低场核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质系统应用领域

对水稻田转化为设施菜地土壤质量的演变按研究侧重点不同大致分为3个方面：土壤物理性质、土壤化学性质和土壤生物学性质演变。在土壤化学和生物学性质的演变研究方面，对水稻田转化后的设施菜地土壤研究发现土壤盐渍化、酸化、养分累积、微生物活性降低等现象频现。近年来，随着核磁共振技术的不断发展，研究者结合先进的核磁扫描和成像技术，实现了低场核磁测氢技术在农业领域、生命科学领域、石油/多孔介质领域、食品/药品领域、高分子材料领域、轻工纺织领域的应用。一方面，由于低场核磁具备场强低（<0.5T）、磁场稳定、均匀性好等优势，对Fe2+、Fe3+、Mn6+等含量较高的土壤磁化作用较小，从而可以检出土壤含水率。另外，由于低场核磁探测设备具有体积小、质量轻、易携带等特点，可以实时、动态、快速、准确地监测田间土壤水分相态的变化，这对于研究农田水分变化规律以及分析和计算农田灌溉用水量具有重要意义。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可对水泥基材料不同配方选择进行研究。低场核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质系统应用领域

润湿性：存在两种非混相流体时，其中某一相流体沿固体表面延展或附着的倾向性。衡量标准：1）接触角：0-完全润湿；<90-润湿好；>90-润湿不好，=180-完全不润湿2）附着功：单位面积固-液界面在第三相（一般为空气）中拉开所做的功接触角越小，附着功越大润湿反转现象：固体表面+活性剂改变水油润湿性（砂岩采油提高采收率）润湿滞后现象：一相驱替另一相过程中出现的润湿现象，分为静润湿滞后、动润湿滞后（接触角-前进角、后退角）测量方法：1）直接法：接触角法2）吊板法：界面张力3）间接法：自吸或自吸离心法TD-NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质液体饱和度检测低场核磁共振弛豫分析仪软件用在计算机上的上位机部分，实现向仪器通信发送控制指令。

MAG-MED核磁共振分析仪通过弛豫时间长短的测量能够有效区分样品中不同水分含量及比例、样品中孔径大小的分布及孔隙变化信息。 土壤、冻土、岩石材料中的自由水、束缚水、不同相态水。由于水分子中的氢原子核运动能力差异：束缚水相对自由水其氢原子核运动受到束缚强。固态水（冰）相较液态水其氢原子核运动受到的束缚强。所以其弛豫时间存在差异。束缚强的氢原子核弛豫时间短。运动相对自由的氢原子核弛豫长。同理。小孔中水分的氢原子核运动束缚强。弛豫时间短；而大孔中水分的氢原子核运动相对自由。弛豫时间长。

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。多孔介质的研究有助于提高工程结构的稳定性和耐久性。

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。非常规岩芯磁共振分析仪可测0.02毫升水样，误差±0.5%，并可对气体，如甲烷等，可直接测量。时域磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质孔隙度检测

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修复研究。低场核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质系统应用领域

(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。低场核磁共振水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质系统应用领域