关于离子性液体的毒性和环境命运的回顾.pdfVIP

离子液体的毒性及前景的综述

摘要：离子液体是可以代替工业中易挥发有机化合物的低熔点的绿色有机盐

类。这些溶剂之所以称作是环保的化学物质是因为他们的蒸汽压可以忽略不

计。尽管如此，离子液体在水中的溶解性以及一些研究阐述的其对水生有机

物的毒性仍然引起了广泛的关注。由于离子液体会对土壤和水生环境产生污

染，我们必须充分了解离子液体在陆地环境中的运动（包括微生物降解、吸

附作用、解吸附作用）。本文通过总结近些年对于离子液体研究取得的成就

以及其在环境风险评价中的地位，希望提出对离子液体的前沿的研究。

1、导语

在当今化学加工业，大多数的挥发性有机化合物普遍应用引起了广泛的关

注。主要是因为这些生产过程中和环境中的有机溶剂具有毒性，它的易挥发

性和可燃性也会造成潜在的爆炸事故。目前，由于许多溶剂的有害作用及其

带来的环境问题（如大气辐射、工业废水），所以现在政府禁止人们应用这

些溶剂。因此，许多学者都把目光放在绿色工程的研究上，绿色工程旨在寻

找可代替有害化学物的环保型物质。在近些年符合绿色科技的溶剂中，离子

液体与其他物质如超临界CO和双水相相比受到了更广泛的关注。

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早期离子液体作为熔盐是化学史上最热门的部分之一。它的熔点小于

100℃，因此可以被合成大的非对称的阳离子和不协调的阴离子结构。然而

这一独特的可溶的却又不协调的离子液体结构为各种化学生产提供了很好

的媒介。另外，它的物理性质使它的长度发生变换和作为烷基链的支链以及

阴离子的初期形式。基于以上的优点，离子液体可以得到广泛的应用。与其

他分子态的溶剂不同，离子液体的结构变化多样，因此它们是多样化的特殊

溶剂。因为离子液体的蒸汽压很低且不易燃，一些学者把它们代誉为现代最

先进的技术、可持续化学的创新方法的代表。目前，也有报道显示这些离子

液体已经作为有机物合成，催化作用和生物催化作用（生物触媒作用）的反

应物得以应用。Gordon指出由于经济过程、反应活性、萃取和收益都有所

提高，离子液体在化学反应上的应用具有明显的优势。

离子液体因为其较低的蒸汽压对空气污染较少，但是他们在水中具有较高

的溶解性，因此离子液体可以很容易的被释放到环境中。目前离子液体在工

业上的应用还不是很广，但是不断地开发和利用离子液体会导致其意外泄露

并造成污染。离子液体的一些性质（较高的化学稳定性和热稳定性以及难挥

发性）使他们成为工业上获得收益的目标，同时离子液体具有的这些性质使

其不适宜在环境中降解或存留。一般说来对离子液体的了解欠缺以及其对周

围环境影响的不确定性是离子液体不能应用到工业中的最大障碍。许多学者

都做了相关的努力来弥补之一不足，他们还对离子液体在水环境中的运动做

了准备工作。这些研究都提供了现存的数据（包括其生态毒性、生物降解能

力、生物积累能力和其在不同环境区划中的分布）。因此我们需要将所有的

数据整理起来，集合更广泛的团队力量和生态系统的调查研究来对其做一回

顾。这一回顾的总目标是系统的整合和解释现存的资料（关于离子液体的命

运、迁移和其生态毒性评价策略）。

2、离子液体的毒性部分

基于对离子液体在基础的毒性检测系统评价，大部分的研究报告都阐述了离

子液体的生物学作用。下面我就离子液体对于不同水平生物复杂度和环境区

划的毒性做了解释。所有离子液体的化学结构如表一所示：

2.1离子液体对酶的影响

离子液体对酶的抑制作用包括他们对电鳗中乙酰胆碱酶、AMP(美国航空现

代化计划中)脱氨酶和老鼠肝脏中的抗氧化酶系统的抑制。乙酰胆碱酯酶在

神经反应和神经机能中具有重要的作用。另外，乙酰胆碱的相对特异性使乙

酰胆碱酯酶能够催化乙酰胆碱酯的水解，乙酰胆碱是遍布在哺乳动物神经系

统中的神经元突触的神经递质，因此乙酰胆碱酯酶的抑制作用会对人体内二

乙基溴乙酰胺的合成产生负面影响（包括心脏病、肌无力等疾病）。Ranke

等人公布了对离子液体及相关的盐类物质中的292种化合物对乙酰胆碱酯

酶的抑制作用。其中经过常规检测的离子液体对生物复杂性（从分子水平到

生物水平）的毒害作用已经列出，如表二所示。从中可以看出只有带阳离子

的离子液体对酶有抑制作用。其中，吡啶类离子液体作为阳离子的核心结构

比咪唑类离子液体对酶的抑制作用更强一些，咪唑类离子液体比膦类离子液