Prvo ćemo opisati eksperiment osmotskog pritiska: koristite polupropusnu membranu za odvajanje dva rastvora soli različitih koncentracija. Molekule vode iz rastvora soli niske koncentracije proći će kroz polupropusnu membranu u rastvor soli visoke koncentracije, a molekule vode iz rastvora soli visoke koncentracije također će proći kroz polupropusnu membranu u rastvor soli niske koncentracije, ali je njihov broj manji, tako da će nivo tečnosti na strani rastvora soli visoke koncentracije porasti. Kada visinska razlika nivoa tečnosti na obje strane proizvede dovoljan pritisak da spriječi ponovni protok vode, osmoza će se zaustaviti. U ovom trenutku, pritisak koji generiše visinska razlika nivoa tečnosti na obje strane je osmotski pritisak. Općenito govoreći, što je veća koncentracija soli, to je osmotski pritisak veći.
Situacija mikroorganizama u rastvorima slane vode slična je eksperimentu s osmotskim pritiskom. Jedinična struktura mikroorganizama su ćelije, a ćelijski zid je ekvivalentan polupropusnoj membrani. Kada je koncentracija hloridnih iona manja ili jednaka 2000 mg/L, osmotski pritisak koji ćelijski zid može izdržati iznosi 0,5-1,0 atmosfera. Čak i ako ćelijski zid i citoplazmatska membrana imaju određenu čvrstoću i elastičnost, osmotski pritisak koji ćelijski zid može izdržati neće biti veći od 5-6 atmosfera. Međutim, kada je koncentracija hloridnih iona u vodenom rastvoru iznad 5000 mg/L, osmotski pritisak će se povećati na oko 10-30 atmosfera. Pod tako visokim osmotskim pritiskom, velika količina molekula vode u mikroorganizmu će prodrijeti u ekstrakorporalni rastvor, uzrokujući dehidraciju ćelija i plazmolizu, a u težim slučajevima, mikroorganizam će uginuti. U svakodnevnom životu, ljudi koriste so (natrijum hlorid) za kiseljenje povrća i ribe, sterilizaciju i konzerviranje hrane, što je primjena ovog principa.
Podaci iz inženjerskog iskustva pokazuju da kada je koncentracija hloridnih iona u otpadnim vodama veća od 2000 mg/L, aktivnost mikroorganizama će biti inhibirana i brzina uklanjanja HPK će značajno pasti; kada je koncentracija hloridnih iona u otpadnim vodama veća od 8000 mg/L, to će uzrokovati širenje volumena mulja, pojavu velike količine pjene na površini vode, a mikroorganizmi će umirati jedan za drugim.
Međutim, nakon dugotrajnog domesticiranja, mikroorganizmi će se postepeno prilagođavati rastu i razmnožavanju u slanoj vodi visoke koncentracije. Trenutno, neki ljudi imaju domesticirane mikroorganizme koji se mogu prilagoditi koncentracijama hloridnih iona ili sulfata iznad 10000 mg/L. Međutim, princip osmotskog pritiska nam govori da je koncentracija soli u ćelijskoj tečnosti mikroorganizama koji su se prilagodili rastu i razmnožavanju u slanoj vodi visoke koncentracije vrlo visoka. Kada je koncentracija soli u otpadnoj vodi niska ili vrlo niska, veliki broj molekula vode u otpadnoj vodi će prodrijeti u mikroorganizme, uzrokujući bubrenje mikrobnih ćelija, a u težim slučajevima i pucanje i uginuće. Stoga, mikroorganizmi koji su dugo vremena domesticirani i koji se mogu postepeno prilagoditi rastu i razmnožavanju u slanoj vodi visoke koncentracije zahtijevaju da koncentracija soli u biohemijskom dotoku uvijek bude na prilično visokom nivou i da ne smije fluktuirati, inače će mikroorganizmi uginuti u velikom broju.
Vrijeme objave: 28. februar 2025.