家庭管道系统中常常充满了微生物，其中大多数是无害的。然而，科学家们尚未完全记录生活在人们家中的细菌群落。虽然《安全饮用水法》确保了公共水厂的监测，但这种监测仅止于产权线。一旦水进入家庭，其微生物组成可能会发生显著变化，这些变化大多未被监测和理解。
华盛顿大学圣路易斯分校能源、环境和化学工程助理教授Fangqiong Ling正在进行研究，以填补这一知识空白。她和她的团队旨在提高对家庭用水微生物组及其对公共卫生潜在影响的理解。
家庭管道微生物群落
在发表于《自然水》杂志的一篇论文中，Ling和她的同事们详细介绍了他们在圣路易斯都会区八户家庭浴室水龙头采样的研究结果。在七天的时间里，他们追踪了细菌种群的流动和演变。尽管所有家庭都共享主要的细菌类别，但在物种水平上，每个家庭之间存在显著差异。
“每个家庭都有其独特的特征，”Ling解释道。
尽管公共自来水经过严格的处理和消毒，研究人员仍然发现了小而坚韧的微生物群落。这些微生物通常携带抗生素抗性基因——这是研究人员预料之中的现象。在系统中使用相同的消毒剂会创造一个环境，使某些微生物产生抗药性，形成科学家所谓的“抗性组”。
该研究揭示了家庭间抗性组的模式，但关于物种水平变异的问题仍未解答。
管道中的微生物与公共卫生
研究人员使用计算机建模来探索微生物群落如何建立。研究结果表明，确定性因素（如水化学）和随机过程（随机事件）都影响群落的形成。微生物到达的时间、生长动力学以及尚未知的因素都贡献了观察到的多样性。
Ling的工作旨在预测和预防机会性病原体和致病细菌的爆发。虽然类似的监测正在医院和其他大型机构中开发，但个人家庭系统仍研究不足。
“家庭是我们与水互动的主要场所，因此我们希望研究家庭系统，”Ling强调。
尽管研究检测到了少量的致病细菌，但这并不一定意味着家庭用水不安全。然而，Ling认为公共卫生监管者应更加关注潜在风险。
社区科学和众包数据
博士生Lin Zhang是该论文的第一作者，他领导了扩大研究范围的努力。通过让高中生作为“社区科学家”参与，研究团队从圣路易斯都会区约100户家庭收集了样本。这些贡献现在成为Zhang的最终博士学位项目的一部分，该项目分析家庭特定的微生物组特征及其共享的抗性组。
“我很高兴我们能让高中生了解真实世界的研究和科学方法。希望这能激发他们未来从事环境工程事业，”Zhang说。
这项研究突显了研究家庭管道微生物组的重要性。虽然大多数细菌无害，但它们携带的抗性基因可以转移到病原体，特别是在个体接受抗生素治疗时。鉴于人们通过日常活动如淋浴和烹饪频繁接触这些微生物，理解这些动态至关重要。
基础设施升级和未来监测
就在几个月前，环境保护署（EPA）出台了一项新规定，要求市政当局在未来十年内更换铅制管道。这次基础设施改造还可能提供机会，增强家庭用水系统的监测。除了应对金属问题，新的管道系统还可以关注微塑料的存在，并更好地理解微生物组。
Dan Giammar教授正在领导改善饮用水质量的项目。他强调了从水处理厂到家庭水龙头跟踪水质变化的挑战。
“从水处理厂到客户水龙头之间的饮用水质量变化一直难以监测，”Giammar教授说。
“这项创新工作提供了新的见解，揭示了微生物如何生长以及家庭管道中存在哪些微生物。”
理解管道微生物组
Ling和Zhang的研究继续揭示家庭微生物组的多样性。每增加一个采样家庭，就会出现更多的微生物多样性，为科学家提出新的问题。
理解家庭管道系统的微生物组和抗性组对于预防健康风险和改善水质至关重要。研究人员、学生和社区科学家的合作努力正为更安全、更有信息的方法管理家庭水系统铺平道路。
该研究发表在《自然水》杂志上。
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