近日，实验室海洋环境与化学教研室张媛媛副教授为第一作者，在国际环境科学领域权威期刊 Water Research 发表了题为“UV/sulfite-driven reductive bio-inactivation through collapse of cellular integrity and molecular functionality”的研究论文。该研究系统阐明了紫外光活化亚硫酸盐（UV/sulfite）高级还原技术（ARP）对海水养殖水体中病原微生物的灭活效率及机制。

养殖水体消毒处理是海水养殖的关键环节。传统氧化消毒技术能够有效灭活微生物，但海水中丰富的氯离子和溴离子易参与氧化反应，产生具有潜在生态毒性的消毒副产物（DBPs），制约其安全应用。传统观点认为，还原环境对细胞功能和生物过程有益，然而当还原性物质过度积累，还原性压力与氧化性压力一样不利于微生物生存。ARP通过产生水合电子、氢原子自由基等还原性活性物种，有望实现高效消毒与DBPs协同控制。因此，研究团队构建了基于UV/sulfite的高级还原消毒体系，结合细胞形态表征、分子转化分析、密度泛函理论计算及转录组学技术，系统揭示了还原性活性物种介导微生物不可逆灭活的作用机制。

研究结果表明：

1. UV/sulfite体系能够高效灭活不同类型微生物，并有效抑制灭活后再生。研究选取大肠杆菌、尖孢镰刀菌、赤潮异弯藻及海水尾丝虫作为代表性微生物，UV/sulfite体系对上述微生物的灭活效果均优于单独UV处理的灭活性能。部分微生物经单独UV处理后存在明显光复活现象，而经UV/sulfite处理后均未观察到可检测的恢复，表明该体系能够造成不可逆的微生物损伤。

2. 还原性活性物种通过细胞结构与分子功能协同损伤实现多靶点灭活。研究发现，UV/sulfite体系产生的还原性活性物种能够破坏微生物细胞壁及细胞膜完整性，引起胞内物质泄漏和细胞结构崩解。分子转化分析与理论计算进一步证实，还原性活性物种能够作用于细胞壁前体、核酸相关结构及氨基酸残基。转录组分析表明，还原性胁迫同时扰乱微生物核糖体生物发生、DNA修复、蛋白质稳态及能量代谢等关键生物学过程，揭示了由细胞结构破坏与分子功能障碍共同驱动的不可逆灭活机制。

3. UV/sulfite体系在实际海水养殖水体中兼具高效灭菌与低DBPs生成优势。实际养殖水体实验表明，UV/sulfite体系处理 30 分钟即可使总细菌数量降低超过6个数量级，并可有效抑制弧菌属、沙门氏菌属等潜在致病菌。同时，该体系检测到的消毒副产物总量明显低于多种紫外联合高级氧化消毒体系，表现出良好的消毒副产物控制能力。

该研究从细胞结构、生物分子及转录响应等多个层面，系统阐明了ARP中还原性活性物种介导微生物不可逆灭活的作用机制，验证了UV/sulfite体系在海水养殖水体中高效灭菌与DBPs控制的双重优势，为发展新型绿色高效海水消毒技术提供理论支撑。

论文详细信息：

Zhang Yuanyuan, Li Xudong, Liang Fangyu, Gan Pin, Xue Pengfei, Liang Jiayuan*, Yu Kefu*. UV/sulfite-driven reductive bio-inactivation through collapse of cellular integrity and molecular functionality. Water Research, 309 (2027) 127119.

https://doi.org/10.1016/j.watres.2026.127119

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文字作者：张媛媛

图片来源：期刊论文

编辑：周剑、李艳丹

一审一校：周剑

二审二校：张瑞杰、刘旗扬

三审三校：余克服