看似清澈的自来水，流经的管道内壁却可能潜伏着一个庞大而活跃的微生物世界——生物膜。西班牙科学家近期对一座80万人口城市的真实饮用水分配系统进行了深入调查，揭示了生物膜中令人担忧的秘密：它们构成了管道内超过95%的生物量，不仅加速管道腐蚀、引发水质异味，更成为多种潜在病原体的“避难所”，即使按照标准添加的余氯也难以完全清除这些威胁。研究团队从聚乙烯、铸铁、球墨铸铁、混凝土和铅等五种不同材质的管道内壁采集了41份生物膜样本，运用尖端的扩增子测序技术和qPCR检测，绘制了生物膜内微生物群落的详细图谱。结果显示，每克生物膜中活跃的微生物细胞数量高达10⁴到10⁶个（通过ATP活性检测和活死细胞染色双重确认），其活跃程度与水中余氯浓度（1-1.2 mg/L，符合常规标准）并无明显关联。生物膜的“核心居民”以变形菌门、厚壁菌门（12.08%）和放线菌门（10.34%）为主，其中脱硫弧菌（Desulfovibrio，平均占比13.41%）、甲基囊菌（Methylocystis）等菌属被证实直接参与腐蚀过程，通过产生硫化氢等腐蚀性物质损害管道。

更令人警惕的是，研究人员在所有样本中都检测到了含有潜在致病物种的细菌属，并首次通过基因测序与qPCR验证相结合，确认了多种病原体的存在：机会致病菌假单胞菌（Pseudomonas）的检出率高达95%，分枝杆菌（Mycobacterium，包括可致病的非结核分枝杆菌）为76%，作为粪便污染指示菌的大肠杆菌（E. coli）也达到了44%。特别值得注意的是，通过特异性qPCR检测，军团菌（Legionella，可引起致命的军团病）在17.1%的样本中被发现，幽门螺杆菌（Helicobacter pylori）在12.2%的样本中检出。在真核微生物方面，具有致病性或能携带病原体的自由生活阿米巴原虫，如棘阿米巴（Acanthamoeba，qPCR检出率12.2%）和耐格里阿米巴（Naegleria）也被发现，它们能庇护军团菌、幽门螺杆菌等细菌病原体在其体内生存甚至增殖。研究特别指出，基因测序技术揭示了大量病原体处于“活的但不可培养”（VBNC）的休眠状态，常规培养方法无法检出，但它们保持代谢活性，一旦条件适宜（如脱离生物膜进入水体或被人体摄入），即可恢复活力并致病。

一个颠覆传统认知的发现是：统计分析（如CAP坐标分析和ANOSIM群落相似性检验）表明，管道材质（聚乙烯、铸铁、球墨铸铁、混凝土、铅）对生物膜中微生物群落的整体组成没有显著影响。主导菌群分布的关键因素在于水体环境本身（如余氯浓度、有机物含量、水流条件），而非管道内壁的材料特性。这意味着单纯更换管材无法从根本上解决生物膜及其携带的病原体问题。研究直指当前依赖余氯消毒的局限性：尽管管网水中余氯达标，却无法有效穿透生物膜外层的胞外聚合物（EPS）屏障，无法杀灭或抑制其内部的微生物，特别是深藏在膜内的病原体。此外，水温、水压的波动或管道冲洗等操作容易导致生物膜部分脱落，瞬间释放大量微生物（包括病原体）进入饮用水流，造成潜在的突发性水质安全事件。

这项研究为饮用水安全敲响了警钟。它表明，生物膜是供水系统中一个被长期低估的微生物储库和病原体传播源。未来的水处理和水质管理策略需要超越传统的“余氯万能”思维，转向更精准的微生物靶向控制。科学家们建议，应重点研究针对生物膜关键功能菌（如腐蚀菌、特定病原体）和破坏其保护性EPS基质的创新技术（如特定酶制剂、噬菌体疗法、优化消毒策略），结合实时生物传感器监测，构建更主动、更有效的生物膜防控体系，从源头上保障“最后一公里”的饮用水安全。

参考来源：

【1】Shu J, Hou S, Cao H, Liu X, Cai W, Zeng Y, Luo X, Tu W, Zhang Y, Zhao C, Chen Z. Spread performance and underlying mechanisms of pathogenic bacteria and antibiotic resistance genes adhered on microplastics in the sediments of different urban water bodies. Environ Pollut. 2025 Oct 1;382:126758. doi: 10.1016/j.envpol.2025.126758. Epub 2025 Jul 1. PMID: 40609890.