Najprv si opíšme experiment s osmotickým tlakom: na oddelenie dvoch roztokov solí s rôznou koncentráciou použite polopriepustnú membránu. Molekuly vody z roztoku soli s nízkou koncentráciou prejdú cez polopriepustnú membránu do roztoku soli s vysokou koncentráciou a molekuly vody z roztoku soli s vysokou koncentráciou tiež prejdú cez polopriepustnú membránu do roztoku soli s nízkou koncentráciou, ale ich počet je menší, takže hladina kvapaliny na strane roztoku soli s vysokou koncentráciou stúpne. Keď výškový rozdiel hladín kvapaliny na oboch stranách vytvorí dostatočný tlak, aby zabránil opätovnému toku vody, osmóza sa zastaví. V tomto okamihu je tlak vytvorený výškovým rozdielom hladín kvapaliny na oboch stranách osmotický tlak. Vo všeobecnosti platí, že čím vyššia je koncentrácia soli, tým vyšší je osmotický tlak.
Situácia mikroorganizmov v roztokoch slanej vody je podobná experimentu s osmotickým tlakom. Jednotkou štruktúry mikroorganizmov sú bunky a bunková stena je ekvivalentom polopriepustnej membrány. Ak je koncentrácia chloridových iónov menšia alebo rovná 2000 mg/l, osmotický tlak, ktorému bunková stena odolá, je 0,5 – 1,0 atmosféry. Aj keď bunková stena a cytoplazmatická membrána majú určitú pevnosť a elasticitu, osmotický tlak, ktorému bunková stena odolá, nebude vyšší ako 5 – 6 atmosfér. Ak je však koncentrácia chloridových iónov vo vodnom roztoku vyššia ako 5000 mg/l, osmotický tlak sa zvýši na približne 10 – 30 atmosfér. Pri takomto vysokom osmotickom tlaku prenikne veľké množstvo molekúl vody z mikroorganizmu do extrakorporálneho roztoku, čo spôsobí dehydratáciu buniek a plazmolýzu a v závažných prípadoch mikroorganizmus uhynie. V každodennom živote ľudia používajú soľ (chlorid sodný) na nakladanie zeleniny a rýb, sterilizáciu a konzervovanie potravín, čo je uplatnenie tohto princípu.
Údaje z inžinierskych skúseností ukazujú, že keď je koncentrácia chloridových iónov v odpadovej vode vyššia ako 2000 mg/l, aktivita mikroorganizmov sa inhibuje a rýchlosť odstraňovania CHSK sa výrazne zníži; keď je koncentrácia chloridových iónov v odpadovej vode vyššia ako 8000 mg/l, spôsobí to zväčšenie objemu kalu, na hladine vody sa objaví veľké množstvo peny a mikroorganizmy postupne uhynú.
Avšak po dlhodobej domestikácii sa mikroorganizmy postupne prispôsobia rastu a rozmnožovaniu vo vysoko koncentrovanej slanej vode. V súčasnosti niektorí ľudia domestikovali mikroorganizmy, ktoré sa dokážu prispôsobiť koncentráciám chloridových iónov alebo síranov nad 10 000 mg/l. Princíp osmotického tlaku nám však hovorí, že koncentrácia soli v bunkovej tekutine mikroorganizmov, ktoré sa prispôsobili rastu a rozmnožovaniu vo vysoko koncentrovanej slanej vode, je veľmi vysoká. Akonáhle je koncentrácia soli v odpadovej vode nízka alebo veľmi nízka, veľké množstvo molekúl vody v odpadovej vode prenikne do mikroorganizmov, čo spôsobí napučanie mikrobiálnych buniek a v závažných prípadoch prasknutie a smrť. Preto mikroorganizmy, ktoré boli dlho domestikované a dokážu sa postupne prispôsobiť rastu a rozmnožovaniu vo vysoko koncentrovanej slanej vode, vyžadujú, aby sa koncentrácia soli v biochemickom prítoku vždy udržiavala na pomerne vysokej úrovni a nemohla kolísať, inak mikroorganizmy uhynú vo veľkom počte.
Čas uverejnenia: 28. februára 2025