Страница 4: ДСТУ ISO 5667-18:2007. Якість води. Відбирання проб. Частина 18. Настанови щодо відбирання проб підземних вод із забруднених місць (62476)

Таблиця 5 — Пристрої для відбирання проб для визначення різних параметрів підземнивод

Кінець таблиці 5

Глибинні пробовідбірники розроблено для відбирання підземних вод на відповідній глибині в межах бурової свердловини або п’єзометра. Вони мають багато різних форм та зазвичай відомі як «пробовідбірники захвата» або «черпаки».

Найпростіший пристрій — пляшка чи інший контейнер для проби, який занурено в бурову свердловину нижче від поверхні води. Контейнеру для проби дають змогу наповнитися й тоді витягають із бурової свердловини. Цей метод дає змогу надійно відібрати проби підземних вод тільки від верхньої частини насиченої вологою зони. Його використовують для відбирання підземних проб води тільки за виняткових обставин.

Інший пристрій складається з труби (або циліндра), обладнаної запірним клапаном знизу. Цей пристрій опускають по буровій свердловині на певну глибину, а потім забирають із пробою. Опускан­ня та підйом регулює запірний клапан (відкритий під час опускання та закритий під час підіймання), що дає змогу відібрати пробу з певної глибини.-Складніші пробовідбірники обладнують клапанами з обох кінців для зберігання цілісності проби. Цими клапанами замість запірного клапана можна керувати за допомогою електричного живлення, тиском газу, вакуумом або за допомогою троса. Для глибших свердловин для спуску пристрою можна використовувати лебідку. Пробовідбірник треба обирати та­ким розміром, щоб мати змогу відібрати пробу відповідним об’ємом, забезпечуючи при цьому мінімальне перемішування води в буровій свердловині.

Інерційні насоси складаються з труби довжиною до точки відбирання проб, яку обладнано зворотним клапаном знизу. Трубу опускають в бурову свердловину на необхідну глибину, а підійман­ня води на поверхню забезпечується внаслідок послідовного підіймання та опускання труби короткою відстанню (0,3—0,5) м. Цей рух можна здійснювати вручну або механічним вантажопідіймальним механізмом.

Під час опускання труби відкрито зворотний клапан і це дає змогу воді входити в трубу. На початку підіймання закривається клапан, і вода піднімається вгору під час висхідної стадії цик­лу. Послідовні цикли продовжують піднімати воду нагору до поверхні. Об’єм піднятої рідини за­лежить від діаметра пробовідбірника та довжини підйому. Максимальну глибину, з якої можна відібрати пробу, теоретично не обмежено; на практиці цей метод дає змогу підіймати підземну воду максимум із 60 м.

Інерційні насоси дуже прості в установленні й легкі в експлуатуванні та їх використовують як спеціальні насоси.

Насос пузиря містить камеру відбирання, яка має запірний клапан у своїй основі (вхідний отвір), інший запірний клапан біля вихідного отвору та газо-надувний пузир усередині. Насос опускають на необхідну глибину, і пузир послідовно роздувається та здувається стисненим газом. Дія роз­дування та здування послідовно заповнює пробовідбірник та підіймає пробу до поверхні землі крізь випускний шланг. Цикл продовжується, доки не буде отримано достатню за об’ємом (або швидкістю потоку) пробу. Існують насоси різних розмірів, які можна використовувати для від­бирання проб п’єзометрами діаметрами не менше ніж 25 мм.

Газо-керований насос — різновид насосу пузиря. Не треба плутати з газліфтним насосом (див. 4.3.3.6). Газо-керовані насоси не містять пузиря в камері відбирання проб. Замість цього відвідна труба протягується (у пробовідбірник) між точкою, близькою до найнижчого кінця пробо­відбірника, та точкою виходу газу в горі. Послідовна герметизація та вилив зразка в пробовідбірну камеру дає змогу підняти воду на поверхню, а потіму знову наповнити пробовідбірник. Цикл про­довжується, доки не буде одержано пробу достатнього об’єму.

