《Journal of Hydrology》：Overlooked pathogenic dissemination and water security risks driven by hydrophobic lipid-like DOM under routine rainfall
编辑推荐：
•常规降雨带来的病原体风险增加与溶解性有机物的输入有关，而非水质恶化。•溶解性有机物输入使得病原体与VFGs、MGEs共存的概率高出183%。•常规降雨后，地表水中与入侵相关的VFG亚型含量增加。•病原体爆发主要与疏水性类脂结构溶解性有机物有关。•餐饮和娱乐场所是受降雨影响最严重
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常规降雨带来的病原体风险增加与溶解性有机物的输入有关，而非水质恶化。
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溶解性有机物输入使得病原体与VFGs、MGEs共存的概率高出183%。
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常规降雨后，地表水中与入侵相关的VFG亚型含量增加。
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病原体爆发主要与疏水性类脂结构溶解性有机物有关。
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餐饮和娱乐场所是受降雨影响最严重的病原体高发区域。
引言
地表水中的微生物安全是维持水生生态系统稳定的基础，而由降雨引发的病原体爆发则日益威胁公众健康。作为水文过程的重要驱动因素，降雨通常通过两种途径提升病原体威胁：一方面，地表径流会将农业和城市地区的病原体及营养物质带入水体，在剧烈的物理化学变化作用下促使病原体增殖或增强其毒性；另一方面，强度超过50毫米的降雨会通过径流将陆地有机物质带入水体，导致水体化学需氧量超标42.92%，同时使地表水中的肠球菌浓度上升至3×102 CFU/mL（Sidhu等人，2012年）。此外，强降雨还会增强水动力作用，使沉积在底部的病原体重新悬浮。在Withers Swash流域，日降雨量超过50毫米时就会引发病原体重新悬浮，进而增加传播风险（Curtis和Trapp，2014年）。上述现象大多与强降雨事件以及明显的水质恶化相关。而该地区95%的降雨都属于常规降雨，其定义是指日降水量低于当地降雨量分布的第95百分位数值（Li等人，2019年）。尽管这类常规降雨不会造成显著的水文扰动或水质下降，但之后却常常出现水生病原体风险事件（You等人，2019年；Zhou等人，2020年）。这种矛盾现象表明，存在一种普遍却被忽视的机制，使得常规降雨能够在现有框架之外引发病原体风险。
由降雨带来的陆地溶解性有机物输入，也是影响水生系统微生物结构和代谢的另一重要因素。在雨季，人类活动导致了约41.08%（±22.94%）的水质变化，这一变化主要源于不同的土地利用方式，而这些土地利用方式又决定了外部溶解性有机物的输入量（Liu等人，2023年）。不同的土地利用类型会显著影响径流中溶解性有机物的组成：交通区域以低氧化度的脂肪族化合物为主，占比超过50%；居民区径流中则富含类似蛋白质的成分；而植被覆盖区域则主要释放类腐殖质的溶解性有机物（Liao等人，2021年）。这些外来输入物改变了地表水中的溶解性有机物组成及其生物可利用性，解释了高达14.4%的细菌群落差异（Su等人，2025年）。由溶解性有机物带来的有机氮和磷还能促进藻类对养分的吸收，从而使光合作用效率提升15–20%（Lu等人，2024年）。即便浓度很低，有机酸、酚类物质和醌类等低分子量的溶解性有机物也能发挥强烈的生化调控作用。例如，类脂结构的溶解性有机物衍生物能够激活铜绿假单胞菌的细胞分裂途径，使其生物量增加2.5到3倍（Zeng等人，2023年）。总体而言，溶解性有机物的结构和组成变化会重新调整常规降雨条件下的微生物相互作用，从而为理解溶解性有机物动态与病原体风险增加之间的关联提供新的视角。
