纵向弛豫(T1)和横向弛豫(T2)是由质子之间的磁相互作用引起的。从原子的角度来看,当一个进动的质子系统将能量传递给周围环境时,弛豫就发生了。供体质子弛豫到它的低能态,在低能态中质子沿着B0的方向进动。同样的转移也有助于T2弛豫。此外,消相有助于T2松弛,而不涉及向周围环境转移能量。因此,横向弛豫总是比纵向弛豫快;因此,T2总是小于等于T1。·对于固体中的质子,T2比T1小得多。·对于流体中的质子:(1)当流体处于均匀静磁场时,T1近似等于T2。(2)当流体处于梯度磁场并采用CPMG测量过程时,T2小于T1,其差异主要受磁场梯度、回波间距和流体扩散率的控制。当润湿流体填充多孔介质(如岩石)时,T1和T2都急剧减小,并且弛豫机制不同于固体或流体中的质子。江苏麦格瑞电子科技有限公司秉承“诚信、严谨、创新、感恩”的企业价值观。高精度NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质系统原理
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。高精度NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质系统原理水泥基材料-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。
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。
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。非常规岩芯磁共振分析仪特有T1-T2二维脉冲,可区分样品中不同的含氢组分,如水、油、气、油母沥青等。
(1) 土壤水作为水资源的一个重要组成部分,是一切陆生植物赖以生存的基础,同时也是溶质和热量在土壤中传输的主要载体。所以,土壤水的数量和相态分布极大 地影响着土壤中其他环境因子,进而影响植物和土壤生物的生存状况[1]。在中国长江中下游地区,城市化的快速扩张使得分布在城郊的肥沃老蔬菜地被迫转化为城市用地。为满足人们对蔬菜产品日益增加的需求,城郊原有的水稻田转成新蔬菜地。水稻田转成设施菜地后,耕作方式由季性水-旱轮作转变为常年旱耕,常年大强度的 耕作和施肥以及无降水、高蒸发量的环境条件致使土壤环境在短时间内发生剧烈变化:土壤水的数量和形态迅速改变,盐分表聚现象频现,土壤板结退化严重。因此,研究水稻田转化为设施菜地后土壤持水性能的演变,尤其是土壤水分的相态分布的演变,对实现设施菜地土壤可持续管理具有重要意义。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于非常规岩芯的产油产气过程模拟等检测分析。高精度NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质系统原理
核磁共振弛豫分析技术则根据物体内部不同物质的弛豫特性实现物质组分的鉴别和定量分析。高精度NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质系统原理
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。高精度NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质系统原理
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