medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2025-104-10-1250-1256uocxcqmedlit-5219Research ArticleГИГИЕНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫENVIRONMENTAL HYGIENEСовременные подходы к оценке биообрастания материалов и оборудования, применяемого в питьевом водоснабженииModern approaches to assessing biofouling of materials and equipment used in drinking water supplyhttps://orcid.org/0000-0002-0422-8382АлексееваАнна ВенидиктовнаAlekseevaAnna V.

Канд. мед. наук, начальник отд. гигиены, ФГБУ «ЦСП» ФМБА России, 119121, Москва, Россия

e-mail: AAlekseeva@cspmz.ru

PhD (Medicine), head, Department of hygiene, Centre for Strategic Planning of the Federal medical biological agency of Russia, Moscow, 119121, Russian Federation

e-mail: AAlekseeva@cspmz.ru

AAlekseeva@cspmz.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2067-8014РахманинЮрий АнатольевичRakhmaninYuriy A.

Доктор мед. наук, профессор, академик РАН, гл. науч. сотр. ФГБУ «ЦСП» ФМБА России, 119121, Москва, Россия

e-mail: awme@mail.ru

DSc (Medicine), professor, academician of the RAS, chief researcher, Centre for Strategic Planning of the Federal medical biological agency of Russia, Moscow, 119121, Russian Federation

e-mail: awme@mail.ru

awme@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0001-5721-4531СтратанГабриэлла СергеевнаStratanGabriella S.

Лаборант отд. гигиены «ЦСП» ФМБА России, 119121, Москва, Россия

e-mail: GStratan@cspfmba.ru

Laboratory assistant, Department of hygiene, Centre for Strategic Planning of the Federal medical biological agency of Russia, Moscow, 119121, Russian Federation

e-mail: GStratan@cspfmba.ru

GStratan@cspfmba.ruНаучно-исследовательский институт экологии человека и гигиены окружающей среды имени А.Н. Сысина ФГБУ «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» Федерального медико-биологического агентстваРоссияInstitute of Human Ecology and Environmental Hygiene named after A.N. Sysin, Centre for Strategic Planning of the Federal medical biological agency of RussiaRussian FederationНаучно-исследовательский институт экологии человека и гигиены окружающей среды имени А.Н. Сысина ФГБУ «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» Федерального медико-биологического агентства; ФБУН «Федеральный научный центр гигиены имени Ф.Ф. Эрисмана» РоспотребнадзораРоссияInstitute of Human Ecology and Environmental Hygiene named after A.N. Sysin, Centre for Strategic Planning of the Federal medical biological agency of Russia; Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. ErismanRussian Federation2025161120251041012501256Copyright © Алексеева А.В., Рахманин Ю.А., Стратан Г.С., 20252025Алексеева А.В., Рахманин Ю.А., Стратан Г.С.Alekseeva A.V., Rakhmanin Y.A., Stratan G.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjhas.ru/jour/article/view/5219Введение

Введение. Устойчивость к противомикробным препаратам входит в число десяти основных угроз здоровью в мире. Тесный контакт бактерий в биоплёнках способствует горизонтальному переносу генов устойчивости к антибиотикам. Этим обусловлено более высокое селекционное давление на бактерии по сравнению с планктонными формами. Невозможность обработки водопроводной воды непосредственно внутри труб заставляет обратить внимание на изучение адгезивных свойств вводимых в эксплуатацию материалов и методов оценки биообрастания.

Материалы и методы

Материалы и методы. Исследования образцов водопроводных труб проводили по МУ 2.1.4.2898–11. В статических условиях изучены процессы биообрастания на образцах водопроводных труб из различных материалов. Общее число микроорганизмов (ОМЧ) определяли в соответствии с ГОСТ 34786–2021, смывы с поверхности – по МУК 4.1.1260–03.

Результаты

Результаты. Получены результаты, согласно которым следует ожидать существенных различий микробиологических показателей качества воды. Можно предположить, что наибольшей склонностью к биообрастанию будут обладать материалы композитной природы. В то же время исследования, проведённые в других странах, демонстрируют иные результаты в отношении биообрастания, что косвенно говорит об ограниченности суждений, основанных только на применённом нами методе.

