低场磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质有效孔隙度检测

土壤中的水分传输机制与土壤污染 水分进入土壤后，将立即渗透至水分不受约束的区域，如不受约束的有机质中，形成凝胶相，不受约束矿物颗粒（粘土）的微孔中，颗粒与颗粒之间的孔隙中（中孔、大孔/毛细孔中），这一过程很短。然而随着水分的进入，土壤的组分单元将与水分产生相互作用，如水分渗透进有机质与矿物颗粒的结合界面，从而阻断之间的氢键连接、离子键连接、共价键连接等，甚至还伴随着水解作用的产生，随着这些约束的破坏，其产物如分离出的有机质和矿物颗粒进一步吸水，从而极终达到水分传输分布的平衡状态，当如土壤失水干燥时，上述过程使可逆的，伴随着凝胶相失水坍塌、有机质与矿物质在界面作用下，重新分型聚集，封闭微孔等。这一微孔打开/封闭的过程，将极有可能使污染物在土壤中聚集，从而形成土壤污染。核磁共振是指静磁场中的自旋原子核在另一交变磁场中自旋能级发生塞曼分裂，共振吸收某一频率的。低场磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质有效孔隙度检测

土壤润湿性（wettability）对土壤的性能参数之一，其表现为快速吸水，持水能力强。土壤的憎水性（repellency）是指土壤具有较差的润湿性，其表现为植物生长缓慢、表面多尘、因缺少图聚核而结构一致，这种现象增加了地下水污染的可能性。土壤憎水性的成因包括：自然发生的、因火灾或污染产生等。污染引起的土壤憎水性通常是由于土壤长期暴露在液相或气相的石油烃中。因此对于土壤润湿性的评价非常重要。 低场时域核磁共振法通过直接测量土壤样品中的水分的弛豫时间信息，能够有效表征水分在土壤样品中的分布，通过对弛豫时间的分析，从而对土壤样品的润湿性进行评价。同时，其无损、非侵入的检测过程，可对同一样品进行重复检测。 MAGMED-Soil-2260磁共振土壤分析仪，以其优化的场强、探头系统等硬件配置，功能强大的软件分析系统，可为广大科研工作者提供一种高效、快捷、精确的土壤润湿性评价分析途径。核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质系统介绍水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于对土壤等多孔介质的孔隙度、孔隙大小分布的测量分析。

水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质核磁共振检测技术特点 测量目标原子核的特一性 由于不同的原子核在相同的磁场强度下。有不同的进动频率。所以我们在测量某一原子核的信号时。不会受到其他原子核的干扰。如在测量1H原子核时不会收到19F原子核的干扰。反之亦然。 通过T1、 T2的测量，实现不同样品的组分分析。 弛豫时间T1、 T2由样品性质决定。包括样品中原子核所处物理化学环境、细胞环境、样品中原子核数目、样品的相态等。因此，分析样品中目标原子核的T1、 T2值。可实现研究样品的物理和化学性质。 优点： 直接测量，无需任何处理。 样品无损伤分析，可进行重复测量。 环保、无毒、无任何副作用。 低场核磁共振是一种正在兴起的快速无损检测技术。具有测试速度快。灵敏度高、无损、绿色等优点。已广阔应用在食品品质控制、非酒精性脂肪肝等代谢疾病、石油勘探、水泥水化过程分析、水泥基材料不同配方选择、土壤水分物性及孔隙物性研究、土壤固体有机质探测、非常规岩芯总体孔隙度及有效孔隙度检测、油水气饱等水泥基材料、土壤、岩芯等多孔介质领域。

油对T2分布的影响随孔隙中流体的不同而不同。水和轻质油图4.6(上)为水和轻质油充填水湿地层的体积模型。模型中各组分之间的明显边界并不意味着对应的衰变谱之间的明显边界。如果用较短的TE和较长的TW来测量回波序列，那么水将具有较宽的T2分布，而轻质油则倾向于在单个T2值附近显示更窄的分布水与轻质油的扩散系数差异不大;因此，两种流体之间的D对比不会很明显。轻质油和孔隙水的T1值差异很大;因此，两种液体之间的T1对比将被检测到。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于可动与不可动（固体）有机质随温度和压力的变化分析。

低场时域核磁共振技术用于土壤中的孔隙分布研究 土壤作为一种非稳态多孔介质，其在吸水过程中，孔隙状态发生变化，并形成新的孔隙分布状态。通常对土壤等多孔介质中的孔隙定性分为3大类：微孔（micropores）、中孔（mesopores）、大孔（macropores）。当孔隙中填充水时，由于水中的氢原子核在不同尺寸的孔隙中，受到的束缚强度不同。基于低场时域核磁共振技术原理，当氢原子在静磁场中，受静磁场作用，定向排列，形成宏观磁矩，被一特定交变磁场激发后，吸收能量，使宏观磁矩发生偏转（90°、180°等），当交变磁场撤除后，受静磁场作用，宏观此举恢复到初始状态，这一过程即共振。其中横向弛豫时间T2是描述氢原子核弛豫快慢的特征参数，其大小反应了氢原子核所处的环境，即束缚的越强烈，弛豫越快，T2越小。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于土壤孔隙物性研究（孔隙变化及微观结构分析）。核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质系统介绍

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两种二维核磁共振方法的测量结果中较明显的差异在于峰D的位置处的信号强度。从图中可以看出相比于使用常规T1-T2测量方法的结果，使用solidechoT1-T2测量方法可以得到更多的核磁共振信号。由于固体回波可以重聚氢氧化钙固体中存在的同核偶极耦合，可以认为峰D位置的是水泥水化过程中生成的固体产物的信号，通过进一步验证，得出峰D主要为钙矾石中结晶水的信号。另外，整体看峰C和峰D所在的区域，solidechoT1-T2测量方法测得的信号强度比常规T1-T2测量方法测得的信号强度高出31%，主要增强了峰D位置处的信号。综上所述，solidechoT1-T2测量方法可以获得更加完整的固体信号，对利用低场核磁共振技术开展水泥水化过程中的固体产物如氢氧化钙的定量研究具有重要意义。低场磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质有效孔隙度检测