时域核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质土壤固体有机质探测

低场时域核磁共振用于土壤润湿性的检测 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。 传统的评价方法包括乙醇滴定法（MED）和水分渗透时间法（WDPT），这两种方法虽然检测快速、易于操作，但也有着不可忽略的弊端。在MED法中：如果不忽略固-液分子相互作用性质的差异的情况，那么土壤/水/空气系统不能直接与土壤/乙醇水溶液/空气系统进行比较，且MED测试结果重复性较差。在WDPT法中：时间维度的选择过于随意，且无特定的物理意义。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可对水泥基材料的水化过程进行分析。时域核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质土壤固体有机质探测

润湿性

自吸：已饱油岩样放入吸水仪中，如果岩石亲水，毛细作用下，水将自动吸入岩石将岩石中的油驱替出来，驱替出的油浮于仪器顶部，体积能够直接读出；如果岩石有亲油能力，则使用饱水岩样，置入油中，倒置读出驱出水量；由于岩石具有非均质性，既亲油又亲水，一般同一岩样重复做吸水驱油和吸油驱水实验；自吸离心法：除自吸外，利用离心机产生离心力将岩心毛管中可流动的液体排除，得到总的可流动毛管体积：水排比=自动吸水量/（自动吸水量+离心吸水（排油）量）；油排比=自动吸油量/（自动吸油量+离心吸油（排水）量）；自吸驱替法：与自吸离心法相似，不同在于将离心机旋转产生的离心力改为将岩心装入岩心夹持器中加压进行驱替；实验步骤：饱油（含束缚水）岩样自吸水，测排油量C，岩心放入夹持器，水驱油测油量D；水驱后（含残余油）自吸油，测排水量A，岩心放入夹持器，油驱水测水量B。油润湿指数=A/（A+B）水润湿指数=C/（C+D） 氢核磁核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质检测系统水泥基材料-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）。

对于水泥中的结晶水，主要来自于水泥水化过程的产生的微晶相氢氧化钙中的羟基信号、钙矾石中的结晶水信号，其T2弛豫时间非常短~10us左右。常规的T1-T2测量方法能够重聚由于化学位移各向异性、潜在的磁场不均匀性以及异核偶极耦合相互作用造成的磁化损失，对于氢氧化钙中同核偶极耦合作用造成的信号损失无能为力，因此常规T1-T2测量方法检测到水泥基材料中的固体信号比较困难。而固体回波可以重聚氢氧化钙中孤立的1/2自旋对产生的同核偶极耦合作用造成的信号损失，因而可以检测到水泥基材料中的固体信号。我们将多固体回波序列用于T1-T2弛豫测量，多固体回波序列(图1)由标准二维弛豫序列结合固体回波组成。目前，该二维脉冲序列测量方法已用于岩芯、矿物等多孔介质材料。我们将二维固体脉冲测量方法应用于水泥样本的研究中，目的是使用低场核磁共振技术获得更完整的水泥材料中的固体信号。

核磁共振由哈佛大学Purcell教授和斯坦福大学Bloch教授在1946 年独自发现现象之后，该项技术在科学研究和工业领域的应用日益广阔。 在水泥基材料、土壤、岩芯等多孔介质研究领域，Brown 和 Fatt 于 1956 年首先研究了多孔介质中水的核磁共振弛豫特征，发现多孔介质中水的弛豫时间远小于其自由状态的体弛豫时间。 根据核磁共振机制，由于多孔介质中水的弛豫时间主要反映的是水的表面弛豫特征，即水与多孔介质孔隙表面之间的相互作用力强弱，液固之间的作用力越强则液体的弛豫时间越短，否则液体的弛豫时间越长。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质低场核磁共振技术主要采用永磁体结构，磁场强度一般在1.0 T以下。

随着种植年限的增长，小峰面积呈现消减的趋势，主峰面积呈现增加的趋势。综合研究区各类型土壤吸持自由水和束缚水比重随转化时间的变化特征可知，总体来讲，耕层土壤吸持自由水的性能降低，吸持束缚水的性能提高，土壤吸持水分的有效性下降。这可能是由于大棚土壤耕作次数较少，且多为浅耕，肥料多为表施，灌水次数多，土壤长期保持湿润状态，使得土壤非水稳性团粒结构遭受破坏，通透性变差；无降水、高蒸发量的环境条件导致盐分上升累积，造成土壤板结退化，继而降低了耕层土壤水分的吸持性能。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质低场核磁共振技术主要采用永磁体结构，主要采集被检测样品的弛豫信息。时域核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质土壤固体有机质探测

水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于研究非常规岩芯中液体驱替对岩芯的影响检测分析。时域核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质土壤固体有机质探测

核磁共振弛豫理论应用在70年代极先被引入土壤研究领域，用于测量土壤样品中的水含量，之后随着技术理论的越来越成熟，应用范围越来越广，如泥煤样品中水的表征、水与土壤的相互作用、有机物与土壤的相互作用等。而对于土壤孔隙特征的表征应用则开始于90年代，从极初的辅助定性分析，到精确定量表征，从精度要求不高的大尺寸孔隙表征，到纳米级孔隙的分布研究，从单一的表征孔隙，到研究土壤中溶质变化、土壤中有机质和陶土膨胀对孔隙影响的系统研究，与土壤科学研究领域传统方法相比，低场时域核磁共振技术正以其独特的技术先进性，成为土壤科学研究领域越来越重要的研究手段和方法。时域核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质土壤固体有机质探测