过氧乙酸消毒的“隐形代价”：新研究揭示其诱导生物毒性及加速耐药基因传播风险

国际水研究顶级期刊《Water Research》近期发表了一项具有重要警示意义的研究（DOI: 10.1016/j.watres.2025.124318）。该研究首次系统揭示了在污水处理领域被广泛认为是一种“绿色”替代消毒剂的过氧乙酸（Peracetic Acid, PAA），其消毒过程可能产生先前被忽视的显著生物毒性副产物，并更令人担忧地促进抗生素抗性基因（Antibiotic Resistance Genes, ARGs）在细菌间的水平转移与传播。这一发现对评估和优化基于PAA的深度污水处理技术至关重要。

研究背景：

PAA的兴起： 相较于传统的氯消毒（易产生有毒消毒副产物如卤代有机物）和紫外线消毒（对某些病原体灭活不彻底且无持续消毒效果），过氧乙酸（PAA）因其广谱高效杀菌、分解产物相对无害（乙酸、水、氧气）、操作简便等优点，近年来在污水处理厂（尤其是三级/高级处理）作为消毒剂的应用迅速增长，被视为更“环境友好”的选择。

潜在风险被低估： 然而，以往研究主要关注PAA对目标病原体的即时灭活效果及其自身分解，对其在复杂污水基质中消毒后产生的非致死性生物效应，特别是对微生物群落结构、活性和抗性基因传播潜力的长期影响，缺乏深入系统的评估。ARGs作为新兴环境污染物，其在水环境中的传播扩散对人类健康构成严重威胁。

核心内容与发现：

该研究通过精心设计的实验室模拟和实际污水厂采样分析，取得以下关键发现：诱导显著的亚致死生物毒性：即使在使用浓度未能完全杀灭所有细菌的情况下，PAA处理会显著诱导污水微生物产生氧化应激反应（如活性氧ROS爆发）。这种应激导致细菌细胞膜损伤、关键代谢酶活性抑制以及DNA损伤。暴露于亚致死剂量PAA的细菌表现出生长抑制、代谢活性下降等亚致死效应。

关键机制： PAA及其分解产生的自由基（如羟基自由基·OH、羧基自由基R-CO·）能攻击生物大分子，导致不可逆的细胞损伤。

促进抗生素抗性基因（ARGs）的富集与传播：这是研究最核心且令人担忧的发现。PAA消毒处理后的出水或暴露于PAA的微生物群落中，多种ARGs（如磺胺类、四环素类、β-内酰胺类等抗性基因）的丰度显著高于处理前或未处理对照组（部分基因富集倍数高达3-8倍）。

核心机制揭示：选择性压力： PAA造成的氧化应激环境本身构成一种强大的选择性压力，直接筛选并富集了天然具有更强氧化应激耐受能力和携带相关ARGs的细菌（某些ARGs本身或与应激抗性基因连锁）。

促进水平基因转移（HGT）： 研究提供了强有力的证据（包括荧光标记质粒接合转移实验、可移动遗传元件MGEs丰度增加分析）表明，PAA诱导的细胞膜损伤和氧化应激显著提高了细菌间通过接合作用进行ARGs水平转移的效率。受损的细胞膜更易形成接合桥，而应激反应可能上调了接合转移相关基因的表达。这种“压力诱导的转移” 机制是ARGs加速传播的关键。

实际污水厂验证：研究团队在采用PAA消毒的实际污水处理厂出水中，检测到了与实验室模拟结果一致的生物毒性效应（如对模式生物发光菌的抑制率升高）和ARGs丰度的显著升高，证实了实验室发现的现实意义。

主要结论与警示：风险揭示： 该研究首次明确证实，基于PAA的污水处理消毒技术存在先前被严重低估的“双重”环境风险：一是诱导产生具有潜在生态毒性的亚致死效应副产物；二是更关键地，它可能成为一个重要的“放大器”，通过选择性富集和显著促进ARGs在细菌间的水平转移，加速耐药性在水环境中的扩散。

总结：这篇发表在《Water Research》上的研究无疑为蓬勃发展的PAA消毒技术敲响了警钟。它揭示的“隐形代价”——诱导生物毒性和加速抗生素耐药性传播——是污水处理领域必须正视的重大环境健康风险。该研究为科学、全面地评估消毒技术的综合环境影响，以及制定更有效的策略来遏制水生环境中抗生素耐药性的传播，提供了至关重要的科学依据。在追求高效消毒的同时，如何规避这些隐藏风险，将是未来水处理技术研发和应用面临的重要挑战。

原文链接：

DOI: 10.1016/j.watres.2025.124318