城市供水系统中邻苯二甲酸酯(PAEs)的赋存特征及管道生物膜降解菌的发现

为探究塑料管道释放的邻苯二甲酸酯(PAEs)在供水系统中的迁移转化规律，研究人员通过多站点采样分析Σ6PAEs浓度变化，首次从模拟管道生物膜中分离出4株高效降解菌（12小时降解率34.83%-56.54%），揭示其在余氯抑制和多碳源竞争下的生态行为，为理解PAEs生物降解机制及饮用水安全调控提供新依据。

　　

随着塑料管道在供水系统的广泛应用，邻苯二甲酸酯(PAEs)作为塑料添加剂持续释放至饮用水，其内分泌干扰效应对人类神经、心血管及生殖系统构成潜在威胁。美国环保署(USEPA)已将DMP、DEP等6种PAEs列为优先控制污染物，中国多地的自来水检测也发现Σ₁₅PAEs浓度高达1.65×10⁴ ng/L。更值得关注的是，管道内壁生物膜可能通过微生物作用影响PAEs的归趋，但低浓度PAEs(1-10 μg/L)能否被生物利用、余氯环境是否抑制降解活性等关键问题尚未阐明。

针对这一科学盲区，中国研究人员在《Water Research》发表最新成果。研究团队首先系统追踪了Fuzhou市供水全流程中14种PAEs的污染特征，发现从出厂水到龙头水存在二次污染现象；进而创新性地从模拟管道生物膜中富集出4株能以PAEs为唯一碳源的降解菌；最终通过多碳源竞争实验、余氯胁迫测试及真实生物膜共培养，揭示了降解菌在实际管道环境中的生态适应性。

关键技术方法包括：1) 覆盖水源水到龙头水的7个站点采样与Σ₆PAEs检测；2) 以DMP/DBP/DEHP/DnHP为碳源的生物膜降解菌分离；3) 降解动力学实验(初始浓度1 mg/L)；4) 余氯梯度(0.2-1.0 mg/L)抑制效应测试；5) 16S rRNA测序分析菌群结构变化。

水样采集与PAEs分析
全程检测显示，6种PAEs(DBP/DEP/DEHP/DIBP/DMP/DNOP)贯穿供水系统，龙头水Σ₆PAEs浓度显著高于出厂水，证实管道释放是重要污染源。其中DEHP在生物处理单元去除率仅12.5%，凸显传统工艺的局限性。

管道生物膜降解菌分离
从模拟生物膜获得的4株菌对Σ₄PAEs(DBP/DEHP/DMP/DnHP)的12小时降解率达34.83%-56.54%，且降解过程符合一级动力学模型(R²>0.9)。值得注意的是，这些菌株在余氯≥0.5 mg/L时降解活性下降40%以上，但能通过优先利用小分子有机物维持生存优势。

实际管道环境行为
多碳源竞争实验表明，降解菌在自来水环境中优先代谢乙酸等易降解碳源；当与真实生物膜共培养时，其相对丰度仍能提升至15.6%，证明其具有生态竞争优势。

该研究首次证实供水管道生物膜中存在PAEs降解功能菌群，尽管余氯会抑制其降解效率，但菌株可通过碳源利用策略在复杂菌群中占据生态位。这一发现为解析PAEs在供水系统中的自然衰减机制提供了微生物学证据，未来或可通过调控余氯浓度与碳源组成来优化生物降解条件。从应用角度看，分离的高效菌株为开发基于生物强化的管道污染控制技术奠定了菌种资源基础，对保障饮用水安全具有重要实践价值。