أخذ العينات في المستويات المتعددة: خيارات وتلميحات مفيدة

نشرة سولينست الفنية

تحميلPDF

مقدمة

يجب أن يتم جمع عينات المياه الجوفية، إما في نظام أنابيب سولينست المستمرة متعددة القنوات (CMT) أو نظام واترلو متعدد المستويات، باستخدام أجهزة يمكنها أخذ العينات في أنابيب ضيقة نسبيًا أو من خلالها. تكون أنابيب أخذ العينات الموضوعة داخل نظام واترلو إما 1/2 بوصة معرف (12 مم) أو 3/8 بوصة معرف (10 مم) أو 1/4 بوصة معرف (6 مم) اعتمادًا على عدد المناطق التي يتم رصدها. وعادةً ما تُستخدم هذه الأنابيب المفتوحة بدلاً من المضخات الهوائية المخصصة في نظام واترلو، عندما يكون التطبيق ضحلًا نسبيًا ومستوى المياه مرتفعًا.

المضخة التمعجية

سواء كان العمل في الأنابيب المفتوحة لنظام Waterloo System أو مباشرة داخل قناة CMT، فإن الوسيلة الأكثر شيوعًا لجمع عينة من المياه الجوفية الضحلة هي إما باستخدام مضخة تمعجية أو مضخة القصور الذاتي الصغيرة. ستقوم المضخة التمعجية بسحب عينة إذا كان مستوى المياه في حدود 25 قدمًا (7.6 متر) من سطح الأرض عند مستوى سطح البحر. وتجدر الإشارة إلى أنه لكل 1000 قدم (300 متر) زيادة في الارتفاع ينخفض الضغط البارومتري بحوالي 1 قدم من رأس الماء. لذلك عند ارتفاع 1000 قدم (300 متر) فوق مستوى سطح البحر، قد تكون المضخة التمعجية قادرة على سحب عينة من ارتفاع 24 قدم (7.3 متر) فقط، مع الأخذ في الاعتبار أيضًا خسائر الاحتكاك والكفاءة. غالبًا ما تُستخدم المضخة التمعجية مع أنابيب LDPE مقاس 1/4 بوصة (6 مم) من البولي إثيلين منخفض الكثافة (LDPE) التي يتم إنزالها في قناة CMT، أو يمكن توصيل الأنابيب من منفذ نظام Waterloo مباشرةً بأنابيب السيليكون للمضخة التمعجية. تجدر الإشارة إلى أنه على الرغم من أن المضخة لا يمكنها سحب المياه إلا إذا كان الرأس أعلى من 25 قدمًا (7.6 متر)، عند مستوى سطح البحر، يمكن وضع مدخل أنابيب المضخة على عمق أكبر بكثير، وسحب المياه من مدخل المنفذ، إذا رغبت في ذلك.

مضخة القصور الذاتي الصغيرة

في الحالات التي يكون فيها مستوى المياه عميقاً جداً بالنسبة للمضخة التمعجية، ولكن ليس أعمق من 150 قدماً (50 متراً) تقريباً تحت سطح الأرض، يوصى في أغلب الأحيان باستخدام المضخة القصور الذاتي الصغيرة غير المكلفة وسهلة التشغيل. تعتمد مضخة القصور الذاتي الصغيرة على نفس مبدأ جميع المضخات بالقصور الذاتي، حيث أنها تتكون من أنبوب بولي إيثيلين بطول صمام فحص يوضع في قاعدته. يتم إنزال الأنبوب في البئر وعن طريق رفع وخفض النظام، عادةً باليد وحوالي 1 قدم (24 ملم)، تهاجر نبضة أو سبيكة من المياه الجوفية إلى أعلى الأنبوب ويمكن جمعها على السطح.

