再生水系统中VBNC（Viable but nonculturable）病原菌复活机制与控制方法研究

在我国目前再生水广泛推广应用的情形下，保障再生水水质安全是迫切需要解决科学问题。病原菌在污水再生利用中可进入活性但不可培养（VBNC）状态，常规培养法无法检出，但仍保留原有的毒力因子和致病性，具有复活繁殖风险，威胁再生水安全利用。本课题针对VBNC病原菌复活风险，基于VBNC状态的分子和生理特性，研究建立基于转录活性、代谢活性和细胞膜完整性检测方法体系，以深入分析再生水生产-输送-使用过程中病原菌活性及VBNC状态存在规律，探究再生水系统病原菌复活关键影响因素及响应规律；综合应用表达谱基因芯片、定量PCR及单基因突变菌株构建等技术，研究VBNC病原菌复活历程中基因表达谱变化特性及关键基因调控机制，深入解析VBNC病原菌复活机制。在此基础上，提出再生水系统病原菌复活控制方法并加以验证。本研究将丰富再生水微生物安全保障理论体系，为再生水供水安全提供理论指导和技术支持。

在我国目前再生水广泛推广应用情形下，保障再生水水质安全是迫切需要解决科学问题。病原菌在污水再生利用中可进入活性但不可培养（VBNC）状态，常规培养法无法检出，但仍保留原有的毒力因子和致病性，具有复活繁殖风险，威胁再生水安全利用。本项目针对VBNC病原菌复活风险，研究建立基于转录活性、代谢活性和细胞膜完整性检测方法体系，深入分析再生水生产-输送-使用过程中病原菌活性和VBNC 状态存在规律，探究再生水系统病原菌复活关键影响因素及响应规律，研究VBNC 病原菌复活历程中基因表达谱变化特性及关键基因调控机制，深入解析VBNC 病原菌复活机制。本项目的重要结果及关键数据包括：.（1）建立了再生水典型指示菌（大肠杆菌和粪肠球菌）和病原菌（沙门氏菌和分支杆菌）基于逆转录活性、细胞膜通透性及代谢活性的活性菌检测方法，检出限约为100 copoes/反应，定量检测区间约为为1×102~1×109 copies/反应，特异性强。.（2）研究了再生水生产过程中VBNC病原菌存在和去除特性。北京市再生水厂出水中活性菌浓度约为103~104CE/100 mL，VBNC病原菌浓度约为1.2~3 Log CE/100 mL。超滤膜对不同细菌的去除率相近，约为1 Log；而消毒工艺对细菌具有选择性，会导致部分细菌进入VBNC状态。.（3）评估了再生水贮存及输送过程中VBNC病原菌的复活特性与关键影响因子。研究发现，经过贮存和输送后，再生水中的微生物复活显著，可培养细菌复活达到1~2 Log，大量VBNC菌恢复了培养性。贮存时间、余氯对微生物复活的影响最为显著。.（4）采用高通量测序技术，分析了再生水生产-贮存-输送过程中群落结构的变化。结果表明，再生水系统中微生物群落结构发生显著变化，管网末端水中含有大量病原菌Burkholderiales。同时，考察理化因子对生物群落的影响，发现TN、TP、NO3-N和TOC是最重要的影响因素。.（5）评价了再生水使用的微生物健康风险，得出年健康风险值与病原菌浓度的相关曲线。再生水出厂中，VBNC病原菌潜在风险值比可培养病原菌高2个数量级。经贮存输送后，该风险值成为显性风险值，引发再生水回用的微生物健康风险。.基于上述研究结果，本项目提出再生水系统中VBNC病原菌复活的控制策略，本研究将丰富再生水微生物安全保障理论体系，为再生水供水安全提供理论指导和技术支持。