时域核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质的应用

(1) 为了解水稻土转变为设施蔬菜地后土壤水分的相态变化，该研究在田间土壤调查的基础上，结合低场核磁测氢 技术，评价了田间状态的水稻土和不同转化年限设施蔬菜地土壤水分的相态分布情况。结果表明：随着转化时间的延长， 耕层土壤大孔隙吸持的自由水比重下降，土壤小孔隙吸持的束缚水比重上升，犁底层土壤水分的相态分布却无明显变化， 土壤水分吸持性能在转化时间序列上呈现下降的趋势，但长期施用有机肥可以优化耕层质量，提升土壤大孔隙吸持自由水的能力，改善土壤水分供释性能；水稻土转化为设施蔬菜地土壤 2 a 后，出现新犁底层，使得原有的耕层土壤变薄，土 壤水分吸持性能下降。核磁共振作为一种新的技术手段，可以实现实时、快速、准确地检测土壤水分的相态变化，可为 设施农业的可持续管理提供新的技术支持。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振弛豫分析技术是核磁共振技术的一个分支被应用在各个行业。时域核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质的应用

水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质核磁共振弛豫信号 T1弛豫信号 纵向弛豫时间T1：当射频脉冲撤销后。平行于外加磁场B0方向。宏观磁矩由0恢复到M0的时间 与样品中原子核所在的分子环境以及外加磁场强度有关； 磁场越高。宏观磁矩越大。T1信号越强。 主要测量脉冲：IR、SR脉冲 T2弛豫信号 横向弛豫时间T2：当射频脉冲撤销后。垂直于外加磁场B0方向。宏观磁矩由M0恢复到0的时间； 与样品中原子核的分子运动以及外加磁场强度有关； 分子运动越剧烈。 T2越长，反之T2就短； 磁场均匀性越好。分子运动一致性越高。信号衰减越缓慢； 磁场越高。宏观磁矩越大。T2信号越强。 主要测量脉冲：FID、CPMG。衍生的脉冲Solidecho等 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。麦格迈水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质检测服务非常规岩芯分析仪与石油岩芯领域国际科研机构合作，标准的非常规岩芯分析流程，全力的技术支持。

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。

低场时域核磁共振技术用于水分在土壤中的运动机制研究： 土壤是一种具有复杂成分的多孔介质系统，包括粘土（伊利石、高岭石、蒙脱石等）、有机质（腐殖酸、酯等）等，其在吸水后，由于部分成分发生相态变化、各个成分之间的相互作用等，致使其水分先进入相对较大的孔隙，而进入微孔则是一个比较长的过程，这与具有稳定结构的多孔介质中水分的运动机制相反（典型多孔介质极先吸水的是微孔），这种现象可通过低场时域核磁共振技术持续检测土壤样品中的水分的弛豫时间明显的观察到。 从T2反演谱图上可以看出，随着时间的推移，大孔中的水（约1000ms）的含量逐渐减少（谱峰面积逐渐减小），小孔中的水（约2.5ms）逐渐增加（谱峰面积逐渐增大）。同时，随着时间的推移，所有谱峰的位置逐渐左移，这说明，水分与土壤中的部分成分发生作用，使土壤的孔径大小发生变化，重新分布。 MAGMED-Soil-2260磁共振土壤分析仪，能够精确、全力的采集土壤样品中所有孔径对应的弛豫时间信号，优化的软硬件配置，满足长时间在线测量要求，重复性好，为土壤中的水分运动机制研究提供一种精确、快速、方便的分析途径。核磁共振磁场的温度稳定性限制了磁体的使用环境。永磁体的磁场强度主要受限于磁体材料。

孔径分布：岩石的孔隙分类一般按孔隙的等效毛细管半径划分：

1）超毛细管孔隙：流体重力作用下可自由流动（大裂缝、溶洞、未胶结或胶结疏松的砂岩）【孔隙直径>0.5mm；裂缝宽度>0.25mm】

2）毛细管孔隙：流体在外力作用下可自由流动（一般砂岩）【孔隙直径[0.2μm,0.5mm]；裂缝宽度[0.1μm,0.25mm]】

3）微毛细管孔隙：流体在自然压差下无法流动（泥岩）【孔隙直径<0.2μm；裂缝宽度<0.1μm】孔隙大小分布曲线及孔隙大小累积分布曲线： 江苏麦格瑞电子科技有限公司积极探索磁共振应用创新。时域核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质的应用

多孔介质具有高渗透性和良好的力学性能。时域核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质的应用

(1)    相比其他年限大棚耕层土壤，8 a大棚土壤吸持自由水比重高，吸持束缚水的比重低，在转化时间序列上，呈现出了相反的变化趋势。本文认为这可能与有机肥的施用有关，施肥量调查结果显示：2、6、8 a大棚土壤有机肥的年均施用量分别为 46.5、36、144 t/hm2，8 a大棚的有机肥年均施用量高，分别是 2、6 a的 3.1 和 4 倍，有机肥的高投入保证了好的耕层质量，提高了土壤中自由水的比重，提升了土壤大孔隙的持水能力，有利于蔬菜作物对土壤水分的吸收利用，已有的研究也证实了这一说法。有研究表明，长期施用有机肥增加了土壤大孔隙的数量，拓宽了孔隙分布范围，进而提高了土壤水分的吸持性能和供释能有研究指出，田间持水量状态的土壤每提高 1%的土壤有机质含量可以增加 1.5%的土壤水分。时域核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质的应用