内外双重氧化协同增效！PAA-UV/PAA序批工艺攻克胞内噬菌体消毒难题

研究背景

水体中胞内噬菌体（i-phage）受宿主细菌包膜保护，耐常规消毒，易造成消毒后复增，带来抗性基因传播风险。过氧乙酸（PAA）与UV耦合消毒副产物少，但同步工艺难以穿透细胞高效清除胞内病毒，序批式PAA预处理耦合UV的灭活机制尚不清晰，亟待系统解析。

关键突破

1.序批PAA-UV/PAA对胞内噬菌体灭活效能全面领先

单独UV、PAA仅能实现有限灭活，同步UV/PAA存在短板；延长PAA预暴露时间的序批工艺显著提升宿主菌、胞外噬菌体、胞内噬菌体灭活速率常数，提升幅度22.2%–141.4%，对胞内T4、MS2噬菌体实现6-log以上高效去除。（图1、图2）

图1 不同消毒工艺对微生物灭活动力学曲线-1

图2 不同消毒工艺对微生物灭活动力学曲线-2

2.序批工艺彻底抑制DNA噬菌体消毒后修复再生

UV单独消毒后T4 DNA噬菌体可发生明显光修复与暗修复，同步UV/PAA仅小幅降低复增风险；PAA-UV/PAA可造成噬菌体衣壳与基因组不可逆氧化损伤，处理后无检出活性噬菌体，从根源杜绝消毒后病毒反弹。（图3）

图3 不同消毒方式噬菌体光/暗修复再生规律

3.阐明胞内外双重氧化协同灭活核心作用机制

PAA预处理渗透蓄积于细菌胞内，UV激活胞内外PAA生成·OH、RO·、¹O₂三类活性自由基，同步破坏宿主细胞膜完整性，促使胞内噬菌体泄漏并同步氧化降解；淬灭胞外氧化剂对照实验证实胞内氧化是灭活关键贡献路径。

4.感染细菌对氧化应激更敏感，强化病毒清除效率

被噬菌体侵染的宿主细胞因噬菌体裂解蛋白破坏细胞壁膜结构，PAA更易穿透胞内富集，相比未感染菌产生更高胞内活性氧、更严重细胞结构破损，进一步放大序批工艺对胞内噬菌体的清除效果。

结论与展望

本研究证实PAA-UV/PAA序批消毒凭借胞内外双重氧化机制，完美解决胞内噬菌体耐受消毒、消毒后复增两大痛点，相较氯、臭氧消毒具备副产物少、能耗适中的优势，污水深度消毒场景适配性强。感染细胞更易被氧化破坏的特性为病毒强化去除提供新思路。后续需开展实际污水长期中试，探究水体有机质、水质波动对工艺效能的干扰，同时拓展该工艺对携带抗性基因胞内噬菌体的去除研究，完善工艺运行参数优化体系。

参考文献

Wan S W, Li W B, Liu H, et al. Extracellular and intracellular oxidative mechanisms in the combined UV and peracetic acid processes for inactivating intracellular phages in bacterial cells. Water Research 303 (2026) 126314.