L’échantillonnage à plusieurs niveaux : Options et conseils utiles

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Bulletin technique Solinst

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Introduction

Le prélèvement d’échantillons d’eau souterraine, que ce soit dans le système Solinst de tubes multicanaux continus (CMT) ou dans le système Waterloo multiniveaux, doit être effectué à l’aide d’appareils capables de prélever des échantillons dans ou à travers des tubes relativement étroits. Les tubes d’échantillonnage placés dans le système Waterloo ont un diamètre intérieur de 1/2″ (12 mm), 3/8″ (10 mm) ou 1/4″ (6 mm), selon le nombre de zones contrôlées. Ces tubes ouverts sont généralement utilisés à la place des pompes pneumatiques dédiées dans le système Waterloo, lorsque l’application est relativement peu profonde et que le niveau d’eau est élevé.

Pompe péristaltique

Que vous travailliez dans les tubes ouverts du système Waterloo ou directement dans un canal CMT, le moyen le plus courant de prélever un échantillon d’eau souterraine peu profonde est d’utiliser une pompe péristaltique ou une mini-pompe à inertie. La pompe péristaltique prélèvera un échantillon si le niveau de l’eau se situe à environ 7,6 m de la surface du sol au niveau de la mer. Il convient de noter que pour chaque augmentation d’altitude de 300 mètres, la pression barométrique est réduite d’environ un mètre de hauteur d’eau. Par conséquent, à 300 m au-dessus du niveau de la mer, une pompe péristaltique ne peut extraire un échantillon qu’à 7,3 m, en tenant compte des pertes de friction et d’efficacité. La pompe péristaltique est le plus souvent utilisée avec un tuyau LDPE de 6 mm (1/4″) qui est descendu dans le canal du CMT, ou le tuyau du port du système Waterloo peut être couplé directement au tuyau en silicone de la pompe péristaltique. Il convient de noter que, bien que la pompe ne puisse aspirer de l’eau que si la hauteur de chute est supérieure à 7,6 m, au niveau de la mer, l’entrée du tuyau de la pompe peut être placée beaucoup plus profondément, en aspirant de l’eau à partir de l’entrée de l’orifice, si vous le souhaitez.

Mini-pompe à inertie

Lorsque le niveau de l’eau est trop profond pour une pompe péristaltique, mais pas plus profond qu’environ 50 m sous la surface du sol, la mini-pompe à inertie, peu coûteuse et facile à utiliser, est le plus souvent recommandée. La mini-pompe à inertie est basée sur le même principe que toutes les pompes à inertie, c’est-à-dire qu’elle se compose d’une longueur de tube en polyéthylène avec un clapet anti-retour placé à sa base. Le tuyau est descendu dans le puits et en levant et en abaissant le système, généralement à la main et à environ 1 pied (24 mm), une impulsion ou une boulette d’eau souterraine remonte le long du tuyau et peut être recueillie à la surface.

Dans le cas de l’échantillonnage du système CMT avec la mini-pompe à inertie, le tuyau est de 6 mm x 4,3 mm (1/4 po). Le polyéthylène basse densité (PEBD) ou le PEBD revêtu de PTFE peuvent être utilisés pour des applications jusqu’à 15 m de profondeur. À des profondeurs d’eau allant de 50 à 150 pieds (15 à 45 m), le PTFE pur est utilisé pour réduire les effets de friction rencontrés à plus grande profondeur. D’autres tubes, tels que le Kynar, ont également été testés, mais ils ne présentent aucun avantage et sont plus coûteux. Le clapet anti-retour de la mini-pompe à inertie est composé de trois éléments distincts : deux manchons creux en acier inoxydable et une bille anti-retour en acier inoxydable placée entre les manchons. Ce clapet est introduit dans la base du tuyau de 6 mm à l’aide d’un outil d’insertion semblable à un tournevis court et étroit. La base du manchon présente un design en croix qui améliore les débits, jusqu’à environ 150-200 ml/min. La mini-pompe à inertie peut également être utilisée avec succès pour collecter des échantillons à partir de tubes ouverts installés dans le système Waterloo.

Pompes à double valve

Les pompes pneumatiques (à gaz) sont l’option d’échantillonnage la plus courante du système multi-niveaux Waterloo. La pompe à double valve (DVP) de 16 mm de diamètre ou la pompe à vessie de 24 mm de diamètre sont toutes deux construites en acier inoxydable et montées directement sur les ports d’échantillonnage du système. Ces pompes permettent d’obtenir des échantillons d’eau souterraine à des profondeurs allant jusqu’à 300 mètres. La pompe DVP est souvent choisie pour des applications plus profondes et pour l’échantillonnage d’eaux souterraines pouvant contenir des sédiments fins, car elle est plus facile à réhabiliter et les échantillons peuvent être prélevés plus rapidement à partir de la profondeur et à des volumes plus importants qu’avec la pompe à vessie. Les pompes à vessie restent le plus souvent la pompe de choix pour les applications moins profondes, jusqu’à 150 m, parce qu’il n’y a pas de contact avec l’air et qu’elles sont donc considérées comme idéales pour la surveillance des COV. La DVP a été reconçue sous forme de micro-pompe pour être utilisée dans les canaux étroits du système CMT. Cette option pneumatique est un développement nécessaire pour permettre l’échantillonnage dans les tubes multicanaux à des profondeurs supérieures à 30 m et également pour l’échantillonnage des COV sur les sites où les pompes inertielles et péristaltiques ne sont pas considérées comme appropriées. La Micro DVP est une option d’échantillonnage viable, capable de pomper à des taux de 150 ml/min lorsqu’elle est placée dans le canal étroit du CMT. La micro-pompe à double valve est fabriquée à partir de composants inoxydables et de tubes coaxiaux en LDPE ou en PTFE. Le PTFE est utilisé à des profondeurs supérieures à 15 m afin de réduire les effets de friction lors de l’installation. Un collecteur en surface relie la pompe à un gaz d’entraînement (source d’air comprimé/N2), et la pompe est facilement commandée à l’aide de l’unité de contrôle électronique de Solinst, modèle 464.

Échantillonnage des vapeurs dans le CMT

Le système CMT est idéal pour l’échantillonnage des gaz et des vapeurs. Le système CMT est équipé d’orifices et de bouchons pour sceller les canaux exactement comme dans une application d’échantillonnage des eaux souterraines. Le seul élément supplémentaire est un autre bouchon placé à la surface pour sceller le haut du canal d’échantillonnage. Ce bouchon supérieur est muni d’un raccord à emboîtement qui est utilisé avec un tube de 6 mm pour permettre à un échantillon de gaz d’être prélevé de l’orifice CMT à la surface à l’aide d’une pompe à vide manuelle ou d’une pompe péristaltique.