Výběr vzorků ve více úrovních: Možnosti a užitečné rady

Technický bulletin Solinst

StáhnoutPDF

Úvod

Odběr vzorků podzemní vody v systémech Solinst Continuous Multichannel Tubing (CMT ) nebo Waterloo Multilevel Systems musí být prováděn pomocí zařízení, která mohou odebírat vzorky v relativně úzkých trubkách nebo skrz ně. Vzorkovnice umístěné v systému Waterloo jsou buď o průměru 1/2″ (12 mm), 3/8″ (10 mm) nebo 1/4″ (6 mm) v závislosti na počtu sledovaných zón. Tyto otevřené trubice se obvykle používají místo vyhrazených pneumatických čerpadel v systému Waterloo, pokud je aplikace relativně mělká a hladina vody vysoká.

Peristaltické čerpadlo

Ať už pracujete v otevřených trubkách systému Waterloo, nebo přímo v kanálu CMT, nejběžnějším způsobem odběru mělkého vzorku podzemní vody je použití peristaltického čerpadla nebo miniaturního inerčního čerpadla. Peristaltické čerpadlo odebere vzorek, pokud se hladina vody nachází odhadem do 25 stop (7,6 m) od povrchu země na úrovni hladiny moře. Je třeba poznamenat, že na každých 1000 stop (300 m) zvýšení nadmořské výšky se barometrický tlak sníží přibližně o 1 stopu výšky vody. Proto při výšce 1000 stop (300 m) nad mořem může být peristaltické čerpadlo schopno vytáhnout vzorek pouze z výšky 24 stop (7,3 m), a to i s ohledem na ztráty třením a účinností. Peristaltické čerpadlo se nejčastěji používá s 1/4″ (6mm) LDPE hadičkou, která se spouští do kanálu CMT, nebo lze hadičku z portu systému Waterloo připojit přímo k silikonové hadičce peristaltického čerpadla. Je třeba poznamenat, že ačkoli čerpadlo může čerpat vodu, pouze pokud je výška hladiny vyšší než 25 stop (7,6 m), na úrovni moře může být sání hadičky čerpadla umístěno mnohem hlouběji a v případě potřeby čerpat vodu ze sání portu.

Mini inerciální čerpadlo

V situacích, kdy je hladina vody příliš hluboko pro peristaltické čerpadlo, ale ne hlouběji než přibližně 50 m pod povrchem země, se nejčastěji doporučuje levné a snadno ovladatelné mini inerciální čerpadlo. Mini inerciální čerpadlo je založeno na stejném principu jako všechna inerciální čerpadla, tj. skládá se z délky polyethylenové trubky se zpětným ventilem umístěným na její základně. Trubka se spustí do vrtu a zvedáním a spouštěním systému, obvykle ručně a přibližně o 1 stopu (24 mm), pulz nebo proud podzemní vody migruje po trubce nahoru a může být zachycen na povrchu.

V případě odběru vzorků systémem CMT s miniaturním inerciálním čerpadlem se používají trubky 1/4″ (6 mm) x 0,17″ (4,3 mm) z polyethylenu s nízkou hustotou (LDPE) nebo LDPE s teflonovou vložkou pro aplikace až do hloubky 15 m (50 stop). V hloubkách od 50 do 150 stop (15 až 45 m) se používá čistý PTFE, aby se snížily třecí účinky, které se vyskytují ve větších hloubkách. Zkoušely se i jiné trubky, například z kynaru, ale nepřinášejí žádné výhody a jsou dražší. Zpětný ventil miniaturního setrvačníkového čerpadla má tři samostatné součásti, dvě dutá nerezová pouzdra a nerezovou zpětnou kouli, která je umístěna mezi pouzdry. Tato sestava ventilu se zasouvá do základny 1/4″ (6mm) trubky pomocí zasouvacího nástroje, který je podobný krátkému šroubováku s úzkým průměrem. Základna objímky má křížový design, který zlepšuje průtok až na přibližně 150-200 ml/min. Miniaturní setrvačníkové čerpadlo lze také úspěšně použít při odběru vzorků z otevřených trubiček instalovaných v systému Waterloo.

Čerpadla s dvojitým ventilem

Pneumatická (plynem poháněná) čerpadla jsou nejběžnější možností odběru vzorků víceúrovňového systému Waterloo. Čerpadlo s dvojitým ventilem (DVP ) o průměru 5/8″ (16 mm) nebo čerpadlo s měchýřem o průměru 1″ (24 mm) jsou vyrobeny z nerezové oceli a zabudovány přímo do odběrových otvorů systému. Tato čerpadla umožňují získávat vzorky podzemní vody z hloubky až 300 m (1000 stop). Čerpadla DVP se často volí pro hlubší aplikace a pro odběr vzorků v podzemní vodě, která může obsahovat jemné sedimenty, protože se snadněji obnovují a vzorky lze získat rychleji z hloubky a ve větších objemech než pomocí čerpadla Bladder. Měchýřová čerpadla jsou stále nejčastěji volena pro mělčí aplikace do 150 m (500 stop), protože nedochází ke kontaktu se vzduchem, a proto jsou považována za ideální pro monitorování těkavých organických látek. Čerpadlo DVP bylo přepracováno do mikroformy pro použití v úzkých kanálech systému CMT. Tato pneumatická varianta je velmi potřebnou novinkou, která umožňuje odběr vzorků v multikanálových trubkách v hloubkách větších než 30 m (100 stop) a také pro odběr vzorků VOC v místech, kde se inerciální a peristaltická čerpadla nepovažují za vhodná. Micro DVP je životaschopnou možností odběru vzorků, která je schopna při umístění v úzkém kanálu CMT čerpat rychlostí 150 ml/min. Dvojventilové čerpadlo Micro je vyrobeno z nerezových součástí a koaxiálních LDPE nebo PTFE trubek. PTFE se používá v hloubkách větších než 15 m (50 stop), aby se snížily účinky tření při instalaci. Rozdělovač na povrchu připojuje čerpadlo k hnacímu plynu (zdroj stlačeného vzduchu/N2) a čerpadlo se snadno ovládá pomocí elektronické řídicí jednotky Solinst, model 464.

Odběr vzorků par v CMT

Systém CMT je ideální pro odběr vzorků plynných par. Systém CMT je konstruován s porty a zátkami, které utěsňují kanály přesně jako při odběru vzorků podzemní vody. Jedinou další součástí je další zátka umístěná na povrchu, která utěsňuje horní část vzorkovacího kanálu. Tato horní zátka je opatřena přípojkou, která se používá s 1/4″ (6mm) hadičkou, aby bylo možné odebírat vzorek plynu z portu CMT na povrch pomocí ruční vakuové pumpy nebo peristaltické pumpy.