Najpierw opiszemy eksperyment z ciśnieniem osmotycznym: użyj półprzepuszczalnej membrany, aby oddzielić dwa roztwory soli o różnych stężeniach. Cząsteczki wody z roztworu soli o niskim stężeniu przejdą przez półprzepuszczalną membranę do roztworu soli o wysokim stężeniu, a cząsteczki wody z roztworu soli o wysokim stężeniu również przejdą przez półprzepuszczalną membranę do roztworu soli o niskim stężeniu, ale ich liczba jest mniejsza, więc poziom cieczy po stronie roztworu soli o wysokim stężeniu wzrośnie. Gdy różnica wysokości poziomów cieczy po obu stronach wytworzy wystarczające ciśnienie, aby zapobiec ponownemu przepływowi wody, osmoza się zatrzyma. W tym momencie ciśnienie generowane przez różnicę wysokości poziomów cieczy po obu stronach jest ciśnieniem osmotycznym. Mówiąc ogólnie, im wyższe stężenie soli, tym większe ciśnienie osmotyczne.
Sytuacja mikroorganizmów w roztworach wody słonej jest podobna do eksperymentu ciśnienia osmotycznego. Jednostką strukturalną mikroorganizmów są komórki, a ściana komórkowa jest równoważna półprzepuszczalnej błonie. Gdy stężenie jonów chlorkowych jest mniejsze lub równe 2000 mg/l, ciśnienie osmotyczne, jakie może wytrzymać ściana komórkowa, wynosi 0,5-1,0 atmosfery. Nawet jeśli ściana komórkowa i błona cytoplazmatyczna mają pewną wytrzymałość i elastyczność, ciśnienie osmotyczne, jakie może wytrzymać ściana komórkowa, nie będzie większe niż 5-6 atmosfer. Jednak gdy stężenie jonów chlorkowych w roztworze wodnym przekracza 5000 mg/l, ciśnienie osmotyczne wzrośnie do około 10-30 atmosfer. Pod tak wysokim ciśnieniem osmotycznym duża ilość cząsteczek wody w mikroorganizmie przeniknie do roztworu pozaustrojowego, powodując odwodnienie komórek i plazmolizę, a w ciężkich przypadkach mikroorganizm umrze. Na co dzień ludzie używają soli (chlorku sodu) do kiszenia warzyw i ryb, sterylizowania i konserwowania żywności, co stanowi zastosowanie tej zasady.
Dane z doświadczeń inżynieryjnych pokazują, że gdy stężenie jonów chlorkowych w ściekach jest większe niż 2000 mg/l, aktywność mikroorganizmów zostanie zahamowana, a szybkość usuwania ChZT znacznie spadnie; gdy stężenie jonów chlorkowych w ściekach jest większe niż 8000 mg/l, powoduje to zwiększenie objętości osadu, pojawienie się dużej ilości piany na powierzchni wody, a mikroorganizmy zaczną ginąć jeden po drugim.
Jednak po długotrwałym udomowieniu mikroorganizmy stopniowo przystosowują się do wzrostu i rozmnażania w słonej wodzie o wysokim stężeniu. Obecnie niektórzy ludzie udomowili mikroorganizmy, które mogą przystosować się do stężeń jonów chlorkowych lub siarczanów powyżej 10000 mg/l. Jednak zasada ciśnienia osmotycznego mówi nam, że stężenie soli w płynie komórkowym mikroorganizmów, które przystosowały się do wzrostu i rozmnażania w słonej wodzie o wysokim stężeniu, jest bardzo wysokie. Gdy stężenie soli w ściekach jest niskie lub bardzo niskie, duża liczba cząsteczek wody w ściekach wniknie do mikroorganizmów, powodując pęcznienie komórek mikroorganizmów, a w ciężkich przypadkach pęknięcie i śmierć. Dlatego też mikroorganizmy, które były udomowione przez długi czas i potrafiły stopniowo przystosować się do wzrostu i rozmnażania w wodzie o wysokim stężeniu soli, wymagają, aby stężenie soli w dopływie substancji biochemicznych zawsze utrzymywało się na dość wysokim poziomie i nie mogło ulegać wahaniom, w przeciwnym razie mikroorganizmy wyginęłyby w dużych ilościach.
Czas publikacji: 28-02-2025