海洋工程研究院廖然團(tuán)隊自主研發(fā)的水體顆粒物分類探測儀器可實現(xiàn)對海洋水體顆粒物的探測，具有監(jiān)測海洋水體變化等功能。2023年9月，團(tuán)隊碩士生徐世友參與海南省深海技術(shù)創(chuàng)新中心組織的“探索一號”深海深淵科考與裝備海試共享航次（TS-36-1航次），開展采樣檢測等工作。本次海試，團(tuán)隊共計采樣檢測南海三個點位不同深度17種海水樣品，測試儀器在船上的工作狀態(tài)，為未來產(chǎn)品化做好充足準(zhǔn)備。

“探索一號”共享航次的參航人員

海洋是地球生態(tài)系統(tǒng)不可或缺的組成部分，河流在流向海洋時會裹挾大量泥沙、海水中的各種藻類參與生態(tài)系統(tǒng)和碳循環(huán)、海水中還有未完全降解的微塑料等，這都是海洋環(huán)境監(jiān)測中的因素。團(tuán)隊自主研發(fā)的穆勒顯微鏡主要關(guān)注樣品的偏振參數(shù)，其中的CCD相機(jī)形成樣品的偏振圖像，分析光在照射該樣品后的偏振參數(shù)變化，計算得到樣品的穆勒矩陣圖像，這種觀測方法提高了顯微鏡能觀測到圖像的信息維度，有助于實現(xiàn)海洋顆粒物分析和識別。

穆勒顯微鏡及其原理圖

偏振熒光儀是團(tuán)隊自主研發(fā)用于水體顆粒物檢測的儀器，目前已經(jīng)做出工程樣機(jī)。泥沙、微塑料以及不同種類的藻的偏振、熒光性質(zhì)有所不同，該儀器使用特定波長的細(xì)小光束照射海水樣品，當(dāng)光束遇到顆粒物時會發(fā)生散射，這個過程中偏振態(tài)、偏振度等參數(shù)會發(fā)生變化；對于有熒光效應(yīng)的顆粒物（如藻類），散射過程還會產(chǎn)生熒光。在后向120°同時對散射光進(jìn)行偏振、熒光收集，利用四個偏振通道和一個熒光通道分析散射信號，基于對藻類、泥沙、微塑料的已知信息，可實現(xiàn)對單顆粒的分類和識別。 

偏振熒光儀及散射過程原理圖

團(tuán)隊在“探索一號”科考船上還安裝和使用了表層水采集裝置，該裝置可以便于在科考船實驗室場景下獲取表層海水，這個過程驗證了未來該套裝置在儀器應(yīng)用中的可行性。在對海水樣品的檢測中，使用水質(zhì)多參數(shù)儀對海水水樣多種參數(shù)進(jìn)行測量和保存，可用于輔助后續(xù)的實驗數(shù)據(jù)分析。

 船上使用水質(zhì)多參數(shù)儀和表層水采集裝置

參與此次海試的徐世友表示，“整個航段的海況很好，大家保持了較好的身心狀態(tài)投入工作。在整個工作過程中，船員以及其他科研單位工作者給了我很大的幫助，這也是順利完成本次任務(wù)的有力保障”。

徐世友在“探索一號”甲板上照片

此次工作完成了在該航次的S1、S2和S3處不同深度梯度的水樣采集，并在船上的實驗室內(nèi)完成穆勒顯微鏡的斯托克斯采集、偏振熒光儀的數(shù)據(jù)采集以及水質(zhì)多參數(shù)的測量，完成了該應(yīng)用場景下的使用流程。未來，將繼續(xù)進(jìn)行穆勒圖像采集，完善該儀器在海洋顆粒物探測的工作；充分分析偏振熒光儀的海水?dāng)?shù)據(jù)，對水質(zhì)參數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，使用該儀器實現(xiàn)對顆粒物的分類、探測；繼續(xù)開發(fā)表層水采集裝置在未來的應(yīng)用場景。