La oss først beskrive et eksperiment med osmotisk trykk: bruk en semipermeabel membran for å separere to saltløsninger med ulik konsentrasjon. Vannmolekylene i saltløsningen med lav konsentrasjon vil passere gjennom den semipermeable membranen og inn i saltløsningen med høy konsentrasjon, og vannmolekylene i saltløsningen med høy konsentrasjon vil også passere gjennom den semipermeable membranen og inn i saltløsningen med lav konsentrasjon, men antallet er mindre, slik at væskenivået på siden med saltløsningen med høy konsentrasjon vil stige. Når høydeforskjellen mellom væskenivåene på begge sider produserer nok trykk til å forhindre at vannet strømmer igjen, vil osmosen stoppe. På dette tidspunktet er trykket som genereres av høydeforskjellen mellom væskenivåene på begge sider det osmotiske trykket. Generelt sett, jo høyere saltkonsentrasjon, desto større er det osmotiske trykket.
Situasjonen til mikroorganismer i saltvannsløsninger ligner på eksperimentet med osmotisk trykk. Enhetsstrukturen til mikroorganismer er celler, og celleveggen tilsvarer en semipermeabel membran. Når kloridionkonsentrasjonen er mindre enn eller lik 2000 mg/L, er det osmotiske trykket som celleveggen tåler 0,5–1,0 atmosfærer. Selv om celleveggen og den cytoplasmatiske membranen har en viss seighet og elastisitet, vil det osmotiske trykket som celleveggen tåler ikke være større enn 5–6 atmosfærer. Men når kloridionkonsentrasjonen i den vandige løsningen er over 5000 mg/L, vil det osmotiske trykket øke til omtrent 10–30 atmosfærer. Under et så høyt osmotisk trykk vil en stor mengde vannmolekyler i mikroorganismen trenge inn i den ekstrakorporale løsningen, noe som forårsaker celledehydrering og plasmolyse, og i alvorlige tilfeller vil mikroorganismen dø. I dagliglivet bruker folk salt (natriumklorid) til å sylte grønnsaker og fisk, sterilisere og konservere mat, som er anvendelsen av dette prinsippet.
Data fra teknisk erfaring viser at når kloridionkonsentrasjonen i avløpsvann er større enn 2000 mg/L, vil aktiviteten til mikroorganismer hemmes og COD-fjerningshastigheten synke betydelig. Når kloridionkonsentrasjonen i avløpsvann er større enn 8000 mg/L, vil det føre til at slamvolumet utvides, en stor mengde skum vil dukke opp på vannoverflaten, og mikroorganismene vil dø etter hverandre.
Etter langvarig domestisering vil imidlertid mikroorganismer gradvis tilpasse seg vekst og reproduksjon i høykonsentrert saltvann. For tiden har noen mennesker domestiserte mikroorganismer som kan tilpasse seg kloridioner eller sulfatkonsentrasjoner over 10 000 mg/L. Prinsippet om osmotisk trykk forteller oss imidlertid at saltkonsentrasjonen i cellevæsken til mikroorganismer som har tilpasset seg vekst og reproduksjon i høykonsentrert saltvann er svært høy. Når saltkonsentrasjonen i avløpsvannet er lav eller svært lav, vil et stort antall vannmolekyler i avløpsvannet trenge inn i mikroorganismene, noe som fører til at mikrobielle celler hovner opp, og i alvorlige tilfeller brister og dør. Derfor krever mikroorganismer som har blitt domestisert i lang tid og gradvis kan tilpasse seg vekst og reproduksjon i høykonsentrert saltvann at saltkonsentrasjonen i det biokjemiske tilløpet alltid holdes på et ganske høyt nivå, og ikke kan svinge, ellers vil mikroorganismene dø i stort antall.
Publisert: 28. feb. 2025