في حالة أخذ العينات بنظام CMT مع مضخة القصور الذاتي الصغيرة، تكون الأنابيب 1/4 بوصة (6 مم) × 0.17 بوصة (4.3 مم) من البولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE) أو البولي إيثيلين المبطّن بـ PTFE يمكن استخدام البولي إيثيلين منخفض الكثافة (PTFE) للتطبيقات حتى عمق 50 قدمًا (15 مترًا). في أعماق المياه التي تتراوح بين 50-150 قدمًا (15 مترًا إلى 45 مترًا) يُستخدم البولي إيثيلين النقي PTFE لتقليل تأثيرات الاحتكاك التي تواجهها على عمق أكبر. كما تم اختبار أنابيب أخرى مثل Kynar ولكنها لا تقدم أي ميزة وهي أكثر تكلفة. يحتوي صمام فحص المضخة الصغيرة بالقصور الذاتي على 3 مكونات منفصلة، اثنين من الأكمام المجوفة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ وكرة فحص من الفولاذ المقاوم للصدأ توضع بين الأكمام. يتم دفع مجموعة الصمامات هذه في قاعدة الأنبوب 1/4 بوصة (6 مم) باستخدام أداة إدخال تشبه مفك براغي قصير ضيق القطر. تحتوي قاعدة الجُلب على تصميم ذو فتحة متقاطعة تعمل على تحسين معدلات التدفق، حتى 150-200 مل/دقيقة تقريبًا. يمكن أيضًا استخدام المضخة الصغيرة بالقصور الذاتي بنجاح في جمع العينات من الأنابيب المفتوحة المثبتة في نظام Waterloo.

مضخات الصمامات المزدوجة

المضخات الهوائية (المدفوعة بالغاز) هي الخيار الأكثر شيوعًا لأخذ العينات في نظام Waterloo متعدد المستويات. المضخة ذات الصمام المزدوج بقطر 5/8 بوصة (16 مم) أو المضخة ذات الصمام المزدوج (DVP ) أو المضخة ذات المثانة بقطر 1 بوصة (24 مم) كلاهما مصنوعان من الفولاذ المقاوم للصدأ ومبنيان مباشرةً على منافذ أخذ العينات في النظام. تسمح هذه المضخات بالحصول على عينات المياه الجوفية من أعماق تصل إلى 1000 قدم (300 متر). غالبًا ما يتم اختيار مضخة DVP للتطبيقات الأعمق ولأخذ العينات في المياه الجوفية التي قد تحتوي على رواسب دقيقة، حيث يسهل إعادة تأهيلها ويمكن الحصول على العينات بشكل أسرع من العمق وبأحجام أكبر من مضخة المثانة. لا تزال مضخات المثانة هي المضخة المفضلة في أغلب الأحيان للتطبيقات الأكثر عمقًا، حتى 500 قدم (150 مترًا)، لأنه لا يوجد تلامس مع الهواء، وبالتالي فهي تعتبر مثالية لرصد المركبات العضوية المتطايرة. تم إعادة تصميم مضخة DVP في شكل ميكرو للاستخدام داخل القنوات الضيقة لنظام CMT. هذا الخيار الهوائي هو تطوير مطلوب بشدة لتمكين أخذ العينات داخل الأنابيب متعددة القنوات على أعماق أكبر من 100 قدم (30 مترًا) وأيضًا لأخذ عينات المركبات العضوية المتطايرة في المواقع التي لا تعتبر فيها المضخات بالقصور الذاتي والمضخات التمعجية مناسبة. تُعد مضخة Micro DVP خيارًا قابلاً للتطبيق لأخذ العينات وقادرًا على الضخ بمعدلات 150 مل/دقيقة عند وضعه داخل قناة CMT الضيقة. يتم تصنيع مضخة Micro Double Valve Pump من مكونات غير قابلة للصدأ وأنابيب LDPE أو PTFE المحورية. تُستخدم أنابيب PTFE على أعماق أكبر من 50 قدمًا (15 مترًا) لتقليل آثار الاحتكاك أثناء التركيب. يقوم مشعب على السطح بتوصيل المضخة بغاز محرك (هواء مضغوط/مصدر 2)، ويتم تشغيل المضخة بسهولة باستخدام وحدة التحكم الإلكترونية Solinst، طراز 464.

أخذ عينات البخار في CMT

نظام CMT مثالي لأخذ عينات بخار الغاز. تم تصميم نظام CMT بمنافذ وسدادات لإغلاق القنوات تماماً كما هو الحال في تطبيقات أخذ عينات المياه الجوفية. المكون الإضافي الوحيد هو سدادة أخرى توضع على السطح لإغلاق الجزء العلوي من قناة أخذ العينات. وتحتوي هذه السدادة العلوية على وصلة ملائمة بالدفع تُستخدم مع أنبوب 1/4 بوصة (6 مم) لتمكين سحب عينة الغاز من منفذ CMT إلى السطح باستخدام مضخة تفريغ يدوية أو مضخة تمعجية.