导语：近期，环境科学顶刊Water Research（影响因子=12.4，中科院一区top，自然指数期刊）发表题为“Revealing the optimal ratio of aged-to-fresh carbon in BAC filtration: linking biofilm development, iDNA/eDNA community dynamics, and purification performance”的论文，通过多尺度实验解析生物活性炭（BAC）更新策略，为饮用水安全处理提供关键技术支撑。

摘要：臭氧-生物活性炭（O3-BAC）过滤是水净化中的核心工艺，但碳介质更新策略长期缺乏明确指导。本研究通过中国东部水厂的全尺度过滤器（新碳3年、老化碳11年）和90天实验室柱实验（混合比例0-100%新鲜碳），揭示了吸附-生物降解的交互作用与微生物演替。全尺度系统中，新过滤器对溶解性有机碳（DOC）和UV254的去除率更高（21.99%和20.14%），而老化过滤器虽吸附能力减弱，但生物降解能力更强（对可同化有机碳AOC去除率达22.67%），同时出水中细胞释放量更高（达2.2×10^5 mL^-1）。实验室结果表明，纯新碳柱早期吸附强但生物启动慢，纯老化碳柱可立即降解但细胞泄漏风险高。关键发现是，中间混合比例（如75%新鲜碳+25%老化碳）能同步吸附与生物降解：该配置稳定最快，第90天时AOC降至20 μg/L以下，出水细胞数维持在10^3–10^4 mL^-1，且形成密集、多样的生物膜。微生物分析显示，混合床层保留了老化碳中的硝化菌和芳香族降解菌，并招募新碳上的先锋定殖菌，通过三维荧光光谱证实了其对类蛋白和类腐殖质有机物的广谱去除。研究表明，部分更新（最优50-75%新鲜碳）可最大化污染物去除并最小化微生物风险，为BAC的可持续管理提供了实践依据。

文中图片精选

图1 新老O3-BAC过滤器对有机和无机污染物的去除性能

图2 新老O3-BAC过滤器中DOM的三维荧光光谱

图3 新老过滤器中AOC、总细胞数（TCC）和完整细胞数（ICC）的动态

图4 胞内外DNA的微生物群落组成与共现网络

图5 90天运行期间不同混合比例对水质参数的影响

图6 不同比例BAC柱的（A）AOC浓度、（B）生物膜微生物群落结构、（C）水样TCC、（D）生物膜TCC、

（E）水样ICC、（F）生物膜ICC动态。

作者简介

第一作者：Yu Zhou，同济大学环境科学与工程学院，主要研究方向为饮用水处理中生物活性炭的微生物生态与污染物去除机制。发表论文多篇。

通讯作者：李伟英，同济大学环境科学与工程学院教授，博士生导师。研究方向聚焦饮用水安全保障与水污染控制领域。发表论文百余篇；申请国家专利19项，其中已授权11项；著作参编专著5部。主持包括国家水体污染控制与治理科技重大专项课题，日本学术振兴会外国人特别研究员科研奖励基金项目等多项国家级、省部级科研项目。获上海市科技进步二等奖；上海市教育改革二等奖。担任日本水环境协会（JSWE）会员，中国膜工业协会会员，上海市微生物学会环境微生物专业委员会副主任委员；《净水技术》编委会委员等学术职务。