Газліфтні насоси використовують стиснене повітря в межах зовнішньої оболонки бурової свердловини. Під тиском повітряних сил про§а підіймається вгору до відкритого кінця труби, яку вміщено всередині бурової свердловини. У нижньому кінці труби газ змішується з водою, щоб за­безпечити підйомну силу для виносу її на поверхню. Цей метод має ряд недоліків:

• пробу часто дістають на поверхню у вигляді аерозолю (який може бути небезпечним);

• змішування газу та води може погіршити якість проби (особливо, якщо наявні леткі сполуки);

• високий тиск, який потрібен, може призвести до зіпсування устатковання;

• метод може призвести до нагнітання газу в геологічну формацію.

Існує широкий діапазон занурюваних насосів. Насос цього типу можна використовувати для відбирання води з великих глибин у широкому діапазоні витрат потоку. Є малі насоси з перемінни­ми швидкостями, які можна використовувати в бурових свердловинах діаметром до 50 мм. Ці на­соси є найкращими для прокачування та відбирання проб зі спостережних бурових свердловин та, за оптимальних умов, їх можна використовувати на глибинах до 90 м.

Ці насоси розташовують на поверхні, і зазвичай це всмоктувальні насоси. їх виробляють, по­чинаючи від насосів великих об’ємів до насосів із малою витратою/малих об’ємів (перистальтичні насоси). У багатьох випадках ці насоси потребують запуску, щоб розпочати відкачування, і вони придатні для відбирання проб тільки на глибині до 8 м від поверхні.

Існують інші методи відбирання проб, які використовують модифіковані версії наведених вище методів та додаткові пристрої. Наприклад, полегшує відбирання проб використання пакерів, які ізолюють зону(-и) відбирання всередині відкритої бурової свердловини. Один із методів поля­гає в тому, що використовують два пакери, щоб ізолювати секції бурової свердловини (рисунок 2), а потім використовують один із наведених вище методів. Для запобігання перетіканню води встанов­люють додаткові пакери вище і нижче від тих, що ізолюють зону відбирання проб. Незалежне одно­часне відкачування з цих зон під час відбирання проб може мінімізувати будь-яке перетікання.

4.4 Будівельні матеріали для пробовідбірного устатковання

Устатковання для відбирання проб підземних вод має бути виготовлено з матеріалів, які не будуть взаємодіяти з водою або в інший спосіб змінювати (через сорбцію, вимивання або інші хімічні реакції) склад підземних вод або речовини, які забруднюють ґрунт. Щоб уникнути аварій або незадовільної роботи пункту моніторингу, треба, щоб матеріали, що їх використовують, за­довольняли також фізичні властивості ґрунту. У таблиці 6 наведено деякі доступні будівельні ма­теріали та їхні властивості. Під час вибирання матеріалів треба враховувати:

• відповідність вимогам до процедури відбирання проб;

• стійкість до хімічного впливу;

• відповідну фізичну міцність;

• мінімальний вплив на проби підземних вод;

• інертність проби.

Устатковання бурових свердловин та будь-яке інше устатковання, яке встановлюють для відбирання проб, потрібно виготовляти з матеріалів, що відповідають експлуатаційним вимогам. Не зважаючи на різні умови в різних місцях, якщо потрібен довгостроковий контроль та в ґрунті можуть зустрічатися забруднювальні речовини органічного походження, необхідно застосовува­ти інертні матеріали типу PTFE (політетрафторетилену) або нержавку сталь. Там, де підземні води є кислими або лужними, треба використовувати тільки PTFE.

Якщо дослідження виконують у короткий термін, та/або забруднювальні речовини не містять органічних сполук, можна використовувати інші матеріали: зокрема PVC (полівінілхлорид) та HDPE (поліетилен високої густини).

Не зважаючи на те, що PTFE та нержавка сталь відносно дорогі, їх треба використовувати там, де використання інших матеріалів не дає змоги реалізувати мету програми відбирання проб.

Національна примітка

PTFE — ПТФЕ (політетрафторетилен).

PVC — ПВХ (полівінілхлорид).

HOPE— ПЕВГ (поліетилен високої густини).

Якщо досліджують забруднювальні речовини органічного походження, стики труб треба з’єднувати з використанням герметичних нарізевих з’єднань замість клеїв на основі органічних роз­чинників. Усі інші частини пробовідбірного устатковання, що контактуватиме з підземними вода­ми та пробами, що їх відбирають, також потрібно виготовляти з відповідних матеріалів.