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烧水可以去除抗性基因,古老的东方智慧依然有效
发布时间:2021年12月03日 点击数:

近日,我院于鑫教授团队在环境领域高水平期刊Water Research上发表了题为“Ancient Oriental Wisdom still Works: Removing ARGs in Drinking Water by Boiling as compared to Chlorination”的论文。论文系统评估了煮沸消毒对饮用水中抗性基因的去除效果并探讨了去除机制。通过与氯消毒对比,本文发现了煮沸消毒在应对抗性基因污染中的优势。本文的研究结果对烧开水这种古老东方智慧的推广提供了理论依据。

细菌抗生素抗性是21世纪人类健康的重要威胁之一,作为抗生素抗性的遗传信息载体,抗性基因(antibiotic resistance genes, ARGs)被定义为新型的环境污染物。近年来,国内外研究在市政饮用水中普遍检出ARGs甚至抗性细菌,凸显出饮用水细菌抗生素抗性问题的严峻。作为饮用水安全的保障,水处理工艺(如混凝沉淀、砂滤、氯消毒等)能在一定程度上去除ARGs,但自来水厂的出厂水中依然会有相当数量的ARGs残留。从水源水到龙头水,细菌生物膜存在于水处理和给水的各个环节(黏附于滤池滤料、给水管网和构筑物表面),这些生物膜被报道携带高丰度、高多样性的ARGs。由于生物膜会老化并脱落,新的ARGs污染会不断引入,致使饮用水细菌抗生素抗性问题难以在水处理和给水过程中彻底解决。在这样的背景下,需要通过用户端消毒去除残留的ARGs以提高饮用水的生物安全性。

喝开水是中国人的饮水传统,烧开水这种消毒方法植根于中华饮茶文化并广泛传播海外,这种古老的东方智慧传承已久。如今,将水煮沸依然是最有效的饮用水消毒方法之一,虽然相对较高的能耗限制了煮沸在水处理中的应用,但凭借优异的消毒性能和极低的硬件门槛,煮沸消毒依然在世界范围内被广泛使用。然而煮沸消毒这种古老的东方智慧对新型污染物ARGs的去除效果还鲜有报道。

该论文研究了煮沸消毒在去除ARGs上的表现。研究结果表明,在消毒复杂环境菌群时,煮沸较氯消毒和巴氏消毒表现出更广谱且更高效的杀菌能力和ARGs去除能力。加热过程(<80℃)虽会导致胞内ARGs的释放,但温度升高后(>90℃)胞内外ARGs均能被有效去除。从原理上看,高温引起的DNA变性会影响DNA生物活性并降低ARGs水平基因转移的风险。这些结果表明,在应对ARGs这种新型污染物时,煮沸表现出比氯消毒更高的安全性。尽管加热煮沸的能耗较高,但随着能源技术的进步,烧开水这种古老的东方智慧将来依然值得被推广。

论文的通讯作者为于鑫教授,第一作者为博士后万堃。该研究得到国家自然科学基金委和厦门市科技局的资助。论文链接:https://doi.org/10.1016/j.watres.2021.117902


文、图|万堃
      编辑|诸姮

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