论文总字数：23383字

摘 要

对柴油污染土油水含量测试技术研究对于提高工业污染场地的修复水平具有重要理论意义和应用前景。本文采用核磁共振技术对柴油污染土测试分析，以得到不同饱和度和不同制样参数下土样的孔隙结构变化以及油和水在孔隙中的分布特征。与传统方法相比，这种方法更快速、无损。

本文采用粉土作为试验用土，在室内制备8组不同参数的土样，然后对这8组土样进行核磁共振分析测试。对试验结果分析讨论，取得了以下研究成果：

⑴当粉土中只存在水或柴油时，水更多分布在小半径孔隙中，而柴油更多分布在大半径孔隙中；并且使土壤饱和时，柴油的最佳孔隙半径大于水的最佳孔隙半径。

⑵当粉土中同时存在柴油和水时，流体（水和柴油的混合）分布在小半径土壤孔隙中的量比在大半径土壤孔隙中的少；流体（水和柴油的混合）中柴油含量的增加会使流体在土壤孔隙中分布的半径区间整体右移（增大）；流体（水和柴油的混合）中柴油含量的增加会使流体（水和柴油的混合）在土壤中饱和时的最佳孔隙半径增大；流体（水和柴油的混合）中柴油含量越低，分布在小半径土壤孔隙中的流体越多，而分布在大半径土壤孔隙中的流体越少。

⑶当粉土中同时存在柴油和水时，水和柴油会以某种方式结合形成一个分子量大于二者单一时分子量的整体在土壤孔隙中分布。

⑷核磁共振分析测试可以很容易测出单一相（只含水或只含柴油）土壤的含水率或含油率；而双相（同时含水和柴油）体系土壤的含水率和含油率确定则比较复杂。

关键词：柴油污染土，核磁共振技术，油水分布

Test technology of oil and water content in diesel oil-contaminated soil

Abstract

In this article, test analysis of diesel contaminated soil has used NMR techniques, in order to obtain soil pore structure and distribution of oil and water in the pores in different saturation and different kind of sample preparation parameters. Compared with traditional methods, this method is more rapid, non-destructive.

In this paper, using silt as the test soil, author prepared 8 groups of soil samples with different parameters indoors, then these eight groups of soil samples were tested by nuclear magnetic resonance analysis. By the analysis and discussion of the test results, author made the following findings:

⑴When the silt there is only water or diesel oil, water distribution in more small radius pores, while diesel distributed in more large radius pores pore radius; and when the soil is saturated and so the best, the best pore radius diesel than water.

⑵When there is silt both diesel and water, the fluid (mixed water and diesel) in the distribution of soil pore radius smaller than the radius of the large soil pores less; fluid (mixed water and diesel) in diesel fuel content radius section will increase the overall flow in the right soil pores distribution (increase); the fluid (mixed water and diesel) in diesel fuel will increase the content of fluid (mixed water and diesel) in the soil when saturated good pore radius increases; fluid (mixed water and diesel) in the lower diesel fuel content in soil pore fluid distribution in a small radius, the more and the less fluid distribution in the soil pore large radius.

⑶When there is silt both diesel and water, and diesel will somehow combined to form a single molecular weight greater than both the molecular weight of the overall distribution of the pores in the soil.

⑷NMR analysis tests can easily detect a single phase (only water or only diesel) soil moisture or oil content; and duplex (simultaneous water and diesel) system of soil moisture and oil content have been more complicated.

Keywords: diesel polluted soil, nuclear magnetic resonance technology, Oil and water distribution

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景和研究意义 1

1.2 研究现状分析 2

1.2.1 核磁共振测孔隙度和含水率原理 2

1.2.2 国内外研究现状 4

1.3 存在的问题及本文主要研究内容 4

1.3.1 存在的问题 4

1.3.2 本文主要研究内容 5

1.4 研究技术路线与结构框架图 5

第二章 试验内容与方法 7

2.1 概述 7

2.2 试验材料 7

2.2.1 粉土 7

2.2.2 柴油 8

2.2.3 氯化锰溶液 8

2.3 试验内容及方法 9

2.3.1 土样制作和养护 9

2.3.2 核磁共振测试分析 11

第三章 核磁共振测试结果及分析讨论 13

3.1 概述 13

3.2 核磁共振测试结果 13

3.2.1 土样的弛豫时间T2的分布曲线 13

3.2.2 土样的核磁共振信号最大值 14

3.2.3 油标线和水标线 15

3.3 对土样的弛豫时间T2的分布曲线的分析 17

3.3.1 氯化锰溶液-柴油体系及体系内对比 17

3.3.2 水-柴油体系及体系内对比 19

3.3.3 柴油-氯化锰溶液体系 21

3.3.4 单一相（只加水或只加柴油）体系及体系内对比 21

3.3.5 氯化锰溶液-柴油体系和水-柴油体系对比 23

3.3.6 氯化锰溶液-柴油体系和柴油-氯化锰溶液体系对比分析 25

3.3.7 双相体系和单一相体系对比分析 25

3.4 土样含水率、含油率的定量测试 26

3.4.1 含油含水率的测试原理 26

3.4.2 含油率与含水率的测定值 26

3.4.3 对含油率与含水率的测定值的分析 27

第四章 结论与展望 29

4.1 结论 29

4.2 展望与建议 30

参考文献（References） 31

致 谢 33

第一章 绪论

1.1 研究背景和研究意义

高速发展的经济建设在改善人民生活生产条件的同时，却也造成了一系列问题。其中，由于治理进程与高速建设的不匹配，许多的环境问题显现出来并且困扰着进一步建设。在有些地区，由于环保措施落后以及人们的环保意识较弱，工业生产和生活垃圾引起的土体环境污染有加重趋势。这些污染物广泛存在于工业排放的“三废”以及垃圾填埋场的渗滤液中，而随着孔隙水、流动水和土的相互作用，天然土壤的污染区域便会扩张。

土壤污染不同于大气污染、水污染以及废弃物污染等，它们一般都比较直观，基本通过感官就能发现。而土壤污染却往往需要对土壤样品分析化验或农作物的残留检测，有的甚至要研究其对当地生物的影响方可确定。即土壤污染具有一定的延滞性和隐蔽性。此外，土壤污染还具有累积性、不可逆转性。累积性：污染物质的迁移一般在大气和水体中都比在土壤中更容易。换句话说，污染物质在土壤中很难被稀释和扩散，这样不断地累积而超标，所以土壤污染会显现出较强的地域性。不可逆转性：许多由有机化学物质造成的土壤污染其降解恢复所需的时间很长，而且重金属物质造成的土壤污染大多都是不可逆转的。还有，土壤污染与大气污染和水体污染相比更难治理。对于大气污染和水体污染，如果能切断污染源然后通过自净作用和稀释作用就可能使污染状况发生逆转，但是稀释作用和自净化作用却很难消除土壤污染积累的难降解污染物。所以，土壤污染不能仅靠切断污染源就能使土壤得到恢复，它需要更复杂的手段，例如换土、淋洗土壤等才能修复，而且其他治理技术未必能立马收到成效。

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