飲用水生物安全問題備受人們關注，消毒是飲用水處理工藝中殺滅病原微生物、防止流行疾病傳播的關鍵環節。氯消毒（Cl2）具有殺菌能力強、成本低和持續消毒能力等特點，是我國最常用的消毒技術。然而，氯消毒本質上是對耐氯性細菌的篩選過程，此類“耐氯菌”主要通過表面緊密粘附的胞外聚合物（EPS）、細胞壁/膜中的特異性蛋白和多糖等有機物消耗氯、形成疏水層等屏障作用，防止氯消毒劑滲入胞内、破壞細菌結構和代謝系統。因此，消毒後殘留的耐氯菌會在輸水管道内生長和繁殖，對水質安全造成嚴重威脅，如何高效去除耐氯菌成為當前水處理消毒領域關注的重要問題。
太阳集团app首页環境學院暨廣東省環境污染與健康重點實驗室21級碩士研究生鹿英文、劉海副研究員及其合作者等構建了納米線電穿孔-氯耦合技術（EP/Cl2），通過低電壓驅動下（1.5 V）納米線尖端限域強電場誘導耐氯菌細胞孔道的形成（細胞EPS/壁/膜），破壞耐氯菌對Cl2的滲入屏障作用，為Cl2氯滲入耐氯菌胞内提供通道，進而實現耐氯菌的高效滅活。EP/Cl2耦合技術在1.5 V-EP和0.9 mg/L-Cl2下，可實現>6 log的耐氯菌滅活（無可培養細菌檢出），遠高于單獨的EP（1.11 log）和Cl2（1.13 log）消毒技術。EP/Cl2技術對耐氯/氯敏感菌和革蘭氏陰/陽性細菌在内的廣譜細菌，均具有協同強化滅活效果。基于細胞完整性、胞内遊離氯水平和細胞形态分析，揭示了EP可有效破壞耐氯菌的細胞EPS/壁/膜，Cl2在滲入胞内過程中可進一步氧化、破壞細菌結構，實現耐氯菌發生膜結構破壞的強化滅活。此外，本研究表明，EP/Cl2在複雜水質條件下（自來水和湖水），仍具有優異的協同消毒性能，這也表明該技術具有良好的應用潛力。
圖納米線電穿孔-氯耦合技術（EP/Cl2）及強化耐氯菌（G+為例）滅活機制
相關成果近期發表于Water Research雜志，本研究受到國家自然科學基金（22206058）和廣東省自然科學基金項目（2022A1515010511）聯合資助。
Ying-Wen Lu, Xiang-Xing Liang, Chen-Yang Wang, Da Chen, Hai Liu*, Synergistic nanowire-assisted electroporation and chlorination for inactivation of chlorine-resistant bacteria in drinking water systems via inducing cell pores for chlorine permeation. Water Research, 2023, 229: 119399.
論文鍊接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135422013446