Ограничения исследования

Ограничения исследования. Исследование проведено на шести образцах водопроводных труб при стандартных условиях. Необходимо провести эксперименты в условиях, приближенных к условиям эксплуатации данных материалов, с моделированием тока воды и в условиях более длительного контакта.

Заключение

Заключение. Увеличение количества анализируемых показателей качества питьевой воды, а также определение новых условно патогенных микроорганизмов, ассоциированных с антибиотикорезистентностью, вероятно, приведут к большим экономическим затратам, нежели тестирование элементов и систем водоснабжения для определения биообрастания вводимого в эксплуатацию оборудования. Положительных результатов следует ожидать при совершенствовании методик оценки биообрастания и введении их в рутинную практику, в том числе с учётом борьбы с антибиотикорезистентностью.

Соблюдение этических стандартов. Исследование не требует заключения комитета по биомедицинской этике.

Участие авторов

Участие авторов: Алексеева А.В. – концепция и дизайн исследования, написание текста, сбор материала и обработка данных, редактирование, утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех её частей; Рахманин Ю.А. – концепция и дизайн исследования, редактирование, утверждение окончательного варианта статьи; Стратан Г.С. – написание текста, сбор материала и обработка данных, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование

Финансирование. Исследования проводились в рамках государственного задания в ФГБУ «ЦСП» ФМБА России.

Поступила

Поступила: 21.07.2025 / Принята к печати: 15.10.2025 / Опубликована: 14.11.2025

Introduction

Introduction. Antimicrobial resistance is one of the top ten threats to global health. Close contact between bacteria in biofilms facilitates horizontal transfer of antibiotic resistance genes. This results in higher selection pressure on bacteria compared to planktonic forms. The impossibility of handling tap water directly inside the pipe forces us to pay attention to the adhesive properties of materials additionally introduced into the electrical wiring and methods for assessing biofouling.

Materials and methods

Materials and methods. The water pipe samples were tested according to MU 2.1.4.2898–11. Biofouling processes on water pipe samples made of various materials were studied under static conditions. The total number of microorganisms was determined in accordance with GOST 34786–2021.

Results

Results. The obtained results indicate that significant differences in microbiological indicators of water quality should be expected. It can be assumed that the greatest tendency to biofouling will be materials of composite nature. At the same time, studies conducted in other countries show different results regarding biofouling, which, by the way, indicates to the inadequacy of conclusions based only on the method we use.

Limitations

Limitations. The study was conducted on six water pipe samples under standard conditions. Experiments should be conducted under conditions closer to the operating conditions of these materials, simulating water flow and under longer-term contact conditions.

Conclusion

Conclusion. Increasing the number of analyzed drinking water quality indicators, as well as the procedure for identifying new opportunistic microorganisms associated with antibiotic resistance, will likely lead to greater economic costs than testing water supply elements and systems for biofouling of newly commissioned equipment. Thus, the above arguments support the study of biofouling assessment methods and their introduction into routine practice, including from the point of view of the importance of combating antibiotic resistance.

Compliance with ethical standards. The study does not require the conclusion of the Biomedical Ethics Committee.

Contribution

Contribution: Alekseeva A.V. — concept and design of the study, writing the text, collecting material and processing data, editing; Rakhmanin Yu.A. — concept and design of the study, editing; Stratan G.S. — writing the text, collecting material and processing data; Malysheva A.G. — editing. All authors are responsible for the integrity of all parts of the manuscript and approval of the manuscript final version.

Conflict of interest

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

Funding

Funding. The study had no sponsorship.

