Современные подходы к оценке биообрастания материалов и оборудования, применяемого в питьевом водоснабжении

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

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

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

1. Электронный 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/436775118

2. ВОЗ. Десять угроз глобальному здравоохранению в 2019 году; 2019. Доступно: https://who.int/news-room/spotlight/ten-threats-to-global-health-in-2019

3. ВОЗ. Отчёт о глобальной системе надзора за устойчивостью к противомикробным препаратам и их применением (GLASS) за 2022 год; 2022.

4. 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.pdf

5. Gangar T., Patra S. Antibiotic persistence and its impact on the environment. 3 Biotech. 2023; 13(12): 401. https://doi.org/10.1007/s13205-023-03806-6

6. Lyu 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.2020.115147

7. Perez 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.2021.105334

8. Stanley 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/s00253-022-12193-6

9. Савостикова 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/fivvue

10. 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.2015.01216

11. Aleksandrowicz 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/10.1080/19490976.2023.2229937

12. Koskeroglu 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.2023.104056

13. Fan 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/ma13122807

14. Rather 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-x

15. Stefan 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/polym15193872

16. Zhang 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.2021.133218

17. Kimbell 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/s00253-020-10777-8

18. Bialoszewski 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.882044

19. Li 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.2021.04.028

20. Lin 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.2025.123136

21. Алексеева 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/uyvsgo

22. 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.

23. 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.2024.142577

24. Almatroudi 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.fbl2904133

25. Reis-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