细菌抗生素抗性是21世纪人类健康的重要威胁之一，作为抗生素抗性的遗传信息载体，抗性基因被定义为新型的环境污染物。

近年来，国内外研究在市政饮用水中普遍检出抗性基因（antibiotic resistance genes, ARGs）甚至抗性细菌（antibiotic resistant bacteria, ARB），凸显出饮用水细菌抗生素抗性问题的严峻。作为饮用水安全的保障，水处理工艺（如混凝沉淀、砂滤、氯消毒等）能在一定程度上去除ARGs，但自来水厂的出厂水中依然会有相当数量的ARGs残留。从水源水到龙头水，细菌生物膜存在于水处理和给水的各个环节（黏附于滤池滤料、给水管网和构筑物表面），这些生物膜被报道携带高丰度、高多样性的ARGs。由于生物膜会老化并脱落，新的ARGs污染会不断引入，致使饮用水细菌抗生素抗性问题难以在水处理和给水过程中彻底解决。在这样的背景下，需要通过用户端消毒去除残留的ARGs以提高饮用水的生物安全性。

喝开水是中国人的饮水传统，烧开水这种消毒方法植根于中华饮茶文化并广泛传播海外，这种古老的东方智慧传承已久。如今，将水煮沸依然是最有效的饮用水消毒方法，虽然相对较高的能耗限制了煮沸在水处理中的应用，但凭借优异的消毒性能和极低的硬件门槛，煮沸消毒依然在世界范围内被广泛使用。然而煮沸消毒这种东方智慧对新型污染物ARGs的去除效果还鲜有报道。

基于上述背景，博士后万堃以大肠杆菌和环境菌群为受试细菌，以氯消毒为对照：1）研究了加热煮沸（包括巴氏消毒）对细菌的灭活效果；2）在灭活环境细菌的实验中，研究了煮沸消毒对细菌群落结构的作用和对抗性基因组的去除；3）在灭活大肠杆菌的实验中，研究了煮沸消毒对胞内外ARGs的去除以及加热煮沸中胞内ARGs的释放规律；4）通过检测DNA完整性，研究了高温加热对DNA分子结构的破坏。本文系统评估了煮沸消毒对饮用水中抗性基因的去除效果并探讨了去除机制，发现了煮沸消毒在应对抗性基因污染中的优势，本文的研究结果对烧开水这种古老东方智慧的推广提供了理论依据。这一工作已发表在 Water Res. 

第一作者：万堃

通讯作者：于鑫 教授

通讯单位：厦门大学环境与生态学院

论文DOI：10.1016/j.watres.2021.117902

文章摘要如下：用户端消毒是解决市政饮用水细菌抗生素抗性问题的有效途径。本文研究了煮沸这种古老的东方智慧在去除抗性基因上的表现。在消毒复杂环境菌群时，煮沸较氯消毒和巴氏消毒表现出更广谱且更高效的杀菌能力和ARGs去除能力。加热过程（＜80℃）虽会导致胞内ARGs的释放，但温度升高后（＞90℃）胞内外ARGs均能被有效去除。从原理上看，高温引起的DNA变性会影响DNA生物活性并降低ARGs水平基因转移的风险。这些研究结果表明，在应对ARGs这种新型污染物时，煮沸表现出比氯消毒更高的安全性。

结果表明：

1. 与氯消毒和巴氏消毒相比，煮沸对大肠杆菌和环境细菌的灭活效果最好，煮沸时间的延长会进一步提高细菌的灭活效果。

2. 所有消毒方式对大肠杆菌的灭活效果均优于环境细菌，这种对环境细菌灭活的低效可能归功于环境菌液中的耐热/耐氯细菌和大量的胞外聚合物。

3. 煮沸对ARGs的去除谱广于氯消毒和巴氏消毒。环境菌群中检出的137种ARGs和7种可移动遗传因子（MGEs）在煮沸10分钟后几乎被完全去除，而氯消毒（5 mg/L）30分钟仅去除了其中的13种ARGs。

4. 氯消毒在灭活细菌和去除ARGs时均表现出选择性。实验中氯消毒筛选出的Acinetobacter（不动杆菌属）和Bacillus（芽孢杆菌属）包含多种致病菌，且被报道多重耐药。

5. 低温加热（＜80℃）导致了胞内ARGs的释放，氯消毒前期同样检测到胞内ARGs的释放。随着温度的升高（＞90℃）和氯消毒时间的延长，胞内外ARGs含量均被有效去除。

6. 低温加热（＜81.3℃）对DNA完整性不造成影响，高温加热则显著破坏了DNA的完整性（＞90.1℃），氯消毒也会破坏DNA的完整性，其破坏程度与消毒时间正相关。

与氯消毒相比，煮沸消毒对ARGs的去除更彻底，对环境ARGs的去除谱更广。尽管加热煮沸的能耗偏高，但随着能源技术的进步，烧开水这种古老的东方智慧将来依然值得被推广。

文章转自微信公众号：文藝水學  作者：万堃