Received

Received: July 21, 2025 / Accepted: October 15, 2025 / Published: November 14, 2025

биообрастаниеметоды оценкиводоснабжениематериалы для питьевого водоснабженияантибиотикорезистентностьbiofoulingassessment methodswater supplydrinking water supply materialsantibiotic resistanceReferencesЭлектронный фонд правовых и нормативно-технических документов. Стратегия предупреждения распространения антимикробной резистентности в Российской Федерации на период до 2030 года; 2017. Доступно: https://docs.cntd.ru/document/436775118Electronic fund of legal and normative-technical documents. Strategy for preventing the spread of antimicrobial resistance in the Russian Federation for the period up to 2030; 2017. Available at: https://docs.cntd.ru/document/436775118ВОЗ. Десять угроз глобальному здравоохранению в 2019 году; 2019. Доступно: https://who.int/news-room/spotlight/ten-threats-to-global-health-in-2019WHO. Ten threats to global health in 2019; 2019. Available at: https://who.int/news-room/spotlight/ten-threats-to-global-health-in-2019ВОЗ. Отчёт о глобальной системе надзора за устойчивостью к противомикробным препаратам и их применением (GLASS) за 2022 год; 2022.WHO. Global Antimicrobial Resistance and Use Surveillance System (GLASS) 2022 report; 2022.World Bank Group. Защита продовольственных систем, предотвращение будущих пандемий. Аналитическая записка по программе «Единое здоровье» в Центральной Азии. Доступно: https://documents1.worldbank.org/curated/en/099752009202324268/pdf/IDU0680d37eb0dbe304be1083d101f9b4d91f05b.pdfWorld Bank Group. Protecting Food Systems, Preventing Future Pandemics. Policy Brief on the One Health Program in Central Asia. Available at: https://documents1.worldbank.org/curated/en/099752009202324268/pdf/IDU0680d37eb0dbe304be1083d101f9b4d91f05b.pdf (in Russian)Gangar T., Patra S. Antibiotic persistence and its impact on the environment. 3 Biotech. 2023; 13(12): 401. https://doi.org/10.1007/s13205-023-03806-6Gangar T., Patra S. Antibiotic persistence and its impact on the environment. 3 Biotech. 2023; 13(12): 401. https://doi.org/10.1007/s13205-023-03806-6Lyu J., Yang L., Zhang L., Ye B., Wang L. Antibiotics in soil and water in China-a systematic review and source analysis. Environ. Pollut. 2020; 266(Pt. 1): 115147. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.115147Lyu J., Yang L., Zhang L., Ye B., Wang L. Antibiotics in soil and water in China-a systematic review and source analysis. Environ. Pollut. 2020; 266(Pt. 1): 115147. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.115147Perez C., Lors C., Floquet P., Erable B. Biodeterioration kinetics and microbial community organization on surface of cementitious materials exposed to anaerobic digestion conditions. J. Environ. Chem. Eng. 2021; 9(4): 105334. https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.105334Perez C., Lors C., Floquet P., Erable B. Biodeterioration kinetics and microbial community organization on surface of cementitious materials exposed to anaerobic digestion conditions. J. Environ. Chem. Eng. 2021; 9(4): 105334. https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.105334Stanley D., Batacan R. Jr., Bajagai Y.S. Rapid growth of antimicrobial resistance: the role of agriculture in the problem and the solutions. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2022; 106(21): 6953–62. https://doi.org/10.1007/s00253-022-12193-6Stanley D., Batacan R. Jr., Bajagai Y.S. Rapid growth of antimicrobial resistance: the role of agriculture in the problem and the solutions. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2022; 106(21): 6953–62. https://doi.org/10.1007/s00253-022-12193-6Савостикова О.Н., Мамонов Р.А., Тюрина И.А., Алексеева А.В., Николаева Н.И. Ксенобиотики и продукты их трансформации в сточных водах (обзор литературы). Гигиена и санитария. 2021; 100(11): 1218–23. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-11-1218-1223 https://elibrary.ru/fivvueSavostikova O.N., Mamonov R.A., Turina I.A., Alekseeva A.V., Nikolaeva N.I. Xenobiotics and products of their transformation in wastewater (literature review). Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2021; 100(11): 1218–23. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-11-1218-1223 https://elibrary.ru/fivvue (in Russian)Balcázar J.L., Subirats J., Borrego C.M. The role of biofilms as environmental reservoirs of antibiotic resistance. Front. Microbiol. 2015; 6: 1216. https://doi.org/10.3389/fmicb.2015.01216Balcázar J.L., Subirats J., Borrego C.M. The role of biofilms as environmental reservoirs of antibiotic resistance. Front. Microbiol. 2015; 6: 1216. https://doi.org/10.3389/fmicb.2015.01216Aleksandrowicz A., Carolak E., Dutkiewicz A., Błachut A., Waszczuk W., Grzymajlo K. Better together – salmonella biofilm-associated antibiotic resistance. Gut Microbes. 2023; 15(1): 2229937. https://doi.org/10.1080/19490976.2023.2229937Aleksandrowicz A., Carolak E., Dutkiewicz A., Błachut A., Waszczuk W., Grzymajlo K. Better together – salmonella biofilm-associated antibiotic resistance. Gut Microbes. 2023; 15(1): 2229937. https://doi.org/10.1080/19490976.2023.2229937Koskeroglu K., Barel M., Hizlisoy H., Yildirim Y. Biofilm formation and antibiotic resistance profiles of water-borne pathogens. Res. Microbiol. 2023; 174(5): 104056. https://doi.org/10.1016/j.resmic.2023.104056Koskeroglu K., Barel M., Hizlisoy H., Yildirim Y. Biofilm formation and antibiotic resistance profiles of water-borne pathogens. Res. Microbiol. 2023; 174(5): 104056. https://doi.org/10.1016/j.resmic.2023.104056Fan J., Li G., Deng S., Deng C., Wang Z., Zhang Z. Effect of carbon nanotube and styrene-acrylic emulsion additives on microstructure and mechanical characteristics of cement paste. Materials (Basel). 2020; 13(12): 2807. https://doi.org/10.3390/ma13122807Fan J., Li G., Deng S., Deng C., Wang Z., Zhang Z. Effect of carbon nanotube and styrene-acrylic emulsion additives on microstructure and mechanical characteristics of cement paste. Materials (Basel). 2020; 13(12): 2807. https://doi.org/10.3390/ma13122807Rather M.A., Gupta K., Mandal M. Microbial biofilm: formation, architecture, antibiotic resistance, and control strategies. Braz. J. Microbiol. 2021; 52(4): 1701–18. https://doi.org/10.1007/s42770-021-00624-xRather M.A., Gupta K., Mandal M. Microbial biofilm: formation, architecture, antibiotic resistance, and control strategies. Braz. J. Microbiol. 2021; 52(4): 1701–18. https://doi.org/10.1007/s42770-021-00624-xStefan D.S., Bosomoiu M., Teodorescu G. The behavior of polymeric pipes in drinking water distribution system-comparison with other pipe materials. Polymers (Basel). 2023; 15(19): 3872. https://doi.org/10.3390/polym15193872Stefan D.S., Bosomoiu M., Teodorescu G. The behavior of polymeric pipes in drinking water distribution system-comparison with other pipe materials. Polymers (Basel). 2023; 15(19): 3872. https://doi.org/10.3390/polym15193872Zhang X., Lin T., Jiang F., Zhang X., Wang S., Zhang S. Impact of pipe material and chlorination on the biofilm structure and microbial communities. Chemosphere. 2022; 289: 133218. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.133218Zhang X., Lin T., Jiang F., Zhang X., Wang S., Zhang S. Impact of pipe material and chlorination on the biofilm structure and microbial communities. Chemosphere. 2022; 289: 133218. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.133218Kimbell L.K., Wang Y., McNamara P.J. The impact of metal pipe materials, corrosion products, and corrosion inhibitors on antibiotic resistance in drinking water distribution systems. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2020; 104(18): 7673–88. https://doi.org/10.1007/s00253-020-10777-8Kimbell L.K., Wang Y., McNamara P.J. The impact of metal pipe materials, corrosion products, and corrosion inhibitors on antibiotic resistance in drinking water distribution systems. