海洋颗粒物包括浮游植物、泥沙、微塑料等，是海水中物质的主要形式，参与海洋物理、化学、生物生态、沉积等过程。原位探测海水中颗粒物成分，可以为赤潮预警、环境监测等应用提供关键数据。由于成分复杂、时空变化大，海洋颗粒物分类探测一直是业内面临的一个挑战。
廖然、马辉团队根据偏振光对颗粒物结构、形态、折射率等性质敏感的优势，研制了基于偏振光散射原理的分类探测样机，实现了单个颗粒物偏振光散射数据的测量；样机探测颗粒物尺寸最小可至0.5微米，探测速度可达每秒1000个；样机结合数据库和机器学习技术，发展了将颗粒物分类为微藻、泥沙、微塑料等典型类别的算法。样机具有自主测量、在线计算和分类的能力。
图1.样机在大亚湾投放的地点（a）以及投放前（b）
图2.样机在不同月份获得的颗粒物成分数据
经过样机在大亚湾水域的多次投放结果显示（如图1、2所示），颗粒物成分的变化与以往观测数据相吻合，并且原位样机给出的颗粒物成分数据与同时投放的水质多参数仪、声学多普勒仪提供的水文/水质参数具有相关性，比如被分类为“微藻”的颗粒物数量（单位时间内），与叶绿素含量的相关系数可达0.8以上；而“泥沙”的数量变化与声学后向散射强度的相关系数可至约0.9。团队经讨论分析后认为这种相关关系具有内在必然性，为后续研究提供了思路。
目前，该团队已经发展了可用于实验室、船上现场测量水样的仪器，以及可用于浅海、深海的原位仪器。各型仪器已在多家合作单位使用，包括涉海业务单位、科研院所和普通高校等。其中原位仪器已在我国渤海、黄海、东海、南海以及西太平洋等海域成功投放。本次报道的是可用于1000米以浅的原位样机。
相关成果以“基于偏振光散射原位样机的海洋悬浮颗粒物分类探测”（Classification of suspended particles in seawater using an in situ polarized light scattering prototype）为题，发表在国际湖沼与海洋科学协会（ASLO）旗下学术期刊《湖沼与海洋：方法》（Limnology and Oceanography: Methods）。
清华大学深圳国际研究生院海洋技术与工程专业2019级硕士邓寒波、2020级硕士王宏剑为论文共同第一作者，廖然副教授为论文通讯作者。李强副研究员同为作者并为数据分析提供了支持。研究得到国家重点研发计划项目，国家基金委重大仪器项目和面上项目、广东省重点研发项目以及深圳市深港联合项目的支持，同时得到深圳市海洋智能传感和计算重点实验室的支持。
论文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/share/author/JMAXVWHX9IC995R6YDZ8?target=10.1002/lom3.10580
供稿：深圳国际研究生院
编辑：李华山
审核：郭玲
2023年11月23日 16:52:19
