據新浪科技2018年7月31日訊 水是生命之源，但是不潔凈的飲用水卻是致病之源！不安全的飲用水每年會導致36.1萬名五歲以下兒童死于腹瀉，還可能傳播霍亂、痢疾、甲型肝炎和傷寒等疾病。這種時候，自來水廠的消毒工作顯得尤為重要，可是，自來水廠也有搞不定的時候，比如“睡美人”狀態的細菌！

　　怎么給飲用水消毒？
　　常見的水傳病原細菌有霍亂弧菌（Cholera） 、傷寒桿菌（ Typhus） 、副傷寒桿菌（Paratyhus） 、沙門桿菌（Salmonella） 、志賀菌（Shigella） 、大腸埃希菌（E.coli）等。

自來水廠的工藝流程示意圖

　　我國為了保障飲水安全，在《生活飲用水衛生標準》中明確規定飲水中不得檢出大腸埃希氏菌、耐熱大腸菌群、總大腸桿菌群等病原微生物。
　　為了去除病原微生物，消毒是水廠必不可少的工藝，是防止霍亂、傷寒、痢疾等傳染病通過飲用水傳播的有效途徑。目前通常采用的消毒方式有氯、氯胺、二氧化氯、臭氧、紫外線等多種方法。其中，氯和氯胺消毒因具有成本低、工藝成熟、消毒效果好且穩定等特點，最為常用。但是，氯和氯胺恰恰可能成為催生“睡美人”細菌的兇手。
　　“睡美人”細菌有多可怕
　　“睡美人”狀態的細菌學術上稱為：VBNC（viable but non-culturable），指的是包括多種病原菌在內的很多細菌在受到外界不利因素的影響時（例如低溫、高鹽度、氧化劑等），會進入活的但不可培養（VBNC）狀態。這種狀態的細菌不能在傳統的平板上生長形成菌落，但仍然保持完整的細胞結構和一定生理活性，甚至致病性；且在特定條件下，其可培養性可能恢復，重新成為正常細胞，就像傳說中沉睡的公主被王子喚醒。
　　這種“睡美人”狀態的細菌不能被水廠常用的平板培養法檢測到，會造成水中細菌的數量被低估，對飲用水的生物安全性造成極大威脅。然而，迄今為止對于氯和氯胺如何誘導病原菌進入“睡美人”狀態的研究非常有限。
　　誰讓細菌入睡？居然是消毒劑？
　　中國科學院城市環境研究所于鑫研究員團隊開展了氯和氯胺處理誘導大腸埃希菌E.coli進入“睡美人”狀態的研究。
　　他們發現以標準的平板計數法檢測時，氯和氯胺消毒能夠使初始濃度為106 CFU/mL的E.coli的數量快速降為0CFU/mL，但真的就一勞永逸了嗎？研究人員進行了以下檢測。
　　通過流式細胞儀的檢測表明，仍然存在103～105cells/mL的活細菌，即“睡美人”狀態細菌。通過掃描電鏡觀察發現，“睡美人”狀態大腸桿菌能夠保持完整的細胞結構，但菌體長度有所減小。激光共聚焦顯微鏡的觀察結果則表明，“睡美人”的大腸桿菌細胞膜依然完整，沒有被破壞。

　　通過流式細胞儀和重水標記的拉曼光譜測定發現，這種狀態的細菌仍然保持呼吸活性和與水有關的代謝活性，并且隨著氯和氯胺劑量的增加，活性會逐漸降低。同時，分子生物學檢測結果表明基因soxR和katA轉錄水平變高，說明這種狀態的大腸桿菌抗氧化性更強；致病基因gadA仍然能夠表達出來，說明睡美人狀態細菌仍可能具有致病性。

　　最后對睡美人狀態的細菌進行了復蘇實驗，發現在適宜的溫度（37℃）和營養條件（LB培養基）下，能夠發生復蘇，恢復可培養性。通過巧妙的計算世代時間，進一步排除了消毒后剩余的可培養細菌再生長的情況，確認了復蘇的發生，解決了長久以來不能區分睡美人細菌復蘇和殘余活的可培養細菌再生長的難題。

　　自來水廠要怎么辦？
　　研究結果系統地揭示了氯和氯胺誘導細菌進入“睡美人”狀態這一現象，并指出傳統的平板培養法不能檢測這種狀態的細菌，會使人們低估飲用水中活的致病菌數量，建議利用CTC-FCM、PMA-qPCR等方法去檢測。并且“睡美人”狀態細菌在一定合適的條件下會發生復蘇，恢復可培養性，存在潛在的健康風險。研究人員提醒人們注意不要喝生水，強烈建議自來水廠采用氯和氯胺消毒與臭氧、超濾膜等技術結合的方法以保證飲用水的生物安全性。
　　這一研究結果以Induction of Escherichia coli into a VBNC state through chlorination/chloramination and differences in characteristics of the bacteriumbetween states為題發表于國際著名期刊Water Research，2018，142：279-288。城市環境研究所陳勝博士生為第一作者，于鑫研究員和張勝華副研究員為共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金（51478450， 51678551， 51678552）和福建省科技項目（2016Y0082）等項目的支持。