.A.: Acute toxic effects of ionic liquids on zebra mussel (Dreissena polymorpha) survival and feeding. Green Chem., 2009, 11, 548-553.
• [19] Latała A., Nędzi M. i Stepnowski P.: Toxicity of imidazolium and pyrolidinium based ionic liquids towards alga. Bacillaria paxillifer (a microphytobenthic diatom) and Geitlerinema amphibium (a microphytobenthic blue green alga). Green Chem., 2009, 11, 1371-1376.
• [20] Latała A., Nędzi M. i Stepnowski P.: Toxicity of imidazolium and pyrolidinium based ionic liquids towards alga. Chlorella vulgaris, Oocystis submarina (green algae) and Cyclotella meneghiniana, Skeletonema marinoi (diatoms). Green Chem., 2009, 11, 580-588.
• [21] Pretti C., Chiappe C., Pieraccini D., Gregori M., Abramo F., Monni G. i Intorre L.: Acute toxicity of ionic liquids to the zebrafish (Danio rerio). Green Chem., 2006, 8, 238-240.
• [22] Matzke M., Stolte S., Arning J., Uebers U. i Filser J.: Imidazolium based ionic liquids in soils: effects of the side chain length on wheat (Triticum aestivum) and cress (Lepidium sativum) as affected by different clays and organic matter. Green Chem., 2008, 10, 584-591.
• [23] Matzke M., Stolte S., Arning J., Uebers U. i Filser J.: Ionic liquids in soils: effects of different anion species of imidazolium based ionic liquids on wheat (Triticum aestivum) as affected by different clay minerals clay concentration. Ecotoxicology, 2009, 18, 197-203.
• [24] Studzińska S. i Buszewski B.: Study of toxicity of imidazolium ionic liquids to watercress (Lepidium sativum L.). Anal. Bioanal. Chem., 2009, 393, 983-990.
• [25] Haerens K., Matthijs E., Chmielarz A. i Van der Bruggen B.: The use of ionic liquids based on choline chloride for metal deposition: a green alternative? J. Environ. Manage., 2009, 90, 3245-3252.
• [26] ISO-11269-2: Soil Quality - Determination of the effect of pollutants on the soil flora - Part 2. Effects on chemicals on the mergence and growth of higher plants. International Organization for Standardization, Geneva 1995.
• [27] PN-EN 13432: Opakowania - Wymagania dotyczące opakowań przydatnych do odzysku przez kompostowanie i biodegradację - Program badań i kryteria oceny do statecznej akceptacji opakowań, 2002.
• [28] Matzke M., Stolte S., Böschen A. i Filser J.: Mixture effects and predictability of combination effects of imidazolium based ionic liquids as well as imidazolium based ionic liquids and cadmium on terrestrial plants (Triticum aestivum) and limnic green algae (Scenedesmus vacuolatus). Green Chem., 2008, 10, 784-792.