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。核磁共振检测技术特点:测量目标原子核的独一性。麦格瑞水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质水泥基材料配方选择
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。 低场时域核磁共振法通过直接测量土壤样品中的水分的弛豫时间信息,能够有效表征水分在土壤样品中的分布,通过对弛豫时间的分析,从而对土壤样品的润湿性进行评价。同时,其无损、非侵入的检测过程,可对同一样品进行重复检测。 MAGMED-Soil-2260磁共振土壤分析仪,以其优化的场强、探头系统等硬件配置,功能强大的软件分析系统,可为广大科研工作者提供一种高效、快捷、精确的土壤润湿性评价分析途径。低场磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质分析系统水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可对混泥土的耐久性进行分析。
计算机断层扫描成像技术(CT):根据CT技术扫描岩芯样品得到的断面图像进行高精度微米纳米尺度上的计算机三维建模,建立页岩的孔隙几何、矿物分布、吼道分布、渗透率、流体渗流通道等属性模型,被称为数字岩芯技术。受限于样品规格、图像识别分辨率、复杂算法,以及且数据处理耗时耗力。
岩芯核磁共振检测:低场核磁共振(NMR)方法以测试样品规格多样(块样,柱样,全直径岩芯均可)、测试速度快、获取岩芯物性信息丰富、对样品无损害等优势在砂岩、煤岩、碳酸盐岩、致密砂岩、页岩等油气资源勘探开发领域得到了***的发展和应用。低场核磁共振技术已被广泛应用于储层实验评价研究的各个方面,如孔隙度、孔径分布、核磁渗透率、孔隙结构、润湿性、气水相互作用、束缚流体与可动流体识别、油气水识别、伪毛细管压力曲线转换、残余油分布、流体可视化研究、甲烷等温吸附曲线、高温高压驱替等等。
对常规水稻土和不同转化年限设施蔬菜地犁底层土壤进行即时扫描得到的 T2谱线可知,耕层土壤小峰横向弛豫时间集中分布在 3~2000 ms,犁底层土壤小峰横向弛豫时间的集中分布在6~100 ms,耕层土壤分布范围明显大于犁底层土壤,说明耕层土壤吸持自由水的能力明显大于犁底层土壤,即耕层土壤吸持水分的有效性更强。水稻土转化为大棚蔬菜地土壤2 a后即出现了新犁底层,使得原有的犁底层位置上移,耕层空间压缩。]认为长期的复耕压实和黏粒淀积是产生新犁底层的主要原因。由于犁底层结构致密,会严重妨碍空气和水分的运动,进而会对作物根系的延伸以及对土壤水分的吸收产生很大的影响。土壤和岩芯在多孔介质中起到支撑和稳定作用。
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。低场核磁共振技术对仪器环境要求不高,具有操作简单快捷、检测速度快、对人体无辐射。低场磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质分析系统
多孔介质的研究有助于优化工程设计和降低工程成本。麦格瑞水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质水泥基材料配方选择
岩石中流体的扩散受到周围固体介质的限制,是一种受限扩散,其扩散系数、弛豫时间与岩石孔隙结构和表面性质有很大的关系,岩心流体中自旋核磁矩弛豫与扩散机理,对深入了解低渗透岩石孔隙结构和渗流特征有很大帮助.同时,岩心中表面润湿性与核磁共振参数的关系是润湿性研究的基础。岩心中弛豫时间测量基本的规律是:与孔壁表面接触越紧密,流体的弛豫时间越短.由于分子无规则热运动引起分子与孔壁的碰撞进而产生表面弛豫作用,孔径中的扩散和弛豫时间有非常紧密地联系.麦格瑞水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质水泥基材料配方选择
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