悬浮体系粒子光散射过程中的偏振信息对散射体的形态、结构、折射率、粒径等散射体的固有属性敏感。因此,基于偏振光散射的颗粒物识别技术在大气监测、海洋生物监测、生物细胞检测等领域有诸多的应用。本论文关注的科学问题是复杂形态的颗粒物在线悬浮体系下任意取向的散射过程及其表征指标提取,以及理论模拟预测结果与实测信号分析的结合。论文的主要工作分为模拟和实验两部分。在模拟上,论文工作包括新的偏振散射形态模型仿真计算方法的建立,以及基于此理论计算工具所提取的颗粒物形态特征识别的偏振指标分析结果。此部分论文主要贡献在于建立了基于DDA算法的NMDDA计算方法,其速度性能上远超于现有的的DDSCAT。实现了多种复杂形态颗粒物、任意颗粒物取向、全空间偏振指标与散射矩阵的立体分布的输出等功能。在对复杂形态颗粒物的模拟上,论文演示了各类形态在特定散射角度下的平均散射矩阵,并分析散射体的属性对这些矩阵元的影响,讨论了合理的表征散射体形态特征的偏振指标可行性,展示了分形颗粒物建模的重要性。论文工作同时开展了实验验证和现场实测部分,论文采用的数据来源于2017年冬季至2018年春季研究组在北京中国环境科学院源排放污染物实测所采集到的数据。它们包括三种不同的燃烧产生的颗粒物,分别是玉米秸秆、干草和燃煤的燃烧产物。论文重点分析了前期研究工作中的两个关键偏振指标,不仅从实测上验证了基于偏振散射在线测量区分三类源污染物的能力,同时首次演示了根据NMDDA算法中对不同源颗粒物的建模仿真效果。