捕食性细菌为无氯饮用水带来希望

在瑞典对饮用水管道进行的一项独特研究中，隆德大学和当地自来水公司的研究人员测试了如果饮用水中不含氯会发生什么情况。结果?当然，细菌数量增加了，但过了一会儿，令人惊讶的事情发生了：一种无害的捕食性细菌数量增加，并吃掉了大部分其他细菌。该研究表明，如果过滤有效，则并不总是需要氯——捕食性细菌可能在未来用于净化水。

正如人类肠道含有丰富的细菌群落一样，许多类型的细菌在我们的饮用水和输送它们的管道中茁壮成长。管壁内侧有一层薄而光滑的涂层，称为生物膜，可保护和支持细菌。这些细菌已经适应了氯的存在，否则氯的主要任务就是杀死细菌，特别是会导致人类生病的细菌。

一杯普通的饮用水含有大量无害细菌。然而，在所研究的管道系统中以一氯胺的形式添加的氯并非完全没有问题。

“氯气是减少细菌生长的有效方法，但与氯气形成的副产品存在潜在健康影响的风险。氯气与癌症和胎儿损伤有关，因此研究是否可以用其他方法替代氯气相关，”隆德大学水资源工程和应用微生物学副教授凯瑟琳保罗说。她花了多年时间研究饮用水和生物膜的微生物区系以及用于生产饮用水的各种过程。

Paul与博士生TageRosenqvist和应用微生物学、VattenochmiljöivästAB(Vivab)、瑞典水研究AB和瑞典国防研究局的其他研究人员一起，最近在npjCleanWater杂志上发表了一项研究。这篇文章基于多年来对瑞典瓦尔贝里饮用水和管道中细菌菌群的监测。

“我们在学术界、工业界和政府组织之间的合作非常特殊。我们拥有不同类型的关键专业知识，而且这项研究是在真实系统中进行的，这一事实使得结果适用于从业者，而不是我们只进行实验室研究，”保罗解释道。

我们的饮用水目前经过几个阶段的净化。根据水的类型，公司使用各种过滤器和紫外线，但最后阶段几乎总是添加氯。

在瓦尔贝里，在安装超滤系统后，氯气于2020年被去除，超滤系统是一种使用极细网眼筛网的过滤器，可防止有害微生物从湖泊和地下水中漏出。由于很少有细菌进入饮用水，氯被认为是多余的，尽管不知道对细菌菌群会产生什么后果。

研究人员在六个月的时间内从管网的不同点采集水样进行分析，在停用氯气之前和之后多次进行。在实验室中，通过过滤确定命名水中所有细菌的DNA序列，并与数据库进行比较以完成微生物组难题。一年后，研究人员返回并采集了新样本以确定最终的微生物组是什么样的。

“就好像一家新餐馆搬进来了。氯胺会杀死某些细菌，但我们可以看到它正在喂养其他细菌。在此期间，我们可以看到细菌自助餐是如何变化的，”保罗说。

当氯气消失时，某些类型的细菌会饿死，而其他细菌则会生长繁殖。研究人员最大的惊喜出现在第三个无氯月份，当时观察到某些细菌的数量急剧减少。并且增加了一种特殊类型的细菌：即捕食性细菌Bdellovibrio。

“在之前对该饮用水网络的研究中，我们还没有看到这种确切类型的细菌。它可能一直隐藏在生物膜中，但现在有了机会。它对我们人类完全无害，”保罗说。

因此，当超滤器被引入时，氯变得多余的评估被证明是正确的。

然而，主要兴趣不是研究超滤器的结果，超滤器是一种非常昂贵的解决方案。目的是更好地了解饮用水管道中隐藏的微生物群落。最终，是否有可能添加细菌混合物而不是氯?

“为了更好地了解自然如何在城市和建筑环境中运作，需要进行更多研究。我真的很想知道所有饮用水细菌如何影响我们。它们无害，但它们对我们有好处吗?”

“因此，我们的结论是，饮用不含氯的安全清洁饮用水是可能的。我们没有观察到风险增加，这对自来水公司及其客户来说当然非常重要。”

除了瓦尔贝里使用的超滤类型外，还有其他方法可以净化不含氯的水，例如紫外线或生物过滤器。

“每种方法都有其优点和缺点。紫外线是一种有效的方法，但一个缺点是灯会消耗大量能量。生物过滤器通常根本不需要任何能量，但会占用相当大的空间。超滤器是昂贵。瑞典的许多饮用水处理厂使用多种方法来净化水。但是，我们的研究表明，如果您有其他策略来处理和监测细菌，氯就不是必需的，”Paul总结道。