Оптические методы контроля процессов культивирования микроводоросли Хлореллы

Толеутаев, Канат Амантаевич Отделение материаловедения (ОМ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Чтобы извлечь выгоду из преимуществ микроводорослей, производство их биомассы должно быть более экономичным и эффективным. Для этого необходимо понимание биофотонных процессов и влияние различных условий облучения на фотосинтетические характеристики водорослей. Данная работа направлена на оценку состояния микроводоросли с помощью оптических методов.

С.
Введение 11
1 Литературный обзор 13
1.1 Морфология, состав, производство и применение Chlorella vulgaris 13
1.2 Влияние интенсивности света и фотопериода на биомассу C. vulgaris 20
1.3 Влияние различных длин волн света на рост микроводоросли Chlorella
Vulgaris 25
1.4 Кинетическое моделирование фотосинтетической активности зеленой
микроводоросли Chlorella Vulgaris 42
1.4.1 Модель APFD 43
1.4.2 Модель LPFD 47
1.4.3 Модель APAR 48
1.4.4 Модель LPAR 49
1.5 Турбидиметрический и нефелометрический анализ биомассу 50
2 Материалы и методы исследования 54
2.1 Фотобиореактор и экспериментальная установка 54
2.2 Турбидиметрический датчик 57
2.3 Определение количества Хлореллы методом прямого счета клеток в
камере Горяева – Тома 60
2.4 Измерение удельного темпа роста 61
2.5 Измерение оптической плотности, OD750 61
2.6 Методика измерения спектров люминесценции хлореллы 62
3 Результаты проведенного эксперимента 64
3.1 Влияние светового/темнового фотопериода на рост Chlorella Vulgaris 64
3.2 Влияние интенсивности света на рост Chlorella Vulgaris 70
3.3 Влияние различных длины волн света на рост Chlorella Vulgaris 72
3.4 Сравнение четырех методов для оценки роста Chlorella vulgaris 75
3.5 Выводы 80
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 82
4.1 Предпроектный анализ 82
4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 82
4.1.2 Анализ конкурентных технических решений с
позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения 85
4.1.3 SWOT-анализ 87
4.2 Планирование управления научно-техническим проектом 90
4.2.1 План проекта 90
4.2.2 Бюджет научно-технического исследования 92
4.3 Оценка ресурсоэффективности проекта 96
5 Социальная ответственность 99
5.1 Производственная безопасность 100
5.1.1 Анализ вредных и опасных факторов 100
5.1.2 Отклонение параметров микроклимата в помещении 100
5.1.3 Отклонение концентрации вредных веществ в воздухе
рабочей зоны 102
5.1.4 Электрический ток 105
5.2 Экологическая безопасность 106
5.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 107
5.3.1 Пожарная безопасность 107
5.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 110
6 Заключение 112
Список публикаций 113
Список используемых источников 114
Приложение А 121

