消毒是保障饮用水生物安全性的重要措施,随着我国饮用水水质标准不断提高,人们对水质的要求从卫生、安全到健康不断提升。消毒剂也在向着对人体无毒无副作用、性能良好经济适用的方向发展。茶多酚作为可再生绿色资源进入人们视野,其具有抑菌效果、无毒安全、对人体有保健作用。基于茶多酚用于饮用水消毒的研究成果,研究茶多酚处理超滤出水的消毒效果及微生物特性。论文通过静态试验从控制微生物再生长和消毒剂衰减探讨超滤出水的茶多酚消毒效果,包括茶多酚抑菌试验和茶多酚衰减化学动力学试验。同时,通过对茶多酚消毒后水中微生物的宏基因组学研究,探讨消毒后微生物群落结构和群落功能特性及变化,揭示茶多酚消毒原理,为茶多酚作为消毒剂更好的控制微生物生长提供理论基础。茶多酚作为消毒剂处理超滤出水的主要作用为抑制细菌生长。通过异养菌平板计数法探究茶多酚用于超滤出水的抑菌效果,结合氧化还原电位测定确定茶多酚较优投量为5 mg/L,48 h后茶多酚的浓度为2.11 mg/L可满足生活饮用水卫生标准。茶多酚在消毒过程中的衰减符合二级动力学方程。温度和茶多酚初始浓度都显著影响茶多酚衰减速率。为保证茶多酚发挥消毒效果,设2 mg/L为茶多酚48 h剩余浓度最低限值,低于此值的工况(如夏季以地表水为水源的水厂)应增加茶多酚投量。茶多酚消毒后微生物多样性和群落结构特征分析结果表明,茶多酚消毒会明显降低水中微生物的多样性,且菌群结构发生一定变化。茶多酚消毒后,在纲水平上,α-变形菌纲和β-变形菌纲相对丰度显著增加,γ-变形菌纲有所下降。在属水平上,茶多酚消毒后的菌群以鞘脂单胞菌科(46.85%)、草酸杆菌科(22.01%)、伯克氏菌科(11.10%)、假单胞菌科(7.82%)和嗜甲基菌科(2.85%)为主。并且对三种耐氯潜在病原菌菌属抑制效果明显。通过国标中指示微生物的方法和宏基因组直接检测病原菌的方法对风险微生物分别进行检测分析。结果显示未检测到国标中相关指示微生物,宏基因组直接检测病原菌的方法进一步揭示茶多酚消毒后,可检测到的毒力因子多样性和丰度均有下降,这可能与茶多酚消毒的选择性和以抑制微生物生长的消毒策略有关。但部分病原菌毒力因子的相对丰度略有增加,这可能是病原菌为适应环境、增强竞争力通过致病岛携带毒力因子发生水平转移造成的。通过层级聚类分析,发现茶多酚消毒对微生物新陈代谢、环境信息处理、遗传信息处理功能模块产生了明显的抑制作用。尤其是对酶、能量代谢、辅助因子维生素代谢、氨基酸代谢和糖链的生物合成与代谢的影响较大。茶多酚显著降低了微生物的膜运输功能、遗传信息的翻译复制能力,使微生物对环境信息和遗传信息的处理能力大大降低。茶多酚还有可以使细胞生成和死亡的功能基因相对丰度降低,来减缓细胞循环过程。以上茶多酚通过对水中微生物的选择作用,改变微生物群落特征,来抑制微生物的生长繁殖,以此达到抑菌的作用。同时茶多酚可以通过抑制介水传播的病原菌生长,来降低与人类疾病相关基因功能的微生物丰度。茶多酚消毒后,微生物的多种核苷酸和氨基酸代谢的相关模块相对丰度明显降低,谷氨酸代谢是茶多酚作用微生物后降低最多的代谢过程,这与三羧酸循环(TCA)被明显抑制有关。茶多酚用于水消毒,通过抑制参与细胞能量代谢的三羧酸循环(TCA),来降低水中微生物的谷氨酸代谢等多种代谢过程,使水中微生物出现抑制增长的现象,以达到消毒的作用;同时茶多酚对微生物的多种核苷酸代谢过程或相关过程产生了较大的抑制作用,包括嘌呤代谢、嘧啶代谢、赖氨酸代谢等,影响为细胞生长繁殖提供必需物质的合成,同时会产生转录阻遏、衰减机制、前馈激活和反馈抑制等。微生物应激反应相关基因相对丰度显著增加,这与谷胱甘肽的大量生成有关。茶多酚消毒会使水中微生物产生应激反应,主要是通过产生谷胱甘肽合成酶和谷胱甘肽还原酶来提高谷胱甘肽代谢功能,形成微生物自身保护机制。