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海洋工程研究院廖然团队携自主研发仪器参与海试


  来源: 海洋工程研究院 时间:2023-10-26 编辑:白芷
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海洋工程研究院廖然团队自主研发的水体颗粒物分类探测仪器可实现对海洋水体颗粒物的探测,具有监测海洋水体变化等功能。2023年9月,团队硕士生徐世友参与海南省深海技术创新中心组织的“探索一号”深海深渊科考与装备海试共享航次(TS-36-1航次),开展采样检测等工作。本次海试,团队共计采样检测南海三个点位不同深度17种海水样品,测试仪器在船上的工作状态,为未来产品化做好充足准备。


“探索一号”共享航次的参航人员


海洋是地球生态系统不可或缺的组成部分,河流在流向海洋时会裹挟大量泥沙、海水中的各种藻类参与生态系统和碳循环、海水中还有未完全降解的微塑料等,这都是海洋环境监测中的因素。团队自主研发的穆勒显微镜主要关注样品的偏振参数,其中的CCD相机形成样品的偏振图像,分析光在照射该样品后的偏振参数变化,计算得到样品的穆勒矩阵图像,这种观测方法提高了显微镜能观测到图像的信息维度,有助于实现海洋颗粒物分析和识别。


穆勒显微镜及其原理图


偏振荧光仪是团队自主研发用于水体颗粒物检测的仪器,目前已经做出工程样机。泥沙、微塑料以及不同种类的藻的偏振、荧光性质有所不同,该仪器使用特定波长的细小光束照射海水样品,当光束遇到颗粒物时会发生散射,这个过程中偏振态、偏振度等参数会发生变化;对于有荧光效应的颗粒物(如藻类),散射过程还会产生荧光。在后向120°同时对散射光进行偏振、荧光收集,利用四个偏振通道和一个荧光通道分析散射信号,基于对藻类、泥沙、微塑料的已知信息,可实现对单颗粒的分类和识别。 


偏振荧光仪及散射过程原理图


团队在“探索一号”科考船上还安装和使用了表层水采集装置,该装置可以便于在科考船实验室场景下获取表层海水,这个过程验证了未来该套装置在仪器应用中的可行性。在对海水样品的检测中,使用水质多参数仪对海水水样多种参数进行测量和保存,可用于辅助后续的实验数据分析。


 船上使用水质多参数仪和表层水采集装置


参与此次海试的徐世友表示,“整个航段的海况很好,大家保持了较好的身心状态投入工作。在整个工作过程中,船员以及其他科研单位工作者给了我很大的帮助,这也是顺利完成本次任务的有力保障”。


徐世友在“探索一号”甲板上照片


此次工作完成了在该航次的S1、S2和S3处不同深度梯度的水样采集,并在船上的实验室内完成穆勒显微镜的斯托克斯采集、偏振荧光仪的数据采集以及水质多参数的测量,完成了该应用场景下的使用流程。未来,将继续进行穆勒图像采集,完善该仪器在海洋颗粒物探测的工作;充分分析偏振荧光仪的海水数据,对水质参数进行关联,使用该仪器实现对颗粒物的分类、探测;继续开发表层水采集装置在未来的应用场景。

关键词:水体颗粒物分类探测仪器 海洋监测 偏振荧光仪    浏览量:776

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