Актуальность темы. Доля морского фитопланктона в производстве
глобальной фотосинтетической биомассы составляет около 50%, что
соответствует фиксации более 48 миллиардов тонн атмосферного углерода в
виде СО2 [1]. Микроводоросли являются основой всех водных пищевых цепей
и, таким образом, косвенно также являются частью пищевой цепи человека.
Таким образом, микроводоросли можно рассматривать как чрезвычайно
важные организмы для глобальной экосистемы [2].
Благодаря своему ценному питательному составу (включая высокое
содержание белка, много длинноцепочечных, ненасыщенных жирных кислот),
микроводоросли также могут быть использованы непосредственно в качестве
источника пищи для людей. NASA описывает микроводоросли как
превосходную, компактную пищу для космонавтов. Микроводоросли также
широко используются в качестве корма для животноводства:
концентрированный корм для домашней птицы, жвачных животных и свиней
может быть заменен микроводорослями. В аквакультуре рыбы, креветок,
моллюсков и ракообразных микроводоросли незаменимы, так как водные
пищевые цепи начинаются с микроводорослей. Дальнейшие применения
микроводорослей из-за их высокого содержания питательных веществ –
косметика, пищевые добавки и фармацевтические продукты [3].
Микроводоросли по существу требуют света (энергии), источника
углерода (СО2 для автотрофного метаболизма), среды роста (воды) и
питательных веществ (азота и фосфора) для размножения. Интенсивность света
и длина волны света играют очень важную роль в процессе фотосинтеза,
которые, следовательно, отражаются в росте организмов. Для микроводоросли
также требуются светлые и тёмные режимы для продуктивного фотосинтеза.
Культивирование микроводорослей с использованием искусственного света
может быть решением для стабильного энергоснабжения и контроля.
Использование узких полос света, таких как светодиод (LED), более
экономично, чем другие источники света. Поскольку водоросли содержат
пигменты хлорофилла, свет необходим для фотосинтеза. С точки зрения
потребления энергии светодиод известен как экономичный источник света для
удовлетворения требуемой энергии для фотосинтеза. Микроводорослям
требуется оптимальные условия освещения для достижения экономически
максимальных скоростей фотосинтеза [4].
Оптические методы широко используются в биологии. В первую
очередь свое применение они находят в оценках концентрации тех или иных
поглощающих свет объектов: фитопланктона, растворенной органики, бактерий
и пр. Большое внимание оптическим методам уделяется в лабораторный
практике культивирования микроводорослей, особенно, когда дело касается
автоматизации управления процессов культивирования в непрерывным
режиме. Используются оптические методы и для определения плотности
культуры [5].
Несмотря на большое количество исследований эффекта интенсивности,
фотопериода, спектрального состава света на рост и фотосинтез
микроводоросли, действие узкополосного светодиодного облучения на
микроводоросли остаётся недостаточно изученным. Результаты исследовании в
этом направлении противоречить друг к другу.
В связи с этим целью данной работы является анализ оптических
методов контроля на основе экспериментов по изучению влияния
интенсивности, фотопериода, спектрального состава облучения на рост
Chlorella vulgaris.
Для достижения поставленной цели требуется решить следующие
основные задачи:
1. Экспериментально исследовать влияние спектрального состава,
интенсивности и фотопериода света на рост Хлореллы.
2. Сконструктировать турбидиметрический датчик для контроля
изменения концентрации клеток Хлореллы.
3. Сравнить и оценить оптические методы контроля роста Хлореллы.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Мария Б. преподаватель, кандидат наук
    5 (22 отзыва)
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальнос... Читать все
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальности "Экономика и управление народным хозяйством". Автор научных статей.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Дарья П. кандидат наук, доцент
    4.9 (20 отзывов)
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных... Читать все
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных исследований, связанных с журналистикой, филологией и литературой
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Анастасия Л. аспирант
    5 (8 отзывов)
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибост... Читать все
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибостроение, управление качеством
    #Кандидатские #Магистерские
    10 Выполненных работ
    Катерина М. кандидат наук, доцент
    4.9 (522 отзыва)
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    #Кандидатские #Магистерские
    836 Выполненных работ
    Антон П. преподаватель, доцент
    4.8 (1033 отзыва)
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публик... Читать все
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публикуюсь, имею высокий индекс цитирования. Спикер.
    #Кандидатские #Магистерские
    1386 Выполненных работ
    Рима С.
    5 (18 отзывов)
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный универси... Читать все
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный университет, являюсь бакалавром, магистром юриспруденции (с отличием)
    #Кандидатские #Магистерские
    38 Выполненных работ
    Юлия К. ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск 2017, Институт естественных и т...
    5 (49 отзывов)
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - ин... Читать все
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - институт естественных и точных наук, защита диплома бакалавра по направлению элементоорганической химии; СПХФУ (СПХФА), 2020 г. - кафедра химической технологии, регулирование обращения лекарственных средств на фармацевтическом рынке, защита магистерской диссертации. При выполнении заказов на связи, отвечаю на все вопросы. Индивидуальный подход к каждому. Напишите - и мы договоримся!
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Ксения М. Курганский Государственный Университет 2009, Юридический...
    4.8 (105 отзывов)
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитыв... Читать все
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитывать все требования и пожелания.
    #Кандидатские #Магистерские
    213 Выполненных работ
    Анна К. ТГПУ им.ЛН.Толстого 2010, ФИСиГН, выпускник
    4.6 (30 отзывов)
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помог... Читать все
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помогала студентам, вышедшим на меня по рекомендации.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Люминесцентные и температурные характеристики YAG – керамики переменного состава
    📅 2021год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Спектрально-кинетические характеристики композиций полиметилметакрилата/ CdS: Ln(111)
    📅 2019год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Адресные таблички с автономной подсветкой
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка светового ансамбля парка Суворова г. Томска
    📅 2021год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка осветительной установки для объектов деревянного зодчества
    📅 2019год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Расчет и конструирование светодиодного светильника с заданным светораспределением
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)