消毒是水处理过程中杀灭病原微生物、降低水传播疾病传播风险的重要保障。紫外消毒和氯消毒是目前最主流的污水消毒技术,它们对病原微生物的作用机制有明显的差别。病原菌和病毒是两类最主要的病原微生物,在形态结构、大小、生理特性、水环境赋存状态以及对恶劣环境的耐受力方面均存在明显差异。病原微生物的特性、消毒作用机制的差异导致消毒过程中病原菌和病毒的灭活效果的不同。因此,正确的评价消毒方式对病原微生物的损伤对于控制水传播疾病十分重要。检测方法是评价的基础,然而,由于检测方法的局限性,目前尚没有一种方法能够全面、准确地反映出消毒对细菌和病毒的灭活效果。本文以揭示紫外线和氯对细菌和病毒的灭活差异及作用机制为主要目标,分别选用大肠杆菌（Escherichia coli,E.coli）和脊髓灰质炎病毒（Poliovirus）作为水媒病原菌和病毒的模拟病原体,进行了紫外线消毒和氯消毒实验,分析各种检测方法用于评价病原微生物灭活的适用性,论文的主要工作和成果如下:1)试验病原微生物对紫外线耐受力由强到弱依次为:脊髓灰质炎病毒(灭活速率常数k=0.16 cm²·mJ^-1)>多重耐药E.coli(k=0.27⁰.34 cm²·mJ^-1)>敏感性E.coli ATCC 25922(k=0.53 cm²·mJ^-1)。紫外消毒后部分E.coli能进入亚致死状态,经20 mJ/cm²紫外照射后,在可见光和暗处理24 h,其光复活和暗修复百分比分别为0.018%和0.00042%,紫外线辐射剂量增加到80 mJ/cm²时,其光复活和暗修复百分比明显降低,在<0.0013%范围。同样脊髓灰质炎病毒对氯的耐受力明显强于E.coli ATCC 25922,推算达到4-log灭活所需的有效氯浓度分别为1.35和2.56 mg/L。2)分析了紫外线对细菌的灭活作用机制:低剂量的紫外光线能透过细胞膜,直达内部核酸部位导致DNA的损伤,同时能导致mRNA的损伤,阻断染色体复制启动蛋白（dnaA mRNA）和单链DNA交联蛋白（ssb mRNA）功能,扰乱了细菌的DNA复制功能,在50 mJ/cm²时,介导DNA损伤修复功能的RecA mRNA受到严重损伤达到了检测限,同时,编码谷氨酸脱羧酶的gadA mRNA的表达受到轻微抑制,逐步导致细菌丢失了可培养性。>100 mJ/cm²的高剂量紫外处理后,SEM扫描电镜观察细菌表面出现了褶皱、凹陷和孔洞现象,新陈代谢相关的ATP出现耗损。在400 mJ/cm²时,仅有9.9%的细胞膜通透性发生改变。紫外线能改变耐药菌株对抗生素的抑菌环直径,六重耐药E.coli SER6-1对GEN、CHL和NOR 3种抗生素产生的抑菌环直径发生变化,二重耐药E.coli SER2对AMP、STP、GEN、CTX、CHL、CIP和NOR 7种抗生素产生的抑菌环直径发生变化,抗生素耐药的抑菌环直径经紫外消毒后相对稳定,因此六重耐药E.coli SER6-1抑菌环直径变化的种数低于二重耐药E.coli SER2抑菌环直径变化数目。紫外线消毒对抗性基因的损伤较低,然而,高于80 mJ/cm²紫外线剂量能导致ARGs的相对丰度的增加。3)氯对细菌的灭活作用机制:小于等于5 mg/L低浓度的有效氯在起始2 min内迅速造成了细胞膜渗透性的损伤,进而内容物ATP被释放到胞外,在5 mg/L有效氯处理30 min,E.coli胞内ATP几乎完全被释放到胞外,使细胞的新陈代谢功能紊乱、呼吸作用和运动功能受损。同时,次氯酸穿过细胞膜抵达到内部结构,能直接影响mRNA的表达,通过限制染色体复制启动（dnaA）、DNA蛋白交联功能（ssb）、干扰SOS应答修复系统（RecA）、影响氨酸脱羧酶（gadA）的合成多种机制下,促使E.coli失去可培养能力,RecA和ssb基因在5 mg/L时达到检测限水平,dnaA和gadA基因在8 mg/L时达到检测限。高于8 mg/L过量的有效氯进一步加速DNA的损伤导致遗传功能的丧失,被释放到胞外的ATP发生氧化水解作用逐步消亡。4)分析了各种检测方法用于评价细菌灭活的可能性。发现流式细胞仪技术和生物发光检测方法适用于评价氯消毒对细菌的灭活,但无法用于指示紫外消毒对细菌的灭活。而细菌或病毒基因组核酸的定量PCR检测方法由于检测片段长度的限制以及核酸损伤需要高的消毒剂量的原因,不适用于评价微生物的灭活。mRNA的损伤更贴近于培养能力的消失,然而,消毒过程中mRNA的损伤程度也受目标基因的影响,或许SOS损伤修复基因的消失更能反应细菌的失活。5)对比了RT-qPCR、TCID₅₀、ICC-RT-qPCR检测方法用于评价病毒损伤的适用性。3种方法的检测灵敏度为:ICC-RT-qPCR(0.44 TCID₅₀)>RT-qPCR(4.4TCID₅₀)>TCID₅₀(44 TCID₅₀)。消毒过程中基因的片段长度越长损伤越严重,紫外线对5’UTR非编码区的损伤程度高于VP1结构蛋白基因的损伤,而氯消毒过程中病毒的5’UTR非编码区和VP1结构蛋白基因的损伤程度近似相等。紫外消毒过程中,TCID₅₀法和ICC-RT-qPCR方法检测感染性病毒分别在20 mJ/cm²和100mJ/cm²剂量下达到检测限。氯消毒过程中,脊髓灰质炎病毒经2 mg/L有效氯接触30 min后感染性消失,而ICC-RT-qPCR方法在5 mg/L仍能检测到感染性的脊髓灰质炎病毒,采用ICC-RT-qPCR方法来评价病毒的灭活具有更高的保障性。RT-PCR结果显示病毒的感染性消失后仍能检测到核酸的存在,因此,RT-qPCR方法低估了病毒的灭活。6)总结了紫外线和氯两种消毒剂对E.coli的DNA损伤程度低于脊髓灰质炎病毒的RNA损伤,与培养法得到的病毒比细菌更难被灭活的结果正好相反。因此,病毒比细菌更难被灭活的原因在于病毒的衣壳蛋白对消毒剂的抵抗力强于细菌的外层细胞结构。