给水管网是一个复杂的、动态变化的生态系统,微生物会以自聚集的方式来应对其环境条件并形成生物膜,严重影响饮用水水质安全。尽管近年来研究者在给水管网中生物膜形成方面开展了大量研究,但关于微生物如何应对不利环境条件以及生物膜形成机制仍不清楚。本文以给水管网微生物为研究对象,剖析水中余氯和流速胁迫下微生物个体行为和初期聚集过程,揭示生物膜的形成机制,以期为给水管网微生物生长控制提供理论指导和新的思路。首先,本文研究了水中余氯浓度对微生物运动及初期附着的影响。结果表明,在氯浓度较低(0.0-1.0mg/L)时,氯会促进微生物的附着行为；但当浓度过高(>1.Omg/L)时就会产生抑制作用。通过数学模型揭示氯会调控微生物的运动,从而影响着微生物的初期表面附着。其次,研究了氯胁迫下微生物EPS分泌和表面聚集过程。结果显示,氯会刺激微生物分泌出更多胞外聚合物EPS(尤其是胞外蛋白),然而当浓度过高时,便会产生抑制作用。氯胁迫下微生物EPS生成量与附着生物量的变化趋势相一致。因此,氯调控了EPS的分泌,改变了微生物表面的电荷量和生物活性,影响了微生物在管道表面的初期聚集行为。最后,研究了流速对生物膜初期形成的影响。在流速低于1m/s的情况下,微生物的数量和EPS的分泌量(特别是是胞外多糖)会随着流速的增加而提高；但随着流速进一步提高,生物膜中细菌数量和EPS的分泌量有所降低。流速调控了微生物分泌胞外多糖的含量,从而影响生物膜的初期形成过程。