Quantitative assessment software development for the Chlorella vulgaris microalgae population

Abstract

Мета роботи – розробка програмного забезпечення для кількісної оцінки росту популяції мікроводорості Chlorella. Програмне забезпечення було розроблено за допомогою мови програмування Python та зовнішніх бібліотек: Numpy, Xlsxwriter, Matplotlib та PIL. Визначено придатність розробленого програмного забезпечення для кількісної оцінки росту популяції мікроводорості Chlorella та проведено його верифікацію. Під час верифікації оцінювали ріст популяції мікроводоростей на різних стадіях нарощування біомаси. Зразки мікроводорості Chlorella були отримані протягом декількох тижнів росту популяції. Розроблено програмне забезпечення, яке дозволяє оцінювати ріст популяції мікроводорості Chlorella у водному середовищі. За допомогою цього програмного забезпечення отримано залежність коефіцієнта гетерогенності приросту біомаси мікроводорості Chlorella vulgaris від часу. Зростання чисельності популяції призводить до зменшення цієї гетерогенності. Цей ефект можна пояснити наявністю оптимальних умов для культивування мікроводорості Chlorella vulgaris. Визначено вплив росту популяції мікроводорості Chlorella на гомогенність системи. Встановлено, що збільшення вмісту біомаси Chlorella vulgaris протягом 4 тижнів призводить до зниження коефіцієнта гетерогенності з 92% до 47%, що пов'язано з агрегацією мікроводорості Chlorella vulgaris у водному середовищі. Розроблене програмне забезпечення дозволяє кількісно оцінювати ріст популяції мікроводорості Chlorella vulgaris у водному середовищі та може бути використане для контролю росту біомаси водоростей у промисловому виробництві. Розроблено програмне забезпечення, яке дозволяє оцінити рівномірність розподілу приросту популяції мікроводоростей Chlorella vulgaris у біомасі. Його можна використовувати для дослідження рівня концентрації мікроорганізмів у водному середовищі. Результати його перевірки свідчать про придатність розробленого програмного забезпечення до практичного використання. За допомогою розробленого програмного забезпечення визначено вплив на зростання біомаси мікроводоростей Chlorella vulgaris у водному середовищі. Показано, що зростання популяції мікроводоростей Chlorella vulgaris від 1 до 4 тижнів призводить до зниження індексу змішування з 93% до 47%, що зумовлено наявністю оптимальних умов для культивування мікроводоростей Chlorella vulgaris. Методика дослідження може бути використана при розробці автоматизованих комплексів моніторингу екологічного стану водних ресурсів та контролю промислової продукції мікроводоростей Chlorella vulgaris.

Software development to quantify the population growth for the microalgae Chlorella. Software was developed using Python programming language, external libraries: Numpy, Xlsxwriter, Matplotlib and PIL. The developed software suitability to quantify the population growth of the microalgae Chlorella and its verification was determined. During this verification, the population growth of the microalgae with different stages of biomass growth were evaluated. Samples of the microalgae Chlorella were obtained over a period of several weeks’ population growth. Software that allows estimating the population growth of the microalgae Chlorella in the aquatic environment has been developed. Using this software, data dependence of the heterogeneity coefficient of microalgae Chlorella vulgaris biomass growth was obtained. The population growth leads to a decrease in this heterogeneity. This effect can be due the optimal conditions presence for the cultivation of microalgae Chlorella vulgaris. The effect of microalgae Chlorella population growth on the system homogeneity has been determined. The increase of microalgae Chlorella vulgaris biomass content within 4 weeks leads to coefficient of heterogeneity decrease from 92% to 47%, due to the aggregation of microalgae Chlorella vulgaris in the aquatic environment. Developed software allows quantify the growth of the microalgae Chlorella vulgaris population in the aquatic environment and can be used to control the algae biomass rise in industrial production. Software that allows assessing the uniformity distribution of Chlorella vulgaris microalgae biomass population growth has been developed. It is applicable to study the level of microorganisms’ concentration in the aquatic environment. The results of its verification indicate the developed software suitability for practical use. Using the developed software, the influence of Chlorella vulgaris microalgae biomass population growth in the aquatic environment was determined. It is shown that microalgae Chlorella vulgaris population growth from 1 to 4 weeks leads to decrease in the mixing index from 93% to 47%, which is due optimal conditions presence for the cultivation of the microalgae Chlorella vulgaris. The research methodology can be used in the automated monitoring complexes development for the ecological state of water resources and for controlling the industrial production microalgae Chlorella vulgaris population.