《Ultrasonics Sonochemistry》：Effect of probe-ultrasonication treatments on carbendazim fungicide degradation and toxicity assessment
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本研究针对多菌灵(CBZ)等农用化学品残留难降解、毒性持久的环境与健康风险，系统探讨了探针超声(PU)技术对CBZ的降解效能、机理及毒性变化。结果表明，PU处理可显著降解CBZ（最高达79.20%），并鉴定出6种中间产物；毒性评估显示降解后产物对黑曲霉(AN)的抑制率显著降低，生存率提升，证实了该技术在降低农残毒性方面的潜力，为绿色降解技术提供了新思路。
在现代农业生产中，农药和杀菌剂被广泛用于防治作物病害、提高产量。然而，这些农用化学品的过量使用，特别是其残留物在环境中的持久存在，对生态系统和人类健康构成了严重威胁。其中，多菌灵(Carbendazim, CBZ)作为一种高效、化学性质稳定的苯并咪唑类杀菌剂，因其在食品、土壤和水体中的频繁检出以及潜在的遗传毒性、内分泌干扰等危害，其残留问题尤为引人关注。常规的水处理方法难以有效降解此类顽固污染物，因此，开发高效、环保的降解技术成为当前研究的热点。
在这一背景下，声化学技术，特别是超声波技术，作为一种新兴的非热加工方法，在去除农残领域展现出巨大潜力。超声波通过产生声空化效应，在局部形成高温高压的极端条件，并生成高活性的羟基自由基(·OH)，从而氧化分解有机污染物。与传统的超声清洗槽相比，探针型超声(Probe-type Ultrasound, PU)系统能将能量更直接、更集中地传递到液体中，产生更强烈的空化效应，有望更高效地降解像CBZ这样化学结构稳定的农药分子。
为了深入探究PU技术对CBZ的降解效果、途径及其环境安全性，来自佛山大学的研究团队在《Ultrasonics Sonochemistry》期刊上发表了他们的最新研究成果。该研究旨在阐明PU处理对CBZ的降解机制、中间产物的生成以及降解过程中毒性的演变规律，为评估超声技术在实际环境治理中的应用潜力提供科学依据。
研究人员主要运用了以下几项关键技术方法：首先，他们设置了不同功率水平（100-300 W）的探针超声处理系统，对CBZ水溶液进行降解实验。其次，采用高效液相色谱法(HPLC)精确量化CBZ的降解率。再者，利用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)鉴定降解过程中产生的中间产物，并据此推测可能的降解路径。最后，以黑曲霉(Aspergillus niger, AN)为指示菌，通过平板菌落计数法评估了CBZ原药及其降解产物的生物毒性，计算了抑制率和菌株生存率。
3.1. 探针超声(PU)对多菌灵(CBZ)降解的影响
研究结果显示，PU处理能显著降解CBZ，且降解效率与超声功率呈正相关。随着功率从100 W（PU1）增加至300 W（PU5），CBZ的降解率从39.12%显著提升至79.20%。这种增强效应归因于更高的声能密度导致了更强烈的空化效应和更多·OH自由基的生成，从而加速了CBZ分子的氧化分解。
3.2. CBZ降解机理
通过GC-MS分析，研究团队在PU处理后的CBZ溶液中鉴定出六种主要的降解中间产物，包括3-(2-羟苯基)-1,2,4-三唑-5-胺、2-氨基苯并咪唑、六氢吡啶、3-甲氧基-苯甲醛肟、1,4-二甲基吡唑和1-丙氨酸乙酰胺。基于这些产物，研究人员提出了CBZ的可能降解路径：PU处理产生的·OH等活性自由基首先攻击CBZ分子中的C-N、C=N等化学键，使其发生断裂，生成初级开环产物，这些产物可进一步被氧化或分解成分子量更小、结构更简单的胺类、杂环等化合物。
3.3. 毒性评估
毒性评估是本研究的一大亮点。研究人员以CBZ的靶标菌——黑曲霉(AN)为模型，评估了降解前后样品的毒性变化。结果发现，未经处理的CBZ溶液对AN有强烈的抑制作用（抑制率最高达74.30%）。然而，随着PU处理功率的升高，降解产物的毒性显著减弱，表现为AN的菌落抑制率下降，而生存率则从低功率处理（PU1）下的25.50%显著上升至高功率处理（PU5）下的75.60%。这表明PU处理不仅有效降解了CBZ，而且其产生的中间产物的生物毒性低于母体化合物，降低了环境风险。
本研究系统论证了探针超声技术高效降解多菌灵(CBZ)的可行性。研究证实，提高超声功率可通过增强空化效应和自由基反应，显著提升CBZ的降解率。通过鉴定降解中间产物，清晰描绘了CBZ的降解路径，表明降解过程涉及键的断裂和氧化反应。尤为重要的是，生物毒性评估表明，超声降解过程能够有效降低CBZ及其转化产物的生态毒性，这为超声技术在农产品安全、废水处理等领域的实际应用提供了重要的理论依据和安全评估数据。该研究不仅深化了对超声降解农残机理的认识，也为开发绿色、高效的污染物去除技术指明了方向。