越来越多的证据表明，某些特定的溶解性有机物成分会对水生系统中的病原体动态产生显著影响。疏水性的溶解性有机物成分可以与细菌表面的聚合物发生相互作用，促进生物膜的形成，从而保护病原体免受环境压力的影响（Uttam等人，2024年）。类腐殖质的溶解性有机物能够降低抗菌物质的毒性，同时使病原体的活性提升多达36%（Ketola等人，2016年）。富含氮和磷的溶解性有机物可以通过模拟宿主环境中的养分条件，促进低毒力的柱状黄杆菌表达毒力因子基因，从而使该菌的感染率上升12.3%（Guan等人，2024年）。此外，某些具有抗菌作用的溶解性有机物成分还能诱导移动遗传元件的产生，进而扩散病原体风险。例如，浓度为50–100毫克/升的植物来源的有机酸类溶解性有机物能够使大肠杆菌的毒力基因通过接合方式传递的效率提升2.1倍（Zhu等人，2023年）。基于此，我们推测，由土地利用活动产生的溶解性有机物输入会改变其组成和分子结构，进而影响常规降雨期间的病原体微生物风险。
为了严格验证这一假设，本研究比较了第二松花江流域四个不同城市土地利用类型区域在雨季降雨前后病原体风险及溶解性有机物含量的变化。本研究的具体目标包括：（a）阐明常规降雨引发的水文变化对城市水环境中病原体风险的影响；（b）分析核心高发区域中溶解性有机物的分子演变规律以及常规降雨导致的陆水之间的物质输送情况，及其对病原体风险的潜在影响；（c）确定关键的溶解性有机物成分及其在病原体传播机制中的作用。
章节摘要
研究区域与采样点
本研究所分析的城市地表水位于中国东北部的第二松花江流域内的关键集水区。由于不同的土地利用方式会对地表水质量产生不同影响，因此根据周边土地利用状况，我们在四个具有代表性的区域设置了采样点（见图S1）：城市交通区域（S1）、餐饮旅游区域（S2）、城市居民区（S3）以及湿地公园区域（S4）。研究时间为2025年7月1日至8月31日，
无水质恶化情况下由常规降雨引发的水生生态风险
在常规降雨的影响下，城市地表水中的水生生态风险显著上升。在雨季期间共发生了20次降雨事件，这些降雨的强度均低于极端降雨的第95百分位阈值，属于常规降雨事件（日降水量大于72毫米）（见图S2a）。尽管降雨强度较为适中，但研究区域的鱼类异常死亡率在降雨后仍出现了66.7%的显著上升（P值小于0.05），高于降雨前的水平（见图S2b）。与此同时，
结论
本研究发现，降雨会导致城市地表水中溶解性有机物的结构发生空间上的差异，其中餐饮和旅游区域（S2）的变化最为明显。在该区域，降雨后会显著增加陆地来源的溶解性有机物输入，同时新生成的溶解性有机物数量也增加了40%以上。值得注意的是，水中低分子量、疏水性且高度饱和的类脂结构溶解性有机物的积累与降雨后的病原体风险增加存在显著相关性，这一关联体现在病原体风险上升了4.4%
环境意义
本研究提示，常规降雨可能通过溶解性有机物介导的途径提升病原体风险，这凸显出将溶解性有机物的分子特征，尤其是人为来源的类脂结构成分，纳入监测体系的重要性，可作为现有预警系统的补充。更重要的是，本研究建立了常规降雨引发的溶解性有机物动态与水生病原体风险之间的概念框架，同时也指出了进一步探究其内在机制的必要性
作者贡献说明
薛文奇：撰写原始稿件、数据可视化、结果验证、方法设计、实验研究、正式分析、数据整理。张崇军：撰写文章的审阅与编辑工作、项目监督、方法指导。崔涵：撰写文章的审阅与编辑工作、项目管理工作。张超凡：撰写文章的审阅与编辑工作、项目管理工作。周丹丹：撰写文章的审阅与编辑工作、项目监督、资源协调、项目管理工作、资金申请以及正式分析。
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知利益冲突或个人关系。
致谢
本研究得到了中国国家重点研发计划（编号：2023YFC3706700）、中国国家自然科学基金（编号：52230003）以及中国国家自然科学基金基础研究专项（编号：52300194）的支持。
薛文奇|张崇军|崔涵|张超凡|周丹丹
