Prvo ćemo opisati eksperiment s osmotskim tlakom: upotrijebite polupropusnu membranu za odvajanje dvije otopine soli različitih koncentracija. Molekule vode iz otopine soli niske koncentracije proći će kroz polupropusnu membranu u otopinu soli visoke koncentracije, a molekule vode iz otopine soli visoke koncentracije također će proći kroz polupropusnu membranu u otopinu soli niske koncentracije, ali njihov broj je manji, pa će se razina tekućine na strani otopine soli visoke koncentracije povećati. Kada razlika u visini razina tekućine na obje strane stvori dovoljan tlak da spriječi ponovni protok vode, osmoza će se zaustaviti. U tom trenutku, tlak koji stvara razlika u visini razina tekućine na obje strane naziva se osmotski tlak. Općenito govoreći, što je veća koncentracija soli, to je veći osmotski tlak.
Situacija mikroorganizama u otopinama slane vode slična je eksperimentu s osmotskim tlakom. Jedinična struktura mikroorganizama su stanice, a stanična stijenka je ekvivalentna polupropusnoj membrani. Kada je koncentracija kloridnih iona manja ili jednaka 2000 mg/L, osmotski tlak koji stanična stijenka može podnijeti iznosi 0,5-1,0 atmosfera. Čak i ako stanična stijenka i citoplazmatska membrana imaju određenu čvrstoću i elastičnost, osmotski tlak koji stanična stijenka može podnijeti neće biti veći od 5-6 atmosfera. Međutim, kada je koncentracija kloridnih iona u vodenoj otopini iznad 5000 mg/L, osmotski tlak će se povećati na oko 10-30 atmosfera. Pod tako visokim osmotskim tlakom, velika količina molekula vode u mikroorganizmu prodrijet će u ekstrakorporalnu otopinu, uzrokujući dehidraciju stanica i plazmolizu, a u težim slučajevima mikroorganizam će uginuti. U svakodnevnom životu ljudi koriste sol (natrijev klorid) za kiseljenje povrća i ribe, sterilizaciju i konzerviranje hrane, što je primjena ovog principa.
Podaci iz inženjerskog iskustva pokazuju da kada je koncentracija kloridnih iona u otpadnim vodama veća od 2000 mg/L, aktivnost mikroorganizama će biti inhibirana, a brzina uklanjanja KPK će značajno pasti; kada je koncentracija kloridnih 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 jedan za drugim umrijeti.
Međutim, nakon dugotrajnog pripitomljavanja, mikroorganizmi će se postupno prilagoditi rastu i razmnožavanju u slanoj vodi visoke koncentracije. Trenutno neki ljudi imaju pripitomljene mikroorganizme koji se mogu prilagoditi koncentracijama kloridnih iona ili sulfata iznad 10000 mg/L. Međutim, princip osmotskog tlaka govori nam da je koncentracija soli u staničnoj tekućini mikroorganizama koji su se prilagodili rastu i razmnožavanju u slanoj vodi visoke koncentracije vrlo visoka. Nakon što je koncentracija soli u otpadnoj vodi niska ili vrlo niska, veliki broj molekula vode u otpadnoj vodi prodrijet će u mikroorganizme, uzrokujući bubrenje mikrobnih stanica, a u težim slučajevima i pucanje i uginuće. Stoga, mikroorganizmi koji su dugo pripitomljeni i koji se mogu postupno prilagoditi rastu i razmnožavanju u slanoj vodi visoke koncentracije zahtijevaju da se koncentracija soli u biokemijskom dotoku uvijek održava na prilično visokoj razini i ne smije fluktuirati, inače će mikroorganizmi umrijeti u velikom broju.
Vrijeme objave: 28. veljače 2025.