時域磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)土壤固體有機質(zhì)探測

由飽水與離心狀態(tài)下的核磁共振T2譜可以看出，束縛水主要集中在小孔隙空間或者極少部分的大孔隙中，這是由于孔隙結構的非均質(zhì)性對由靜電力和毛管作用引起的束縛水的形成有很大影響，對于較大孔隙中的束縛水，主要是由于孔隙的形狀不規(guī)則而在孔隙的死角處形成束縛水。定量地區(qū)分吸附孔和滲流孔對于儲層巖石的評價具有重要意義。吸附孔是指在離心力作用下，此流體不能被排出的孔隙，而滲流孔是指水可以在其中自由流動或者在一定的壓力下水容易離心出來的孔隙。水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)核磁共振檢測技術特點： 測量目標原子核的特一性。時域磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)土壤固體有機質(zhì)探測

基于低場時域核磁共振技術的土壤潤濕性評價標準探索 土壤的潤濕性其本質(zhì)機制是水分進入土壤后所發(fā)生的一系列化學反應。水分進入土壤后，其有兩個進程，first個為快速吸收，這主要是由于干燥的有機物吸水、膨脹，形成凝膠，并產(chǎn)生微孔；第二個進程主要體現(xiàn)在具有憎水性的土壤中，即土壤顆粒表面的憎水性有機物覆層與載體-土壤顆粒之間的連接，因水分的滲透作用而發(fā)生破壞，該過程伴隨少量的吸水量，且持續(xù)時間較長。基于低場時域磁共振技術，通過測量土壤樣品中的水分的橫向弛豫時間及其分布發(fā)現(xiàn)：當憎水性土壤暴露在水分中足夠長的時間，其與同類型的潤濕性能優(yōu)異的土壤將達到相同或相似的水分分布平衡狀態(tài)?；诖耍蛨鰰r域核磁共振技術，為評價土壤的潤濕性提供了一條可行的途徑：通過計算土壤樣品的加權平均T2橫向弛豫時間T2gm，即當土壤樣品暴露于水中足夠長的時間后，其T2gm持續(xù)降低，并在3周后，降低一個數(shù)量級，則說明該土壤為憎水性土壤，潤濕性能較差。 磁共振土壤分析儀，采用優(yōu)化的磁場強度、探頭系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)等硬件配置，功能強大的軟件分析系統(tǒng)，可對土壤樣品進行長時間在線精確測量，可為土壤潤濕性評價分析提供一種高效、快捷、精確分析途徑。時域核磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)的應用水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)磁共振分析儀可對水泥基材料的水分含量和水分分布進行研究。

(1) 土壤水作為水資源的一個重要組成部分，是一切陸生植物賴以生存的基礎，同時也是溶質(zhì)和熱量在土壤中傳輸?shù)闹饕d體。所以，土壤水的數(shù)量和相態(tài)分布極大 地影響著土壤中其他環(huán)境因子，進而影響植物和土壤生物的生存狀況[1]。在中國長江中下游地區(qū)，城市化的快速擴張使得分布在城郊的肥沃老蔬菜地被迫轉(zhuǎn)化為城市用地。為滿足人們對蔬菜產(chǎn)品日益增加的需求，城郊原有的水稻田轉(zhuǎn)成新蔬菜地。水稻田轉(zhuǎn)成設施菜地后，耕作方式由季性水-旱輪作轉(zhuǎn)變?yōu)槌Ｄ旰蹈Ｄ甏?span style="color:#f00;">強度的 耕作和施肥以及無降水、高蒸發(fā)量的環(huán)境條件致使土壤環(huán)境在短時間內(nèi)發(fā)生劇烈變化：土壤水的數(shù)量和形態(tài)迅速改變，鹽分表聚現(xiàn)象頻現(xiàn)，土壤板結退化嚴重。因此，研究水稻田轉(zhuǎn)化為設施菜地后土壤持水性能的演變，尤其是土壤水分的相態(tài)分布的演變，對實現(xiàn)設施菜地土壤可持續(xù)管理具有重要意義。

核磁共振由哈佛大學Purcell教授和斯坦福大學Bloch教授在1946 年獨自發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象之后，該項技術在科學研究和工業(yè)領域的應用日益廣闊。 在水泥基材料、土壤、巖芯等多孔介質(zhì)研究領域，Brown 和 Fatt 于 1956 年首先研究了多孔介質(zhì)中水的核磁共振弛豫特征，發(fā)現(xiàn)多孔介質(zhì)中水的弛豫時間遠小于其自由狀態(tài)的體弛豫時間。 根據(jù)核磁共振機制，由于多孔介質(zhì)中水的弛豫時間主要反映的是水的表面弛豫特征，即水與多孔介質(zhì)孔隙表面之間的相互作用力強弱，液固之間的作用力越強則液體的弛豫時間越短，否則液體的弛豫時間越長。多孔介質(zhì)的研究有助于優(yōu)化工程設計和降低工程成本。

低場時域核磁共振技術是一種正在興起的快速、無損的檢測技術。具有無侵入。無損。測試速度快。靈敏度高。不需要對樣品進行特殊預處理等優(yōu)點。主要通過測量在靜態(tài)磁場中的不同物理、化學、生物環(huán)境下的氫原子核的共振信號——時域信號。進而獲得研究者所需要的樣品的物理化學信息。所測得的整體弛豫時間的幅值與樣品中所有含氫物質(zhì)總量成線性關系。通過與定量標樣（已知體積）的弛豫時間幅值比對?？色@得樣品中含水率信息、滲流及滲透率信息。水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)磁共振分析儀可用于非常規(guī)巖芯的產(chǎn)油產(chǎn)氣過程模擬等檢測分析。低場磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)檢測

水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)低場核磁共振技術主要采用永磁體結構，磁場強度一般在1.0 T以下。時域磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)土壤固體有機質(zhì)探測

對于水泥中的結晶水，主要來自于水泥水化過程的產(chǎn)生的微晶相氫氧化鈣中的羥基信號、鈣礬石中的結晶水信號，其T2弛豫時間非常短~10us左右。常規(guī)的T1-T2測量方法能夠重聚由于化學位移各向異性、潛在的磁場不均勻性以及異核偶極耦合相互作用造成的磁化損失，對于氫氧化鈣中同核偶極耦合作用造成的信號損失無能為力，因此常規(guī)T1-T2測量方法檢測到水泥基材料中的固體信號比較困難。而固體回波可以重聚氫氧化鈣中孤立的1/2自旋對產(chǎn)生的同核偶極耦合作用造成的信號損失，因而可以檢測到水泥基材料中的固體信號。我們將多固體回波序列用于T1-T2弛豫測量，多固體回波序列(圖1)由標準二維弛豫序列結合固體回波組成。目前，該二維脈沖序列測量方法已用于巖芯、礦物等多孔介質(zhì)材料。我們將二維固體脈沖測量方法應用于水泥樣本的研究中，目的是使用低場核磁共振技術獲得更完整的水泥材料中的固體信號。時域磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)土壤固體有機質(zhì)探測