基于水体基质参数的UV消毒后大肠杆菌再生模型构建及其在排放环境中的调控机制

针对UV消毒后细菌再生威胁水质安全的难题，研究人员通过分析溶解性有机物(DOM)和无机离子等水体基质参数，建立了大肠杆菌(E. coli)再生预测模型。研究发现蛋白质类物质和活性氧(ROS)清除剂显著促进再生，而无机离子通过调控细菌活性影响可见光消毒(VLD)效果。该研究为优化污水处理工艺提供了关键指标依据。

　　

在水环境保护领域，紫外线(UV)消毒技术因其无副产物的优势被广泛应用于污水处理。然而，这种看似完美的技术却暗藏隐忧——被UV"杀死"的细菌可能通过DNA修复机制"死而复生"。更令人担忧的是，这种再生现象在排放到自然水体后可能因环境因素进一步加剧，甚至产生更具耐药性的菌株。东京工业大学的研究团队在《Journal of Water Process Engineering》发表的研究，首次系统揭示了水体基质如何成为细菌再生的"温床"。

研究团队采用265 nm UV-LED精准灭活大肠杆菌(E. coli)，通过设计包含蛋白质(胰蛋白胨)、ROS清除剂(丙酮酸钠)、淀粉和富里酸等典型DOM组分的实验体系，结合钙、镁等无机离子调控，在明/暗条件下监测细菌再生动态。关键技术包括：1) 采用UV-LED实现波长特异性消毒；2) 建立H₂O₂清除能力等水质指标检测体系；3) 应用多元回归分析(R²>0.7)量化关键影响因素。

【材料与细菌制备】
通过标准化培养获得均一E. coli菌悬液，确保实验重复性。选用胰蛋白胨等四种典型DOM模拟自然水体组分，配合无机盐溶液构建不同水基质环境。

【水体基质指标】
检测发现胰蛋白胨溶液含10.2 μg/mL蛋白质，富里酸表现出最强的H₂O₂清除能力(0.24 mmol^?1·L·h^?1)。这些指标与后续再生率呈现显著相关性。

【结论】
研究证实蛋白质浓度和H₂O₂清除能力是驱动再生的核心因素。其中胰蛋白胨通过提供氨基酸促进再生，丙酮酸钠则通过清除ROS创造有利修复环境。建立的预测模型可准确评估不同水体环境的再生风险，为优化消毒工艺提供理论支撑。

该研究的突破性在于将传统消毒效果评估延伸至"后消毒时代"，揭示水体基质不仅是细菌再生的"营养源"，更是影响环境抗性的关键变量。特别是发现UV吸收性有机物会间接抑制再生的现象，为开发抑制再生的水质调控策略提供了新思路。这些发现对制定更精准的排放标准、保障水环境安全具有重要实践价值。