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全球热点！中大学子破解粘性细颗粒絮团三维结构观测的难题

来源：中国科学报    时间：2023-05-21 21:27:08

河口海岸带普遍存在的粘性细颗粒物在运动过程中极易发生碰撞并形成形态各异的絮团，直接影响河口海岸水体的水质及沉积环境。5月21日，记者从中山大学海洋科学学院获悉，该院5名本科生组成的科研团队打破常规，破解了粘性细颗粒絮团三维结构观测的难题。

据介绍，他们将对粘性细颗粒物的观测角度从二维“进阶”到三维，并设计出实验观测装置，获得大量有效絮团的三维属性数据，为更好地解决诸如河道整治与维护、水库与港口航道淤积、水体生态环境的保护与治理以及滩涂的发育等问题提供新视角。

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(资料图片)

絮凝三维沉降观测装置示意图。研究团队 供图

2022年11月，该项目的相关初步成果参加了中山大学“海纳百川”模拟国际学术论坛，并获最佳展板奖。同年12月，参加中山大学第十六届“赢在中大”创新创业大赛以第二名的成绩通过复赛，今年3月，在中山大学第十六届“赢在中大”创新创业大赛决赛中脱颖而出，被推荐参加第十七届“挑战杯”广东大学生课外学术科技作品竞赛复赛。

2021年底起，中山大学海洋科学学院的5名本科生组成科研团队，基于过去对河口海岸带粘性细颗粒的观测和研究，计划从空间三维角度观测形态各异、变化万千的细颗粒絮团的发育、沉降和生消过程，以便为准确地分析细颗粒物质对水体质量和生态系统的影响提供基础数据。基于这一思路，科研项目《细颗粒泥沙絮团的三维结构实验研究》应运而生。

该项目聚焦发生在湍流剪切运动过程中的河口细颗粒泥沙絮团更高维度和精度的实际观测。在团队指导老师叶雷平和任杰的带领和指导下，相关的科研工作有序推进，从项目的理论储备和实验设计，到装置制作，再到数据采集和分析算法创建等，均由团队成员协力合作完成。经过一年多的不懈努力，该成果已从初步设想达到了实践破题。

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河口水体中普遍存在细颗粒絮凝作用。研究团队 供图

“国内外针对三维真实絮团的直接测量和观测研究尚处于起步阶段，低成本的实时观测装置及仪器更是鲜见，本团队设计的实验装置及重建算法，在国内外暂无其他相关成果发表，属于国内首创。”团队成员介绍。对团队成员来说，成功研发观测装置只是他们要克服的困难之一。

该团队自主设计研发了一套三维沉降观测装置，用于完成三维观测实验，并获取了大量有效数据，通过自己编写的三维重建程序，目前已经成功完成了一批絮团数据的三维重建，并且该装置已在申请实用新型专利。此外，团队开发的三维重建算法和GUI（图形用户界面），针对海洋科学等专业领域，可完成细颗粒物质的三维形态重建和沉降过程观测，实现海量图像处理，动态演示絮团沉降过程，估算絮团多种属性参数。

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