噬菌体介导的转导是抗生素耐药基因（ARGs）水平传播的重要途径之一，但其发生受到宿主可获得性、细胞密度与生理状态、病毒生活史及环境胁迫等多种因素影响。污水处理系统中微生物丰度高、代谢活跃，为噬菌体与宿主持续接触和相互作用提供了重要生态平台。膜生物反应器（MBR）是污水处理的重要处理环节，运行过程中形成的膜污染层会进一步富集微生物、病毒及胞外聚合物，从而可能改变噬菌体相关抗生素耐药基因（phage-associated antibiotic resistance genes，pARGs）的截留、重分配和出水迁移。因此，厘清pARGs在MBR膜污染过程中的迁移归趋及风险变化，对全面认识MBR的耐药风险控制能力，并进一步优化膜污染控制和清洗策略尤为关键。

基于此，中国科学院成都生物研究所合成微生物组与污水资源化创新团队以实际生活污水为进水，构建实验室MBR体系，系统研究了不同膜污染阶段pARGs在进水、活性污泥、膜生物反应器和出水中的迁移变化，并结合病毒组、宏基因组、宏转录组及病毒与宿主关联分析，进一步解析了膜生物膜微环境变化与pARGs重分配之间的关系，并最后比较了柠檬酸清洗和超纯水反冲洗对膜污染及出水pARGs风险的调控效果。

膜污染发展过程中噬菌体相关耐药基因的阶段性重分配及膜清洗调控示意图

研究发现，MBR整体显著降低了出水pARGs水平，其相对丰度较进水平均降低94.9%；但随着膜污染加剧，出水pARGs并未持续下降，而在重度污染阶段（Phase 3）出现明显增加。出水中pARG亚型由早期的7种增至23种，高风险pARG数量较早期增加了2.5倍，其中与甲氧苄啶耐药相关的pARGs占重度污染阶段出水pARGs的73.91%。同时，出水pARG组成逐渐趋近膜生物膜，表明膜生物膜可能是影响pARGs截留、重分配及出水出现的重要界面。

不同膜污染阶段pARGs的丰度、亚型组成及风险变化

进一步分析表明，膜污染过程伴随病毒群落的非随机重构、裂解型噬菌体比例变化以及dfr类pARGs的选择性富集。在早至中期污染阶段，胞外聚合物积累及氧化应激响应增强，有利于病毒颗粒、宿主及pARGs在膜生物膜中的局部持留。进入重度污染后，成熟污染层发生结构重塑，其界面截留作用可能减弱，并与pARGs向出水端重新分配同步发生。该结果表明，膜污染层并非单纯的截留屏障，其生态状态变化可能改变pARGs的截留与出水迁移。因此，膜污染控制不仅关系到膜性能和常规出水水质，也可能影响pARGs的出水风险，有必要进一步评估不同膜污染缓解策略的调控效果，这对优化MBR膜污染控制策略、兼顾处理效能与生物风险控制具有重要工程意义。

膜清洗是缓解膜污染、维持MBR稳定运行的重要策略。为进一步评估不同清洗策略对pARGs出水风险的调控效果，研究团队开展了柠檬酸清洗与超纯水反冲洗对比试验。结果发现，两种清洗方式均可降低出水pARGs水平，但柠檬酸清洗对复合污染层的去除更充分，并在后续运行中维持了更稳定的低pARGs水平。运行65天后，超纯水反冲洗组出水pARGs相对丰度为柠檬酸清洗组的2.29倍；与此同时，柠檬酸清洗并未引起明显的反应器处理性能波动，也未显著改变胞外聚合物再形成或膜表面病毒群落结构。这些结果表明，MBR膜清洗改善了膜通量恢复，同时也降低pARGs的长期出水风险，为兼顾膜性能恢复与耐药相关生物风险控制的清洗策略优化提供了依据。

不同膜清洗策略对出水pARGs风险及膜污染层去除效果的影响

相关研究成果以“Redistribution and increased effluent occurrence of phage-associated antibiotic resistance genes during progressive membrane fouling in lab-scale membrane bioreactors”为题，发表于Journal of Hazardous Materials。周妙和王兆麒博士后为论文共同第一作者，李欣和谭周亮为共同通讯作者。研究得到四川省自然科学基金、四川省新污染物治理与环境健康工程技术研究中心开放项目、川渝科技创新合作计划及中国博士后科学基金等项目资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2026.143543