基于细菌-病毒相互作用的废水中诺如病毒去除新策略

一、诺如病毒在废水中的危害

诺如病毒是一种常见的引起急性胃肠炎的病毒。在废水环境中，诺如病毒的存在是一个严重的公共卫生隐患。它可以通过污水排放进入自然水体，进而可能污染饮用水源或者接触到人类的活动环境。一旦人们接触到被诺如病毒污染的水或者食物，就很容易感染诺如病毒，出现恶心、呕吐、腹泻等症状。据统计，每年因诺如病毒感染导致的疾病爆发在全球范围内屡见不鲜，而废水是诺如病毒传播的重要潜在途径之一。

二、细菌 - 病毒相互作用研究背景

细菌和病毒在生态系统中存在着复杂的相互作用关系。以往的研究多集中在病毒对细菌的感染和裂解方面，然而，近年来人们开始关注细菌对病毒的作用。一些细菌可以产生胞外物质或者代谢产物，这些物质可能会对病毒产生影响，如抑制病毒的活性或者促进病毒的聚集等。这种细菌 - 病毒相互作用的研究为解决废水中的病毒去除问题提供了新的思路。

三、新策略的核心原理

基于细菌 - 病毒相互作用的废水诺如病毒去除新策略有着独特的原理。研究发现，某些特定的细菌能够与诺如病毒发生特异性的结合或者产生对诺如病毒有抑制作用的物质。这些细菌可能识别诺如病毒表面的某些结构，然后通过物理吸附或者生物化学反应来降低诺如病毒的活性。例如，一些细菌的胞外多糖可能会包裹诺如病毒，阻止其与宿主细胞的结合，从而达到去除病毒的效果。

四、实验研究过程与成果

在《A novel strategy for norovirus removal from wastewater based on bacterial-viral interactions》这项研究中，研究人员深入探讨了一株Sphingobacterium multivorum（S. multivorum）分离株在去除废水中诺如病毒的能力。通过响应面方法优化吸附过程，并利用透射电子显微镜、单糖分析和分子对接等手段探究吸附效果。研究发现， S. multivorum能够在模拟废水中减少2.42 log单位的诺如病毒。

研究揭示了吸附效应分子位于S. multivorum的胞外多糖物质（Extracellular Polymeric Substance, EPS）中。这些效应分子在结构上与人类的A型、B型和Lewis A型组织血型抗原相似，其主要的单糖成分是岩藻糖。分子相互作用对接模拟的结果表明，岩藻糖能够与诺如病毒P蛋白中的氨基酸形成氢键而相互作用。

图1 多梭菌和大肠杆菌对不同基因型HuNoV模拟污水的吸附能力。***, p < 0.001。

图2 细菌EPS对HuNoV、MNV、TV的吸附性能。(A)加EPS和不加EPS的多涡菌吸附量。(B)从多孢杆菌和大肠杆菌中提取EPS后检测EPS吸附量。(C)细菌-病毒相互作用的透射电镜观察，红色箭头表示诺如病毒颗粒被细菌吸附。***, p < 0.001。

五、新策略的优势与潜在应用价值

这种新策略相比传统的废水病毒处理方法具有多方面的优势。首先，它更加环保，不需要使用大量的化学药剂，减少了化学药剂对环境的二次污染。其次，成本可能相对较低，因为利用的是自然存在的细菌资源。在潜在应用价值方面，该策略可以应用于污水处理厂的升级改造，提高污水处理厂对诺如病毒等病毒类污染物的去除能力。同时，也可以为一些水资源匮乏地区的污水回用提供更安全的保障，确保回用的水资源中病毒含量处于安全范围之内。

六、未来展望

虽然基于细菌 - 病毒相互作用的废水诺如病毒去除策略取得了一定的成果，但仍有许多工作需要进一步开展。例如，需要深入研究细菌与诺如病毒相互作用的分子机制，以便更好地优化这一过程。同时，要考虑如何将这一策略大规模应用于实际的废水处理系统中，包括如何解决细菌在复杂废水环境中的适应性和稳定性问题等。未来，随着研究的不断深入，这一策略有望成为废水病毒处理领域的重要手段，为保障公众健康和环境安全做出更大的贡献。

参考文献：

Yu Z, Shao Q, Liu Z, et al. A novel strategy for norovirus removal from wastewater based on bacterial-viral interactions[J]. Environmental Technology & Innovation, 2024, 35: 103643.