Effect of chlorophyll concentration on the spectral signature of the microalgae Chlorella vulgaris and Raphidocelis subcapitata

ABSTRACT Water is the most important substance in nature and all known life forms on the planet depend on it. Among aquatic species, microalgae and cyanobacteria stand out as indicators of their quality, as their increase can be harmful for human consumption, and their concentrations should be monitored. This research aimed to identify reflectance patterns of the microalgae Chlorella vulgaris and Raphidocelis subcapitata that allow, through the creation of an algorithm, the estimation of their chl-a concentrations. The R software found that cell density and growth were higher in C. vulgaris Pearson correlation of 0.96 (p-value 0.000041) and Chl-a content was higher in R. Subcapitata Pearson correlation of 0.81 (p-value 0.013778). An algorithm made it possible to edit the dependent variable based on statistical models. The best readings for the microalgae used were in the spectral range of 524.84 nm in R. subcapitata and 671.13 nm in C. vulgaris. The use of the spectroradiometer for such an analysis, previously unprecedented, was due to the best cost-benefit for measuring the reflectance of Chl-a. It is expected that these two equations will be used in satellites to remotely check water quality through the incidence of these microalgae. RESUMO A água é a substância mais importante da natureza e todas as formas de vida conhecidas no planeta dependem dela. Dentre as espécies aquáticas, destacam-se as microalgas e cianobactérias como indicadoras de sua qualidade, pois seu aumento pode ser prejudicial ao consumo humano, devendo haver um nonitoramento de suas concentrações. Esta pesquisa teve como objetivo identificar padrões de reflectância das microalgas Chlorella vulgaris e Raphidocelis subcapitata que permitam, por meio da criação de um algoritmo, estimar suas concentrações de chl-a. O software R verificou que a densidade e o crescimento celular foram maiores em C. vulgaris com correlação de Pearson de 0,96 (p-valor 0,000041) e o teor de Chl-a foi maior em R. subcapitata com correlação de Pearson de 0,81 (p-valor 0,013778). Um algoritmo possibilitou a edição da variável dependente com base em modelos estatísticos. As melhores leituras para as microalgas utilizadas foram na faixa espectral de 524,84 nm em R. subcapitata e 671,13 nm em C. vulgaris. O uso do espectrorradiômetro para tal análise, até então inédito, deveu-se ao melhor custo-benefício para medição da reflectância de Chl-a. Espera-se que essas duas equações sejam utilizadas em satélites para verifi