Să descriem mai întâi un experiment de presiune osmotică: folosiți o membrană semi-permeabilă pentru a separa două soluții de sare de concentrații diferite. Moleculele de apă ale soluției de sare cu concentrație scăzută vor trece prin membrana semipermeabilă în soluția de sare cu concentrație mare, iar moleculele de apă ale soluției de sare cu concentrație mare vor trece și prin membrana semipermeabilă în soluția de sare cu concentrație scăzută, dar numărul este mai mic, astfel încât nivelul lichidului pe partea soluției de sare cu concentrație mare va crește. Când diferența de înălțime a nivelurilor de lichid de pe ambele părți produce suficientă presiune pentru a împiedica curgerea apei din nou, 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 experimentului cu presiunea osmotică. Structura unitară a microorganismelor este celulele, iar peretele celular este echivalent cu o membrană semi-permeabilă. Când concentrația ionilor de clorură este mai mică sau egală cu 2000 mg/L, presiunea osmotică pe care o poate rezista peretele celular este de 0,5-1,0 atmosfere. Chiar dacă peretele celular și membrana citoplasmatică au o anumită duritate și elasticitate, presiunea osmotică pe care o poate rezista peretele celular nu va fi mai mare de 5-6 atmosfere. Cu toate acestea, atunci 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 mare, o cantitate mare de molecule de apă din microorganism va pătrunde în soluția extracorporală, provocând deshidratarea celulelor și plasmoliza, iar în cazurile severe, microorganismul va muri. În viața de zi cu zi, oamenii folosesc sarea (clorura de sodiu) pentru a mura legumele și peștele, pentru a steriliza și a conserva alimentele, ceea ce este aplicarea acestui principiu.
Datele experienței în inginerie arată că atunci când concentrația de ioni de clorură în apa uzată este mai mare de 2000 mg/L, activitatea microorganismelor va fi inhibată și rata de eliminare a COD va scădea semnificativ; atunci când concentrația de ioni de clorură în apa uzată este mai mare de 8000 mg/L, va determina extinderea volumului de nămol, o cantitate mare de spumă va apărea pe suprafața apei, iar microorganismele vor muri unul după altul.
Cu toate acestea, 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 microorganisme domesticite care se pot adapta la concentrații de ioni de clorură sau sulfat de peste 10000 mg/L. Totuși, 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 severe, ruperea și moartea. Prin urmare, microorganismele care au fost domesticite de mult timp și 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.
Ora postării: 28-feb-2025