随着再生水管道使用时间的延长,再生水中的微生物会以管壁为介质附着生长并逐渐形成生物膜,一些会对人体健康产生危害的微生物可能会在生物膜中复生并大量繁殖。此外,研究表明生物膜能够同时促进抗生素抗性的扩散和获取,增加致病微生物获得抗性的机率,从而对再生水的用水安全产生严重威胁。本研究采用自制的AR反应器来模拟再生水在球墨铸铁、不锈钢和PE三种不同材质管道内的输送过程,研究了三种材质的管道在输配再生水时管道内生物膜的生长规律、生物膜中微生物的种群结构演化过程及抗生素抗性基因的分布特征。本研究的成果对于明晰再生水输配管道中微生物在管道内壁上的增长规律,明确易于在生物膜中滋生的微生物的种属类别,从而有针对性地采取工程措施保证再生水利用的安全性具有一定的指导作用。本研究结果如下:(1)考察生物膜中HPCs的数量和EPS的含量发现:球墨铸铁挂片表面的生物膜中异养菌数量水平最高,其数量随运行时间的延长呈上升趋势。不锈钢挂片表面的生物膜中异养菌数量水平最低,整体呈先上升后降低的趋势。PE挂片表面的生物膜中异养菌数量整体的变化趋势为先上升后降低,前30 d内其表面异养菌的数量水平大于同阶段其它两种管材。三种材质的挂片上多糖含量最高的是球墨铸铁挂片。不锈钢及PE挂片表面多糖的含量随时间变化不大,且这两种材质的挂片表面均未检出蛋白质。(2)考察生物膜中抗生素抗性细菌的数量发现:四环素及链霉素抗性细菌在三种挂片表面的生物膜中数量水平都偏低,而氨苄西林及氯霉素抗性细菌的数量水平相对较高。其中,PE挂片表面生物膜中的环境最适宜氨苄西林抗性细菌和氯霉素抗性细菌的聚集。(3)考察生物膜中微生物群落组成发现:挂片表面的生物膜中微生物群落结构与原水中相比有一定差异,不锈钢和PE挂片与原水相似度高,球墨铸铁与原水相似度相对较低。球墨铸铁挂片表面生物膜中微生物群落结构随时间变化较大:30 d时,丰度最高的菌门和菌纲分别为厚壁菌门及梭菌纲;60 d为变形菌门及γ-变形菌纲;90 d为变形菌门和α-变形菌纲。不锈钢挂片和PE挂片表面生物膜中微生物群落结构随时间变化不大:在60 d和90 d时,丰度最高的菌门和菌纲均为变形菌门及α-变形菌纲。(4)考察各装置对抗生素抗性基因(ARGs)的截留率发现:三个悬挂有不同材质挂片的装置对ARGs的总截留率都随着运行时间的延长呈上升趋势。悬挂有球墨铸铁和PE挂片的装置对四环素类ARGs的截留率随运行时间呈上升趋势,悬挂不锈钢挂片的装置对四环素类ARGs的截留率随运行时间的延长呈下降趋势。三个装置对磺胺类ARGs的截留率都随运行时间的延长呈上升趋势。考察不同材质挂片表面的生物膜中ARGs的绝对丰度发现:球墨铸铁挂片表面的生物膜中ARGs的总丰度随运行时间的延长呈上升的趋势,而不锈钢及PE挂片表面ARGs的总丰度都呈先升高后下降的趋势。磺胺类ARGs在生物膜中所占的比例最高,其次是四环素类。(5)分析ARGs与各因素之间的相关性发现:不论是在再生水中还是生物膜中,ARGs的总丰度与16s DNA的丰度都呈极显著正相关关系。大部分目标ARGs和int I2都有一定的相关性,与int I1有相关性的ARGs较少。同一种类的ARGs之间存在着明显的相关性,部分不同种类的ARGs之间也存在着明显的相关性,但在生物膜中ARGs之间的相关性要比再生水中弱。erm F、sul1和tet W同时与多个菌属之间存在显著正相关性,TRA3-20、噬氢菌属、剑菌属、分枝杆菌属、短波单胞菌属及考拉杆菌属等与多个ARGs之间都存在显著的相关关系。