Să descriem mai întâi un experiment de presiune osmotică: folosim o membrană semipermeabilă pentru a separa două soluții saline de concentrații diferite. Moleculele de apă ale soluției saline cu concentrație scăzută vor trece prin membrana semipermeabilă în soluția salină cu concentrație ridicată, iar moleculele de apă ale soluției saline cu concentrație ridicată vor trece, de asemenea, prin membrana semipermeabilă în soluția salină cu concentrație scăzută, dar numărul este mai mic, astfel încât nivelul lichidului pe partea cu soluție salină cu concentrație ridicată va crește. Când diferența de înălțime a nivelurilor lichidului de pe ambele părți produce suficientă presiune pentru a împiedica curgerea din nou a apei, osmoza se va opri. În acest moment, presiunea generată de diferența de înălțime a nivelurilor lichidului de pe ambele părți este presiunea osmotică. În general, cu cât concentrația de sare este mai mare, cu atât presiunea osmotică este mai mare.
Situația microorganismelor în soluțiile de apă sărată este similară cu experimentul presiunii osmotice. Structura unitară a microorganismelor este cea celulară, iar peretele celular este echivalent cu o membrană semipermeabilă. Când concentrația ionilor de clorură este mai mică sau egală cu 2000 mg/L, presiunea osmotică pe care peretele celular o poate suporta este de 0,5-1,0 atmosfere. Chiar dacă peretele celular și membrana citoplasmatică au o anumită rezistență și elasticitate, presiunea osmotică pe care peretele celular o poate suporta nu va fi mai mare de 5-6 atmosfere. Cu toate acestea, când concentrația ionilor de clorură în soluția apoasă este peste 5000 mg/L, presiunea osmotică va crește la aproximativ 10-30 atmosfere. Sub o presiune osmotică atât de ridicată, o cantitate mare de molecule de apă din microorganism va pătrunde în soluția extracorporală, provocând deshidratarea celulelor și plasmoliza, iar în cazuri grave, microorganismul va muri. În viața de zi cu zi, oamenii folosesc sarea (clorura de sodiu) pentru a marina legumele și peștele, a steriliza și a conserva alimentele, ceea ce reprezintă aplicarea acestui principiu.
Datele din experiența inginerească arată că atunci când concentrația ionilor de clorură din apele uzate este mai mare de 2000 mg/l, activitatea microorganismelor va fi inhibată, iar rata de eliminare a COD va scădea semnificativ; atunci când concentrația ionilor de clorură din apele uzate este mai mare de 8000 mg/l, volumul nămolului se va extinde, la suprafața apei va apărea o cantitate mare de spumă, iar microorganismele vor muri unul după altul.
Totuși, după domesticirea pe termen lung, microorganismele se vor adapta treptat la creșterea și reproducerea în apă sărată cu concentrație mare. În prezent, unii oameni au domesticit microorganisme care se pot adapta la concentrații de ioni de clorură sau sulfat peste 10000 mg/L. Cu toate acestea, principiul presiunii osmotice ne spune că concentrația de sare din fluidul celular al microorganismelor care s-au adaptat la creșterea și reproducerea în apă sărată cu concentrație mare este foarte mare. Odată ce concentrația de sare din apa uzată este scăzută sau foarte scăzută, un număr mare de molecule de apă din apa uzată vor pătrunde în microorganisme, provocând umflarea celulelor microbiene și, în cazuri grave, ruperea și moartea. Prin urmare, microorganismele care au fost domesticite pentru o lungă perioadă de timp și care se pot adapta treptat la creșterea și reproducerea în apă sărată cu concentrație mare necesită ca concentrația de sare din influentul biochimic să fie întotdeauna menținută la un nivel destul de ridicat și să nu poată fluctua, altfel microorganismele vor muri în număr mare.
Data publicării: 28 februarie 2025