Nejprve si popíšeme experiment s osmotickým tlakem: pomocí polopropustné membrány oddělíme dva roztoky solí o různých koncentracích. Molekuly vody z roztoku soli s nízkou koncentrací projdou polopropustnou membránou do roztoku soli s vysokou koncentrací a molekuly vody z roztoku soli s vysokou koncentrací také projdou polopropustnou membránou do roztoku soli s nízkou koncentrací, ale jejich počet je menší, takže hladina kapaliny na straně roztoku soli s vysokou koncentrací stoupne. Když výškový rozdíl hladin kapaliny na obou stranách vytvoří dostatečný tlak, který zabrání opětovnému toku vody, osmóza se zastaví. V tomto okamžiku je tlak generovaný výškovým rozdílem hladin kapaliny na obou stranách osmotickým tlakem. Obecně platí, že čím vyšší je koncentrace soli, tím vyšší je osmotický tlak.
Situace mikroorganismů ve slaných vodných roztocích je podobná experimentu s osmotickým tlakem. Jednotkou struktury mikroorganismů jsou buňky a buněčná stěna je ekvivalentem polopropustné membrány. Pokud je koncentrace chloridových iontů menší nebo rovna 2000 mg/l, osmotický tlak, kterému buněčná stěna odolá, je 0,5–1,0 atmosféry. I když buněčná stěna a cytoplazmatická membrána mají určitou pevnost a elasticitu, osmotický tlak, kterému buněčná stěna odolá, nebude větší než 5–6 atmosfér. Pokud je však koncentrace chloridových iontů ve vodném roztoku vyšší než 5000 mg/l, osmotický tlak se zvýší na přibližně 10–30 atmosfér. Za tak vysokého osmotického tlaku pronikne velké množství molekul vody z mikroorganismu do extrakorporálního roztoku, což způsobí dehydrataci buněk a plazmolýzu a v závažných případech mikroorganismus uhyne. V každodenním životě lidé používají sůl (chlorid sodný) k nakládání zeleniny a ryb, sterilizaci a konzervaci potravin, což je uplatnění tohoto principu.
Data z inženýrských zkušeností ukazují, že pokud je koncentrace chloridových iontů v odpadní vodě vyšší než 2000 mg/l, aktivita mikroorganismů je inhibována a rychlost odstraňování CHSK výrazně klesá; pokud je koncentrace chloridových iontů v odpadní vodě vyšší než 8000 mg/l, dochází k zvětšení objemu kalu, na hladině vody se objeví velké množství pěny a mikroorganismy jeden po druhém umírají.
Po dlouhodobé domestikaci se však mikroorganismy postupně přizpůsobí růstu a reprodukci ve vysoce koncentrované slané vodě. V současné době někteří lidé domestikovali mikroorganismy, které se dokáží přizpůsobit koncentracím chloridových iontů nebo síranů nad 10 000 mg/l. Princip osmotického tlaku nám však říká, že koncentrace soli v buněčné tekutině mikroorganismů, které se přizpůsobily růstu a reprodukci ve vysoce koncentrované slané vodě, je velmi vysoká. Jakmile je koncentrace soli v odpadní vodě nízká nebo velmi nízká, velké množství molekul vody z odpadní vody pronikne do mikroorganismů, což způsobí bobtnání mikrobiálních buněk a v závažných případech prasknutí a jejich smrt. Proto mikroorganismy, které byly dlouho domestikovány a dokáží se postupně přizpůsobit růstu a reprodukci ve vysoce koncentrované slané vodě, vyžadují, aby koncentrace soli v biochemickém přítoku byla vždy udržována na poměrně vysoké úrovni a nemohla kolísat, jinak by mikroorganismy ve velkém počtu uhynuly.
Čas zveřejnění: 28. února 2025