饮用水微生物组项目:是时候了吗?

2023-01-09 00:00:00
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核心提示:世界各地的饮用水分配系统(DWDS)在构成饮用水(DW)微生物群的生物膜和散装水悬浮液中容纳各种微生物,导致自来水充满微生物,微生物细胞数量从每升106个到109个不等。

  强调:

  在考虑气候变化和人口增加影响的同时,迫切需要了解和设计饮用水微生物组,以优化未来的基础设施投资。

  与其他微生物组相比,DW微生物组的研究较少。

  最近的进展可以加深对DW微生物群的了解,并改进工程干预和监测工具的设计,以降低公共卫生风险。

  现有DW微生物组文献的批判性审查,将使DW微生物组能够制定最佳做法建议。

  需要多方参与协调采样和分析工作,在时空尺度上足以阐明影响不同水源、处理和分配系统以及建筑物的DW微生物组的物理、化学和生物因素。

  大型协同饮用水微生物组项目(DWMP)的合理性

  世界各地的饮用水分配系统(DWDS)在构成饮用水(DW)微生物群的生物膜和散装水悬浮液中容纳各种微生物,导致自来水充满微生物,微生物细胞数量从每升106个到109个不等。仅在美国,每天就有390亿加仑的水通过社区水系统从环境中提取,并通过由常规或高级处理工艺、200多万英里长的配电网和建筑物内的综合管道组成的分布式供水系统,然后再将DW输送到水龙头(图1)。


  图1 公众接触饮用水微生物区系的微生物来源及影响生物地理的因素

  DWMP可以解决的知识差距

  定义和成功设计安全或健康的DW微生物群的能力将需要将DWMP作为一个发现过程,以实现高级监测、预测性建模和工程干预的优化,以确保持续的公共卫生保护。通过实施大规模协调的DWMP,我们可以获得必要的深度和广度的专业知识,以填补重要的知识差距并为DW基础设施投资提供信息,同时预测气候、处理实践和受影响人口的变化。


  图2 饮用水微生物群与其他微生物群的知识差距

  DWMP的框架和路线图

  图3描绘了大规模协调的DWMP路线图,目标是涉及多部门努力,以生成必要的数据,将DW微生物生态与非生物因素联系起来,以更好地了解、监测、预测和控制DW微生物群。DWMP的第一阶段将从招募不同部门的不同利益攸关方开始,对现有的DW微生物组文献进行全面的批判性审查。这可以通过为大学实验室和包括公用事业/监管者在内的其他利益攸关方共同工作的讲习班/培训赠款来提供资金。这项工作将侧重于潜在方法的可行性和适用性、实验比较、各种方法的利弊、确定什么构成增值微生物组数据以及对现有纵向全面/试点系统数据进行荟萃分析。审查的结果将用于指导大规模协调工作所需的投资,并指导基本的循环验证测试以标准化DWMP方法


  图3 拟议的饮用水微生物组项目(DWMP)框架和路线图

  结束语和未来展望

  这项工作包括:提供资金、世界各地实验室的参与以及与公用事业和公众的合作。虽然我们可以从其他领域正在进行的微生物组项目中学习,但DW微生物组需要专注于研究重点,因为它们独特的生态系统和不同的环境和工程参数。关键是要确定工程处理对各种水源和分配系统的具体影响,以及影响DW微生物群变化的参数,这在突出问题中得到了强调。尤其需要关于分配系统和建筑物的信息,以减少病原体,并探索DW微生物群如何对新的和/或替代水源作出反应,以应对气候和人口变化。浮游和生物膜群落及其功能的特征将有助于区分基线和受影响的DW微生物群。将需要使用与DW微生物组相关的本体来开发参考数据库。最终目标是为所有人提供安全健康的饮用水。

  参考文献:

  Hull NM, Ling F, Pinto AJ, et al. Drinking Water Microbiome Project: Is it Time?. Trends Microbiol. 2019;27(8):670-677. doi:10.1016/j.tim.2019.03.011

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