Tytuł pozycji:
Effect of coagulation conditions on size and morphology of phytoplanktonic organism aggregates
This paper presents results of research on changes in morphological parameters and fractal dimensions of Monoraphidium contortum and Microcystis aeruginosa cell aggregates obtained from coagulation using FeCl3. The study used Morphologi G3 as microscopic image analyzer. Based on the microscopic image analysis, the aggregates specific morphological parameters were determined: equivalent diameter (de), „elongation”, „solidity” and aggregate fractal dimensions - D1 and D2. It was found that, size of phytoplankton cell aggregates was subordinated to log-normal distribution. The analysis of changes in aggregate size distribution indicated that along with the increase of coagulant doses (Dc) and flocculation time (tf), their mean equivalent diameter increased. The average diameter of aggregates, on the other hand, decreased with increasing velocity gradient (G). Along with the increase in the amount of energy introduced into the system during mixing (G), a tendency to elongate cell aggregates and reduce their solidity was observed. The morphological characteristics of phytoplankton aggregates based on morphological parameters and fractal geometry allowed to observe a significant relationship between D2 and „solidity”. An increase in the morphological parameter in the form of „solidity” was associated with an increase in the value of the second fractal dimension. Aggregate size evolution, at a constant velocity gradient, occurred in three stages: aggregate growth (I), aggregate break-up (II) and steady state (III). The size and spatial structure of aggregates influenced sedimentation properties of flocs. The reduction of the mean equivalent diameter and solidity of aggregates resulted in a slower sedimentation rate of aggregates.
W pracy poddano analizie zmiany parametrów morfologicznych i wymiarów fraktalnych agregatów komórek zielenicy Monoraphidium contortum oraz sinicy Microcystis aeruginosa ,,uzyskanych w wyniku koagulacji prowadzonej z wykorzystaniem chlorku żelaza (III). W badaniach wykorzystano analizator obrazu Morphologi G3. Zastosowana metoda cyfrowej analizy obrazu mikroskopowego pozwoliła na scharakteryzowanie zarejestrowanych cząstek za pomocą szeregu parametrów morfologicznych: średnica równoważna (dr), „wydłużenie”, „zwartość”. Ponadto, w oparciu o analizę obrazu mikroskopowego, wyznaczono wymiary fraktalne - D1 i D2. Stwierdzono, że wielkość agregatów komórek fitoplanktonu była podporządkowana rozkładowi log-normalnemu. Przeprowadzona analiza zmian rozkładów wielkości agregatów wskazała, że wraz ze wzrostem dawek koagulantu (Dk) i czasu flokulacji (tf) następował wzrost ich średniej średnicy równoważnej. Średnia średnica agregatów uległa natomiast zmniejszeniu wraz ze wzrostem gradientu prędkości (G). Zwiększanie ilości energii wprowadzanej do układu podczas mieszania (G), prowadziło do wydłużania się agregatów komórek oraz zmniejszania ich zwartości. Charakterystyka morfologiczna agregatów fitoplanktonu, oparta na parametrach morfologicznych i geometrii fraktalnej pozwoliła zaobserwować istotną zależność pomiędzy D2, a „zwartością”. Wzrost parametru morfologicznego w postaci „zwartości” związany był ze zwiększeniem wartości drugiego wymiaru fraktalnego. Zaobserwowano, że zmiana wielkości agregatów w czasie, przy stałym gradiencie prędkości zachodziła w trzech etapach: wzrost agregatów (I), rozpad agregatów (II) i ustalenie stanu równowagi (III). Wielkość i struktura przestrzenna agregatów wpływała na właściwości sedymentacyjne kłaczków. Zmniejszenie średniej średnicy równoważnej i zwartości agregatów decydowało o mniejszej prędkości sedymentacji agregatów.
Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).
