Ինչո՞ւ է բարձր կոնցենտրացիայի աղի կեղտաջրերը հատկապես մեծ ազդեցություն ունենում միկրոօրգանիզմների վրա։

Նախ նկարագրենք օսմոտիկ ճնշման փորձ. օգտագործեք կիսաթափանցիկ թաղանթ՝ տարբեր կոնցենտրացիաների երկու աղային լուծույթներ առանձնացնելու համար: Ցածր կոնցենտրացիայի աղային լուծույթի ջրի մոլեկուլները կանցնեն կիսաթափանցիկ թաղանթով դեպի բարձր կոնցենտրացիայի աղային լուծույթ, իսկ բարձր կոնցենտրացիայի աղային լուծույթի ջրի մոլեկուլները նույնպես կանցնեն կիսաթափանցիկ թաղանթով դեպի ցածր կոնցենտրացիայի աղային լուծույթ, սակայն դրանց թիվը փոքր է, ուստի բարձր կոնցենտրացիայի աղային լուծույթի կողմում հեղուկի մակարդակը կբարձրանա: Երբ երկու կողմերի հեղուկի մակարդակների բարձրության տարբերությունը բավարար ճնշում է ստեղծում՝ ջրի կրկին հոսելը կանխելու համար, օսմոսը կդադարի: Այս պահին երկու կողմերի հեղուկի մակարդակների բարձրության տարբերության հետևանքով առաջացող ճնշումը կոչվում է օսմոտիկ ճնշում: Ընդհանուր առմամբ, որքան բարձր է աղի կոնցենտրացիան, այնքան մեծ է օսմոտիկ ճնշումը:

Աղաջրային լուծույթներում միկրոօրգանիզմների վիճակը նման է օսմոտիկ ճնշման փորձին: Միկրոօրգանիզմների միավորային կառուցվածքը բջիջներն են, իսկ բջջային պատը համարժեք է կիսաթափանցիկ թաղանթի: Երբ քլորիդային իոնների կոնցենտրացիան 2000 մգ/լ-ից պակաս կամ հավասար է, բջջային պատի դիմանալու օսմոտիկ ճնշումը 0.5-1.0 մթնոլորտ է: Նույնիսկ եթե բջջային պատը և ցիտոպլազմային թաղանթը որոշակի կարծրություն և առաձգականություն ունեն, բջջային պատի դիմանալու օսմոտիկ ճնշումը չի գերազանցի 5-6 մթնոլորտը: Այնուամենայնիվ, երբ ջրային լուծույթում քլորիդային իոնների կոնցենտրացիան 5000 մգ/լ-ից բարձր է, օսմոտիկ ճնշումը կբարձրանա մինչև մոտ 10-30 մթնոլորտ: Նման բարձր օսմոտիկ ճնշման տակ միկրոօրգանիզմի մեծ քանակությամբ ջրի մոլեկուլներ կներթափանցեն արտամարմնային լուծույթի մեջ՝ առաջացնելով բջիջների ջրազրկում և պլազմոլիզ, իսկ ծանր դեպքերում՝ միկրոօրգանիզմը կմահանա: Առօրյա կյանքում մարդիկ աղ (նատրիումի քլորիդ) են օգտագործում բանջարեղեն և ձուկ թթու դնելու, սնունդը ստերիլիզացնելու և պահածոյացնելու համար, ինչը այս սկզբունքի կիրառումն է։

Ինժեներական փորձի տվյալները ցույց են տալիս, որ երբ կեղտաջրերում քլորիդ իոնների կոնցենտրացիան գերազանցում է 2000 մգ/լ-ը, միկրոօրգանիզմների ակտիվությունը կկանխվի, և COD-ի հեռացման արագությունը զգալիորեն կնվազի։ Երբ կեղտաջրերում քլորիդ իոնների կոնցենտրացիան գերազանցում է 8000 մգ/լ-ը, դա կհանգեցնի տիղմի ծավալի ընդարձակմանը, ջրի մակերեսին կհայտնվի մեծ քանակությամբ փրփուր, և միկրոօրգանիզմները կմահանան մեկը մյուսի հետևից։

Սակայն, երկարատև ընտելացումից հետո միկրոօրգանիզմները աստիճանաբար կհարմարվեն բարձր կոնցենտրացիայի աղաջրում աճելուն և բազմանալուն։ Ներկայումս որոշ մարդիկ ընտելացրել են միկրոօրգանիզմներ, որոնք կարող են հարմարվել քլորիդ իոնի կամ սուլֆատի 10000 մգ/լ-ից բարձր կոնցենտրացիաներին։ Սակայն օսմոտիկ ճնշման սկզբունքը մեզ ասում է, որ բարձր կոնցենտրացիայի աղաջրում աճելուն և բազմանալուն հարմարված միկրոօրգանիզմների բջջային հեղուկի աղի կոնցենտրացիան շատ բարձր է։ Երբ կեղտաջրում աղի կոնցենտրացիան ցածր կամ շատ ցածր է, կեղտաջրում մեծ քանակությամբ ջրի մոլեկուլներ կներթափանցեն միկրոօրգանիզմների մեջ, ինչը կհանգեցնի մանրէային բջիջների այտուցմանը, իսկ ծանր դեպքերում՝ պատռվելուն և մահանալուն։ Հետևաբար, միկրոօրգանիզմները, որոնք երկար ժամանակ ընտելացվել են և կարող են աստիճանաբար հարմարվել բարձր կոնցենտրացիայի աղաջրում աճելուն և բազմանալուն, պահանջում են, որ կենսաքիմիական հոսքում աղի կոնցենտրացիան միշտ պահպանվի բավականին բարձր մակարդակի վրա և չտատանվի, հակառակ դեպքում միկրոօրգանիզմները կմահանան մեծ թվով։