શા માટે ઉચ્ચ સાંદ્રતાવાળા ખારા ગંદા પાણી સૂક્ષ્મજીવો પર ખાસ કરીને મોટી અસર કરે છે?

ચાલો પહેલા ઓસ્મોટિક દબાણ પ્રયોગનું વર્ણન કરીએ: વિવિધ સાંદ્રતાના બે મીઠાના દ્રાવણને અલગ કરવા માટે અર્ધ-પારગમ્ય પટલનો ઉપયોગ કરીએ. ઓછી સાંદ્રતાવાળા મીઠાના દ્રાવણના પાણીના અણુઓ અર્ધ-પારગમ્ય પટલમાંથી ઉચ્ચ-સાંદ્રતાવાળા મીઠાના દ્રાવણમાં પસાર થશે, અને ઉચ્ચ-સાંદ્રતાવાળા મીઠાના દ્રાવણના પાણીના અણુઓ પણ અર્ધ-પારગમ્ય પટલમાંથી ઓછી સાંદ્રતાવાળા મીઠાના દ્રાવણમાં પસાર થશે, પરંતુ સંખ્યા ઓછી છે, તેથી ઉચ્ચ-સાંદ્રતાવાળા મીઠાના દ્રાવણ બાજુ પર પ્રવાહી સ્તર વધશે. જ્યારે બંને બાજુ પ્રવાહી સ્તરનો ઊંચાઈ તફાવત પાણીને ફરીથી વહેતું અટકાવવા માટે પૂરતું દબાણ ઉત્પન્ન કરે છે, ત્યારે ઓસ્મોસિસ બંધ થઈ જશે. આ સમયે, બંને બાજુ પ્રવાહી સ્તરના ઊંચાઈ તફાવત દ્વારા ઉત્પન્ન થતું દબાણ ઓસ્મોટિક દબાણ છે. સામાન્ય રીતે કહીએ તો, મીઠાની સાંદ્રતા જેટલી વધારે હશે, તેટલું ઓસ્મોટિક દબાણ વધારે હશે.

ખારા પાણીના દ્રાવણમાં સુક્ષ્મસજીવોની સ્થિતિ ઓસ્મોટિક દબાણ પ્રયોગ જેવી જ છે. સુક્ષ્મસજીવોની એકમ રચના કોષો છે, અને કોષ દિવાલ અર્ધ-પારગમ્ય પટલની સમકક્ષ હોય છે. જ્યારે ક્લોરાઇડ આયન સાંદ્રતા 2000mg/L કરતા ઓછી અથવા તેની બરાબર હોય છે, ત્યારે કોષ દિવાલ જે ઓસ્મોટિક દબાણનો સામનો કરી શકે છે તે 0.5-1.0 વાતાવરણ છે. જો કોષ દિવાલ અને સાયટોપ્લાઝમિક પટલમાં ચોક્કસ કઠિનતા અને સ્થિતિસ્થાપકતા હોય તો પણ, કોષ દિવાલ જે ઓસ્મોટિક દબાણનો સામનો કરી શકે છે તે 5-6 વાતાવરણથી વધુ નહીં હોય. જો કે, જ્યારે જલીય દ્રાવણમાં ક્લોરાઇડ આયન સાંદ્રતા 5000mg/L થી વધુ હોય છે, ત્યારે ઓસ્મોટિક દબાણ લગભગ 10-30 વાતાવરણ સુધી વધશે. આટલા ઊંચા ઓસ્મોટિક દબાણ હેઠળ, સુક્ષ્મસજીવોમાં પાણીના અણુઓની મોટી માત્રા એક્સ્ટ્રાકોર્પોરિયલ દ્રાવણમાં પ્રવેશ કરશે, જેના કારણે કોષ નિર્જલીકરણ અને પ્લાઝ્મોલિસિસ થશે, અને ગંભીર કિસ્સાઓમાં, સુક્ષ્મસજીવો મૃત્યુ પામશે. રોજિંદા જીવનમાં, લોકો શાકભાજી અને માછલીનું અથાણું બનાવવા, ખોરાકને જંતુરહિત કરવા અને સાચવવા માટે મીઠા (સોડિયમ ક્લોરાઇડ) નો ઉપયોગ કરે છે, જે આ સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ છે.

એન્જિનિયરિંગ અનુભવના ડેટા દર્શાવે છે કે જ્યારે ગંદા પાણીમાં ક્લોરાઇડ આયનની સાંદ્રતા 2000mg/L કરતા વધારે હોય છે, ત્યારે સુક્ષ્મસજીવોની પ્રવૃત્તિ અટકાવવામાં આવશે અને COD દૂર કરવાનો દર નોંધપાત્ર રીતે ઘટશે; જ્યારે ગંદા પાણીમાં ક્લોરાઇડ આયનની સાંદ્રતા 8000mg/L કરતા વધારે હોય છે, ત્યારે તે કાદવનું પ્રમાણ વિસ્તરશે, પાણીની સપાટી પર મોટી માત્રામાં ફીણ દેખાશે, અને સુક્ષ્મસજીવો એક પછી એક મૃત્યુ પામશે.

જો કે, લાંબા સમય સુધી પાળ્યા પછી, સુક્ષ્મસજીવો ધીમે ધીમે ઉચ્ચ સાંદ્રતાવાળા મીઠાના પાણીમાં વૃદ્ધિ અને પ્રજનન માટે અનુકૂલન સાધશે. હાલમાં, કેટલાક લોકોમાં પાળેલા સુક્ષ્મસજીવો છે જે 10000mg/L થી વધુ ક્લોરાઇડ આયન અથવા સલ્ફેટ સાંદ્રતા સાથે અનુકૂલન સાધી શકે છે. જો કે, ઓસ્મોટિક દબાણનો સિદ્ધાંત આપણને કહે છે કે ઉચ્ચ સાંદ્રતાવાળા મીઠાના પાણીમાં વૃદ્ધિ અને પ્રજનન માટે અનુકૂલન સાધેલા સુક્ષ્મસજીવોના કોષ પ્રવાહીમાં મીઠાની સાંદ્રતા ખૂબ ઊંચી છે. એકવાર ગંદા પાણીમાં મીઠાની સાંદ્રતા ઓછી અથવા ખૂબ ઓછી થઈ જાય, પછી ગંદા પાણીમાં મોટી સંખ્યામાં પાણીના અણુઓ સુક્ષ્મસજીવોમાં પ્રવેશ કરશે, જેના કારણે સૂક્ષ્મજીવાણુ કોષો ફૂલી જશે, અને ગંભીર કિસ્સાઓમાં, ફાટી જશે અને મૃત્યુ પામશે. તેથી, સુક્ષ્મસજીવો જે લાંબા સમયથી પાળેલા છે અને ધીમે ધીમે ઉચ્ચ સાંદ્રતાવાળા મીઠાના પાણીમાં વૃદ્ધિ અને પ્રજનન માટે અનુકૂલન સાધી શકે છે તેમને જરૂરી છે કે બાયોકેમિકલ ઇન્ફ્લુઅન્ટમાં મીઠાની સાંદ્રતા હંમેશા એકદમ ઊંચા સ્તરે રાખવામાં આવે, અને વધઘટ ન થાય, અન્યથા સુક્ષ્મસજીવો મોટી સંખ્યામાં મૃત્યુ પામશે.