可重复使用的固定季铵颗粒在废水后处理过程中减少微生物和耐药基因负担，同时不促进耐药性选择

为什么更清洁的废水关系到每个人

污水处理厂在默默地保护公共健康，清理我们冲走和排掉的物质。然而，即便经过常规处理，抗生素残留、耐受性强的细菌及赋予微生物耐药性的基因仍可能进入河流和湖泊。该研究探索了一种新的方式，对已处理的废水进行抛光处理，使其携带更少的病原微生物和耐药基因，同时不促使微生物变得更难以清除。

一种新型的清洁颗粒

研究人员测试了涂覆有常见消毒剂——季铵化合物的微小固体颗粒。他们不是让化学物质在水中自由漂浮，而是将其固定在矿物微粒表面。细菌必须接触这些颗粒才能受损，因此消毒剂固定在原位，而不会在水中扩散。团队研究这种基于接触的设计是否能显著减少废水中的细菌和耐药基因，同时避免化学消毒剂常见的缺点：助长耐性强的微生物及其耐药性特征的繁盛。

阻止多种细菌的扩散

首先，科学家用已知的实验室菌株进行试验，包括携带通常帮助它们抵抗消毒剂的额外DNA片段（质粒）的菌株。当他们向细菌培养物中加入越来越多的涂层颗粒时，细菌生长明显下降，在较高剂量下甚至完全停止。即便是携带耐药质粒的细菌也没有获得优势。这表明，颗粒表面的接触性杀灭作用压倒了当该化学物质溶于水中时那些已知的耐药机制。

可重复使用的颗粒同时针对基因与微生物

接着，团队检查了这些颗粒是否可以重复使用。经过一次使用、清洗和干燥循环后，颗粒的效果仍然与新颗粒相当。第二次重复使用性能略有下降，但仍能去除大部分细菌。科学家还观察了细菌通过质粒相互传播耐药基因的情况。在两种不同物种的受控实验中，颗粒的存在没有促进这种基因传播。相反，即使在仍有部分细菌存活的条件下，也完全抑制了可检测到的转移。

在真实废水中的清洁效果且不促进危险微生物

随后，研究人员在城市污水处理厂的出水上测试了这些颗粒。根据实验室条件选择的参数，总细菌水平下降了超过五个数量级。基因检测显示，多种不同的耐药基因（包括医院中重要的那些）显著减少。帮助基因在微生物间跳转的移动DNA元素总体也减少或保持稳定。当团队检查残留的细菌类型时，发现包含已知人类病原体的群体实际变得不那么丰富，群落结构向与疾病无关的物种偏移。

这对更安全用水意味着什么

简单来说，这些涂层颗粒就像一种终极的抗菌过滤器，其作用原理是接触杀灭，而非向水中大量投放化学药剂。它们至少可以重复使用一次，能同时减少病原微生物和耐药基因，并且看起来不会偏向有害细菌或促进耐药性基因的传播。尽管在流动系统和不同类型废水中的应用还需更多研究，这项研究表明基于接触的颗粒有望作为一个有用的附加步骤，帮助减少河流、湖泊甚至人群接触抗生素耐药微生物的风险。

引用: Redondo, M., Klümper, U., Pereira, A. et al. Reusable immobilised quaternary ammonium particles reduce microbial and resistome burdens without promoting resistance selection during wastewater post-treatment. npj Clean Water 9, 38 (2026). https://doi.org/10.1038/s41545-026-00584-5

关键词: 废水处理, 抗微生物耐药性, 季铵颗粒, 水体消毒, 耐药基因