近年来，全球饮用水系统面临日益严峻的真菌污染挑战，厚壁且富含黑色素的真菌孢子对传统以细菌为控制目标的加氯消毒技术表现出显著耐受性。针对这一现象，秦岭水源地水质陕西省野外科学观测研究站的黄廷林教授、文刚教授团队在国际环境领域期刊《Journal of Hazardous Materials》（IF=12.2）发表题了为《A novel perspective on breakpoint chlorination: The optimal practices for inactivating fungal spores in peak chloramination》的研究论文，系统揭示了氯物种动态演变与真菌孢子灭活效率的定量关系。

研究团队以饮用水中常见的黑曲霉孢子和枯草芽孢杆菌为模式微生物，构建了从“累积氯胺—峰值氯胺—折点自由氯”的三阶段的实验体系，同步解析了不同Cl₂/N比下各个氯物种（自由氯、一氯胺、二氯胺和三氯胺）的浓度动态与微生物活性变化规律。结果表明，随着Cl₂/N比上升，消毒过程呈现显著的阶段性特征：在Cl₂/N比为1.0的“峰值氯胺阶段”，一氯胺（NH₂Cl）成为主导物种，对黑曲霉孢子的灭活贡献率高达94%，而对枯草芽孢杆菌的灭活贡献仅为71%；当Cl₂/N比超过1.8（折点）时，自由氯浓度快速上升，1分钟内即可实现4-log的细菌灭活效率，但对真菌孢子增强效果并不显著。基于二级反应动力学模型与加氯成本效益分析（k/CCLI指标），研究证实“峰值氯胺阶段”是真菌控制的最优经济区间，盲目提高Cl₂/N比不仅导致氯耗增加，还使三卤甲烷（THMs）、亚硝胺（NDMA）等氯代消毒副产物生成潜势提升。

（A）折点加氯曲线图、（B）折点前各个氯物种对真菌孢子和细菌消毒的贡献和（C）加氯成本效益分析

机理研究层面，通过流式细胞仪、扫描电镜及组学分析发现，自由氯主要通过强氧化破坏细胞膜，导致胞质泄漏，而NH₂Cl则通过穿透真菌孢子的细胞壁，抑制孢子DNA复制与蛋白质合成。这种以“膜损伤主导”与“遗传物质抑制主导”的差异化作用路径，揭示了氯物种对不同微生物的选择性灭活机制。因此，研究团队提出“峰值氯胺+保守自由氯”的消毒工艺，在氨氮浓度≥0.5 mg/L的水源中，首先控制Cl₂/N比=1.0-1.2，利用NH₂Cl的“高渗透”优势实现真菌孢子的高效灭活；随后补充游离氯超过“折点”，在保证管网余氯达标的同时减少副产物生成，实现了“真菌精准灭活，细菌广谱控制，副产物风险抑制”的优化。