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2020; 104(18): 7673–88. https://doi.org/10.1007/s00253-020-10777-8Bialoszewski D., Pietruczuk-Padzik A., Kalicinska A., Bocian E., Czajkowska M., Bukowska B., et al. Activity of ozonated water and ozone against Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa biofilms. Med. Sci. Monit. 2011; 17(11): BR339–44. https://doi.org/10.12659/msm.882044Bialoszewski D., Pietruczuk-Padzik A., Kalicinska A., Bocian E., Czajkowska M., Bukowska B., et al. Activity of ozonated water and ozone against Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa biofilms. Med. Sci. Monit. 2011; 17(11): BR339–44. https://doi.org/10.12659/msm.882044Li J., Ren A., van der Mark E., Liu G. Direct evidence of microbiological water quality changes on bacterial quantity and community caused by plumbing system. J. Environ. Sci. (China). 2022; 116: 175–83. https://doi.org/10.1016/j.jes.2021.04.028Li J., Ren A., van der Mark E., Liu G. Direct evidence of microbiological water quality changes on bacterial quantity and community caused by plumbing system. J. Environ. Sci. (China). 2022; 116: 175–83. https://doi.org/10.1016/j.jes.2021.04.028Lin W., Zhao K., Wu Q., Xu F., Cui L., Lin H., et al. Biofilms on pipelines shape the microbiome and antibiotic resistome in drinking water. Water Res. 2025; 274: 123136. https://doi.org/10.1016/j.watres.2025.123136Lin W., Zhao K., Wu Q., Xu F., Cui L., Lin H., et al. Biofilms on pipelines shape the microbiome and antibiotic resistome in drinking water. Water Res. 2025; 274: 123136. https://doi.org/10.1016/j.watres.2025.123136Алексеева А.В., Савостикова О.Н., Мамонов Р.А. Сравнительный анализ методов оценки возможности применения полимерных материалов в питьевом водоснабжении, закрепленных в законодательствах России и Германии. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2019; 10(2): 263–7. https://elibrary.ru/uyvsgoAlekseeva A.V., Savostikova O.N., Mamonov R.A. Methodical issues of assessment of possibility of application in drinking water supply of polymeric materials. Mezhdunarodnyi zhurnal prikladnykh i fundamental’nykh issledovanii. 2019; 10(2): 263–7. https://elibrary.ru/uyvsgo (in Russian)Learbuch K.L.G., Smidt H., van der Wielen P.W.J.J. Water and biofilm in drinking water distribution systems in the Netherlands. Sci Total Environ. 2022; 831: 154940. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.154940.Learbuch K.L.G., Smidt H., van der Wielen P.W.J.J. Water and biofilm in drinking water distribution systems in the Netherlands. Sci Total Environ. 2022; 831: 154940. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.154940.Im H.R., Im S.J., Nguyen D.V., Jeong S.P., Jang A. Real-time diagnosis and monitoring of biofilm and corrosion layer formation on different water pipe materials using non-invasive imaging methods. Chemosphere. 2024; 361: 142577. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2024.142577Im H.R., Im S.J., Nguyen D.V., Jeong S.P., Jang A. Real-time diagnosis and monitoring of biofilm and corrosion layer formation on different water pipe materials using non-invasive imaging methods. Chemosphere. 2024; 361: 142577. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2024.142577Almatroudi A. Investigating Biofilms: Advanced Methods for Comprehending Microbial Behavior and Antibiotic Resistance. Front Biosci (Landmark Ed). 2024; 29(4): 133. https://doi.org/10.31083/j.fbl2904133Almatroudi A. Investigating Biofilms: Advanced Methods for Comprehending Microbial Behavior and Antibiotic Resistance. Front Biosci (Landmark Ed). 2024; 29(4): 133. https://doi.org/10.31083/j.fbl2904133Reis-Teixeira F.B.D., Alves V.F., de Martinis E.C.P. Growth, viability and architecture of biofilms of Listeria monocytogenes formed on abiotic surfaces. Braz J Microbiol. 2017; 48(3): 587–91. https://doi.org/10.1016/j.bjm.2017.01.004Reis-Teixeira F.B.D., Alves V.F., de Martinis E.C.P. Growth, viability and architecture of biofilms of Listeria monocytogenes formed on abiotic surfaces. Braz J Microbiol. 2017; 48(3): 587–91. https://doi.org/10.1016/j.bjm.2017.01.004

The authors declare that there are no conflicts of interest present.