评估传统与可持续水泥基材料表面大肠杆菌在实地相关条件下的存活与清除

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《Applied and Environmental Microbiology》：Evaluating the survival and removal of Escherichia coli from surfaces made with traditional and sustainable cement-based materials in field-relevant conditions

【字体：大中小】 时间：2025年03月21日 来源：Applied and Environmental Microbiology 3.9

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　　本文创新性探究了水泥基材料（包括含粉煤灰的可持续配方）对大肠杆菌（E. coli）的抑制与清除效果，填补了低收入国家（LMICs）家庭地板材料与病原体传播机制的研究空白。研究发现，水泥基表面E. coli衰减速率显著高于土壤（>1.1 log₁₀），且清扫（71%清除率）和拖地（78%）效果优于行走（22%），而粉煤灰配方与传统水泥性能无差异，为低碳健康干预提供关键证据。

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摘要

研究聚焦低收入国家（LMICs）普遍存在的土壤地板作为肠道病原体库的问题，探讨水泥基材料（普通波特兰水泥混凝土OPC、孟加拉国常用OPC砂浆、含25%粉煤灰的可持续OPC砂浆）对大肠杆菌（E. coli）的抑制能力。结果显示，E. coli在水泥表面4小时内衰减>1.1 log₁₀，显著快于土壤；高温（34°C）加速衰减（P=5.56×10^?8），而土壤减缓（P=2.80×10^?6）。清扫和拖地清除率分别达71%和78%，优于行走（22%），且材料配方无显著影响（P>0.20），支持粉煤灰水泥的可持续应用。

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引言

肠道病原体通过土壤地板传播，导致儿童腹泻、发育迟缓甚至死亡。水泥基地板可阻断传播，但其微生物学机制不明。研究对比三种水泥配方（美国OPC混凝土、孟加拉OPC砂浆、含粉煤灰OPC砂浆）在模拟孟加拉干湿季条件下的E. coli存活与清除效率。粉煤灰作为低碳替代品（减少40% CO₂排放），其重金属风险已被证实可忽略。

结果

表面特性：OPC混凝土粗糙度最高（55.8 μm），粉煤灰砂浆最低（25.2 μm），但差异未显著影响E. coli存活。
存活实验：E. coli衰减速率常数（k）为0.01–0.06 min^?1，湿季（34°C）衰减更快，土壤保护作用显著。4小时后，无土壤湿季条件下E. coli浓度降至检测限以下。
清除实验：清扫和拖地高效清除E. coli（土壤存在时清扫清除率提升至82%–93%），而行走效果差（土壤中仅9%）。材料配方对清除效率无影响。

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讨论

水泥基材料表面E. coli衰减速率远超土壤，但家庭活动（如儿童爬行）可能缩短病原体暴露窗口。粉煤灰配方与传统水泥性能相当，支持其作为低碳健康干预措施的可行性。研究局限性包括仅使用实验室E. coli K12菌株，未涵盖环境菌株或病原体多样性。未来需探索实际家庭环境中材料老化（如开裂）对微生物存活的影响。

材料与方法

样品制备：127 mm水泥块模拟家庭地板，28天养护后测试。
实验设计：模拟干（15°C）、湿季（34°C）条件，添加土壤（25 g/m²）或无菌对照。清除实验模拟清扫（稻草帚）、拖地（湿棉签）、行走（500 g压力）。
数据分析：一阶对数线性模型拟合衰减速率，ANOVA检验变量显著性。