Vamos primeiro descrever um experimento de pressão osmótica: use uma membrana semipermeável para separar duas soluções salinas de diferentes concentrações. As moléculas de água da solução salina de baixa concentração passarão através da membrana semipermeável para a solução salina de alta concentração, e as moléculas de água da solução salina de alta concentração também passarão através da membrana semipermeável para a solução salina de baixa concentração, mas o número é menor, então o nível do líquido no lado da solução salina de alta concentração aumentará. Quando a diferença de altura dos níveis de líquido em ambos os lados produz pressão suficiente para impedir que a água flua novamente, a osmose cessa. Nesse momento, a pressão gerada pela diferença de altura dos níveis de líquido em ambos os lados é a pressão osmótica. Em termos gerais, quanto maior a concentração de sal, maior a pressão osmótica.
A situação dos microrganismos em soluções aquosas salgadas é semelhante à do experimento de pressão osmótica. A estrutura unitária dos microrganismos é a célula, e a parede celular é equivalente a uma membrana semipermeável. Quando a concentração de íons cloreto é menor ou igual a 2000mg/L, a pressão osmótica que a parede celular pode suportar é de 0,5-1,0 atmosferas. Mesmo que a parede celular e a membrana citoplasmática tenham certa tenacidade e elasticidade, a pressão osmótica que a parede celular pode suportar não será superior a 5-6 atmosferas. No entanto, quando a concentração de íons cloreto na solução aquosa for superior a 5000mg/L, a pressão osmótica aumentará para cerca de 10-30 atmosferas. Sob uma pressão osmótica tão alta, uma grande quantidade de moléculas de água no microrganismo penetrará na solução extracorpórea, causando desidratação celular e plasmólise e, em casos graves, o microrganismo morrerá. Na vida cotidiana, as pessoas usam sal (cloreto de sódio) para conservar vegetais e peixes, esterilizar e conservar alimentos, o que é a aplicação desse princípio.
Dados de experiência de engenharia mostram que quando a concentração de íons cloreto em águas residuais é maior que 2000mg/L, a atividade de microrganismos será inibida e a taxa de remoção de DQO cairá significativamente; quando a concentração de íons cloreto em águas residuais é maior que 8000mg/L, isso fará com que o volume de lodo se expanda, uma grande quantidade de espuma aparecerá na superfície da água e os microrganismos morrerão um após o outro.
No entanto, após a domesticação a longo prazo, os microrganismos irão gradualmente adaptar-se ao crescimento e reprodução em água salgada de alta concentração. Atualmente, algumas pessoas domesticaram microrganismos que podem adaptar-se a concentrações de íons cloreto ou sulfato acima de 10000mg/L. No entanto, o princípio da pressão osmótica nos diz que a concentração de sal do fluido celular de microrganismos que se adaptaram ao crescimento e reprodução em água salgada de alta concentração é muito alta. Uma vez que a concentração de sal na água residual é baixa ou muito baixa, um grande número de moléculas de água na água residual penetrará nos microrganismos, fazendo com que as células microbianas inchem e, em casos graves, se rompam e morram. Portanto, microrganismos que foram domesticados por um longo tempo e podem gradualmente adaptar-se ao crescimento e reprodução em água salgada de alta concentração exigem que a concentração de sal no influente bioquímico seja sempre mantida em um nível razoavelmente alto e não possa flutuar, caso contrário, os microrganismos morrerão em grande número.
Horário da publicação: 28 de fevereiro de 2025