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。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于探测和研究多孔样品中的固体有机质。麦格瑞水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用领域
相比于经典的土壤水分测量方法,基于低场核磁的土壤水分相态分布探测技术具有操作步骤简单、测试过程便捷、成本投入较低的优势。另外,它还有专门使用的土壤水分测量软件,实现了参数设置、定标、测量、数据上传、查询过程的一体化,可以直接将测试结果实时传输到电脑终端,结合自动灌溉系统,实现了设施菜地土壤管理的科学化和自动化。另外,由于核磁共振测氢技术可以很好地区分不与固体颗粒或溶剂相互作用的自由水和结晶水,以及物理化学键结合的结合水或不易移动水,并且可以通过横向弛豫特征峰面积与土壤含水率之间的线性关系推算出土壤含水量,从而可为土壤水分相态分布的检出提供新的技术支持。氢核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质无损检测水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可对混泥土水化养护进行分析。
由饱水与离心状态下的核磁共振T2谱可以看出,束缚水主要集中在小孔隙空间或者极少部分的大孔隙中,这是由于孔隙结构的非均质性对由静电力和毛管作用引起的束缚水的形成有很大影响,对于较大孔隙中的束缚水,主要是由于孔隙的形状不规则而在孔隙的死角处形成束缚水。定量地区分吸附孔和渗流孔对于储层岩石的评价具有重要意义。吸附孔是指在离心力作用下,此流体不能被排出的孔隙,而渗流孔是指水可以在其中自由流动或者在一定的压力下水容易离心出来的孔隙。
粘土结合水、毛细管结合水和可动水具有不同的孔隙大小和位置。烃类流体在孔隙空间中的位置与盐水不同,通常占据较大的孔隙。它们在粘度和扩散系数上也与卤水不同。核磁共振测井利用这些差异来表征孔隙空间中的流体。图1.13定性地表示了岩石孔隙中不同流体的核磁共振性质。一般来说,结合流体的T1和T2时间都很短,扩散速度也很慢(小D),这是由于分子在小孔隙中的运动受到限制。游离水通常具有中等的T1、T2和D值。碳氢化合物,如天然气、轻质油、中粘度油和重油,也有非常不同的核磁共振特征。天然气表现出很长的T1时间,但很短的T2时间和单指数型弛豫衰减。油的核磁共振特性变化很大,很大程度上取决于油的粘度。较轻的油具有高度的扩散,具有较长的T1和T2时间,并且通常表现为单指数衰减。随着黏度的增加和碳氢化合物混合物变得更加复杂,扩散减少,就像T1和T2时间一样,弛豫伴随着越来越复杂的多指数衰减。基于孔隙流体信号的独特核磁共振特征,已经开发出应用程序来识别并在某些情况下量化存在的碳氢化合物类型。土壤和岩芯的物理和化学性质影响多孔介质的性能。
低场时域核磁共振技术(弛豫时间理论)以其无损、无侵入、检测时间短、可检测至更加微观的维度等特点,在土壤分析领域的应用越来越被科研工作者关注,尤其在土壤孔隙表征方面,包括孔径大小测量、孔径分布分析等。与X-Ray计算机断层扫描技术(X-Ray Computed tomography)相比,低场时域核磁共振技术检测更快,可对土壤中的纳米级孔隙进行定量分析,可用于研究土壤不同系统中的水动力学研究,如陶土/水系统、有机物/水系统等。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。低场核磁共振弛豫分析仪软件是整个仪器的灵魂。主要完成射频脉冲发射和信号检测的控制。麦格迈水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质仪器供应商
水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质弛豫分析技术可获得物质中与分子动力学特性相关的弛豫信号。麦格瑞水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用领域
核磁共振技术在水泥基材料中得到了广阔地应用,该技术在水泥基材料中的应用主要包括三大类: 水泥水化进展表征、水泥浆体孔结构演化表征和水泥化学相关信息表征。运用低场核磁共振技术测试水泥的水化进程,该技术可在不破坏样品的前提下,利用水分子中质子的弛豫特性研究水泥基材料中水的含量及其分布的变化,具有快速、连续和无损的优势。随着水化反应的进行,水的状态从自由水向化学结合水、物理吸附水和孔隙水转变。核磁共振技就是通过探测不同结合状态的水分子中的质子信号来研究水化过程。麦格瑞水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用领域
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