纳米塑料已然引发人们的担忧，因其可直接被人体摄入。如今，科学家指出，这些微小颗粒一旦进入水中，还会带来另一种危害：它们能让细菌变得更顽强，更难以被清除。

弗吉尼亚理工大学的廖静秋携手国际合作伙伴，在《水研究》期刊上发表了一项研究成果。该研究发现，纳米塑料能够以间接影响人类健康的方式改变环境微生物的行为。人们担忧的不仅是这些颗粒进入人体后可能产生的影响，还有它们可能在水系统中引发的连锁反应——毕竟，人类每日都依赖这些水系统维系生活。

土木与环境工程学助理教授廖教授表示：“深入理解纳米塑料对人类健康的不利影响至关重要，这种影响不仅局限于人类本身，还会波及环境，进而间接影响人类健康。纳米塑料能增强抗微生物耐药病原体的存活能力，这既可能对环境造成危害，也会对公共卫生产生影响。”

一个主要问题在于消毒环节。供水系统依赖于旨在控制微生物滋生的处理步骤，但研究人员报告称，纳米塑料可能与消毒剂抗药性增强有关。这种变化可能会使常规处理和分配变得更加困难，尤其是当微生物更擅长在管道表面存活并在下游再次出现时。

弗拉林生命科学研究所全球变化中心附属机构成员廖（Liao）表示：“当纳米塑料与生物膜及其内部的细菌相互作用时，它们会强化生物膜，使其对任何保持水质清洁的措施更具抵抗力。”

纳米塑料属于更广泛的微塑料范畴，但其体积更小，直径大致在1至1000纳米之间，远非肉眼所能察觉。在这项研究中，研究团队聚焦于这些微粒如何影响饮用水系统中的生物膜形成——细菌往往更倾向于附着在表面而非自由漂浮地生存。

为何生物膜至关重要

当不同种类的细菌附着在水管内壁等表面，并在自身周围形成一层黏滑的保护层时，便会形成生物膜。这层保护膜有助于它们抵御压力，包括那些原本会杀死或冲走单个细胞的恶劣条件。在某些情况下，生物膜有助于截留或分解有害物质，因而颇有益处，但在饮用水分配系统中，它们却可能成为一大隐患。

廖指出，风险与存在何种微生物以及它们携带何种物质有关。生物膜中的某些细菌具有致病性，同时细菌也可作为噬菌体（一种病毒）的宿主。这些病毒能够通过杀死特定细菌、促使其他细菌适应变化，甚至有时通过影响遗传物质在菌群中的传播来重塑微生物群落。在此项研究之前，研究人员对于纳米塑料可能如何影响生物膜内部这些本已复杂的关系知之甚少。

弗拉林生命科学研究所新兴人畜共患病及节肢动物传播病原体研究中心的附属研究员廖（Liao）表示：“我们尤为关注的主要过程是，在纳米塑料对整个生物膜产生影响的过程中，细菌与噬菌体之间如何相互作用。”

廖女士在微生物生态学与宏基因组分析领域的专长，使她成为该项研究的理想人选。她曾发表关于土壤在抗生素耐药性传播中作用的研究论文，并凭借在《自然·通讯》期刊发表的论文《确定性过程与随机过程在构建陆地生态系统土壤细菌生态型中的差异化作用》，于工程学院重大课题资助计划中荣获“拓展奖学金”。

纳米塑料如何改变生物膜行为

廖表示，研究人员发现，当由大肠杆菌和铜绿假单胞菌组成的生物膜暴露于纳米塑料时，会触发细菌的多种反应：

纳米塑料与生物膜接触时，细菌所呈现的三种反应示意图。图片由廖静秋（音译）提供。

在这项研究中，作者总结道：“生物膜机械强度的增强及其对消毒剂的抗性，凸显了水处理与分配系统可能面临的潜在挑战，因为纳米塑料可能会促使某些水处理与分配系统表面形成难以根除的生物膜。”

廖女士认为，需开展更多研究以深入理解复杂多物种生物膜对纳米塑料产生生态响应背后的分子机制。她还指出，塑料尺寸大小至关重要。她提到，相较于纳米塑料，尺寸更大的微塑料可能对生物膜内的细菌-噬菌体相互作用产生不同影响。

廖表示：“总体而言，我们的研究结果为纳米塑料与细菌-噬菌体动态之间的相互作用提供了全新见解，凸显了与水生纳米塑料相关的微生物风险加剧问题。”

参考文献：海波·王（Haibo Wang）、陈慧（Hui Chen）、阮楚金（Chujin Ruan）、廖静秋（Jingqiu Liao）、科里·施瓦茨（Cory Schwarz）、石宝友（Baoyou Shi）、佩德罗·J.J. 阿尔瓦雷斯（Pedro J.J. Alvarez）和平峰·于（Pingfeng Yu）于2025年10月1日发表于《水研究》（Water Research）期刊上的文章《纳米塑料诱导前噬菌体激活与群体感应，以增强生物膜的机械与化学抗性》。DOI：10.1016/j.watres.2025.124712