ПОСЛОЙНЫЙ СНЕГООТБОРНИК
LAYERWISE SNOW SAMPLER

Изобретение относится к области защиты окружающей среды и предназначено для послойного отбора проб снега с целью выявления загрязнения снежного покрова, связанного с морозным конденсированием техногенных эмиссий при их осаждении из приземного слоя воздуха при образовании инея и изморози, а также изучения послойной динамики изменчивости геохимических параметров снега, связанной с сублимационным метаморфизмом снежной толщи при формировании снежного покрова.
Известно устройство для послойного отбора снега, выбранное за прототип [Снегоотборник Тентюкова. / Тентюков М.П. Патент на изобретение 2411487. / Заявка №2009131266/05, дата подачи заявки 17.08.2009 (прототип)]. Снегоотборник для послойного отбора снега с регулируемым шагом опробования выполнен в виде призмы из четырех прямоугольных пластин, три из которых жестко скреплены между собой по краям, образуя ребра жесткости, а четвертая - съемная. Для регулирования шага опробования снежной толщи снегоотборник снабжен подвижной платформой-консолью, которая устанавливается на передних ребрах жесткости. Ее фиксирование на нужной глубине выполняется с помощью зажимов. Для получения снежного бруска платформа-консоль опускается по передним ребрам жесткости до нужной глубины и фиксируется с помощью зажимов. Затем на платформу-консоль кладется нож-пластина (съемная передняя стенка призмы). Поступательным движением по поверхности платформы-консоли нож-пластину вдвигают в снежную толщу. «Отрезанный» слой снега сгребается пластиковым совком с поверхности пластины.
Недостатком устройства является невозможность получения снежных проб с равным объемом при вертикальном опробовании снежного покрова со сложной стратиграфией снежной толщи. Когда строение снежной толщи образовано горизонтами различающимися по степени зернистости (мелко-, средне-, крупнозернистые), по плотности, а также содержащие оледенелые включения разной природы, например оледенелые окатыши из замерзших капель дождя; радиационные корки; оледенелые прослои снега, образовавшиеся во время оттепелей; погребенные прослои снега с ветровым уплотнением (погребенные заструги). И если в рыхлых снежных слоях из свежевыпавшего и мелкозернистого снега, слагающих верхнюю часть снежного профиля, при поступательном движении режущая кромка ножа-пластины практически не отклоняется по горизонтали, то в снежных горизонтах с прослоями из плотных и оледенелых включений, не выдержанных по простиранию, при поступательном движении нож-пластина отклоняется по горизонтали. Это не позволяет получить пробы снега равного объема, что не дает возможность проводить сравнение динамики изменчивости геохимических параметров снежных горизонтов (окислительно-восстановительные условия, кислотно-щелочное равновесие, удельную электропроводность), которые, в свою очередь, отражают особенности геохимической трансформации аэрозольного загрязнения снежного покрова при сублимационном метаморфизме снежной толщи на разных этапах формирования снежного покрова.
Задача настоящего изобретения - разработка нового устройства послойного опробования снежной толщи с фиксированным шагом отбора проб снега, позволяющее получать пробы снега равного объема при вертикальном опробовании снежного покрова со сложной стратиграфией снежной толщи, заключающей в себе горизонты с прослоями из плотных и оледенелых включений, не выдержанных по простиранию, что улучшит технологию послойного опробования снежной толщи и повысит информативность геохимического мониторинга загрязнения снежного покрова.
Технический результат устройства достигается тем, что его конструкция выполнена в виде прямоугольной призмы из четырех прямоугольных пластин, три из которых жестко скреплены между собой по краям, образуя ребра жесткости, а четвертая - съемная. Для отбора проб снега с равным объемом при фиксированном шаге опробования устройство снабжено устанавливаемой внутри снегоотборника рамой в виде поперечных и продольных ребер жесткости. При этом продольные выполнены в виде роликовых направляющих, а поперечины - в виде металлических пластин. Для фиксирования рамы на нужной глубине внутренняя пластина-поперечина по краям содержит неподвижные фиксаторы-выступы, а наружная - подвижные. Их подвижность обеспечивается возвратно-поступательным движением штоков-фиксаторов в цилиндрах, неподвижно закрепленных на концах наружной пластины-поперечины. Ограничение возвратно-поступательного хода и выступа штоков-фиксаторов регулируется пружинным механизмом, закрепленным на передней пластине-поперечине. Для установки рамы на нужной глубине и отбора проб снега с равным объемом в трех прямоугольных пластинах выполнены установочные отверстия с фиксированным шагом. Устройство укомплектовано ножом-лотком, при этом нож-лоток выполнен в виде прямоугольного ящика без задней стенки с заостренным наружным краем основания, на боковых стенках ножа-лотка выполнены роликовые направляющие, взаимодействующие с роликовыми направляющими рамы, при этом высота стенок ножа-лотка больше фиксированного шага опробования.
Изобретение поясняется чертежом. На фиг.1 представлен снегоотборник для послойного отбора проб снега с равным объемом при фиксированном шаге опробования, который выполнен в виде призмы из четырех прямоугольных пластин 1, три из которых жестко скреплены между собой по краям, образуя ребра жесткости, а четвертая - съемная (не показана). Для отбора проб снега с равным объемом при фиксированном шаге опробования устройство снабжено устанавливаемой внутри снегоотборника рамой в виде пары продольных 2 и пары поперечных 3 ребер жесткости. При этом продольные выполнены в виде роликовых направляющих, а поперечные - в виде металлических пластин. Для фиксирования рамы на нужной глубине внутренняя пластина-поперечина 3 по краям содержит неподвижные фиксаторы-выступы 4, а наружная - подвижные 5. Их подвижность обеспечивается возвратно-поступательным движением штоков-фиксаторов 5 в цилиндрах 6, неподвижно закрепленных на концах передней пластины-поперечины 7. Ограничение возвратно-поступательного хода и выступа штоков-фиксаторов 5 регулируется пружинным механизмом 8, установленным на передней пластине-поперечине 7. Для установки рамы на нужной глубине и получения проб снега равного объема при вертикальном опробовании снежной толщи в трех прямоугольных пластинах выполнены установочные отверстия 9 с фиксированным шагом. Устройство снабжено ножом-лотком 10, выполненным в виде прямоугольного ящика без задней стенки с заостренным наружным краем основания, на боковых стенках ножа-лотка закреплены роликовые направляющие 11, взаимодействующие с роликовыми направляющими рамы 2, при этом высота стенок ножа-лотка больше фиксированного шага опробования.
Пример 1. Способ отбора проб верхнего слоя снега с поверхностным инеем.
Согласно изобретению для отбора проб снега с поверхностным инеем снегоотборник погружают в снег. Затем отрывают снежный шурф, так чтобы передняя стенка призмы была свободна от снега. Далее, снимают переднюю стенку призмы и внутрь вставляют раму и закрепляют в установочных отверстиях над снежной поверхностью, при этом расстояние от поверхности снега до рамы должно быть меньше, чем высота стенок ножа-лотка. После этого в роликовые направляющие рамы вставляют роликовые направляющие ножа-лотка и, обеспечив его взаимодействие с роликовыми направляющими рамы, нож-лоток поступательным движением вдвигают в снежный керн, ограниченный с трех сторон стенками призмы. Полученную пробу снега с поверхностным инеем из ножа-лотка пересыпают в полиэтиленовый пакет для последующего использования.
Пример 2. Способ послойного опробования снежного покрова (отбор проб снега по разрезу).
Согласно изобретению снегоотборник вертикально погружается в снежную толщу. После этого отрывают снежный шурф, так чтобы передняя стенка призмы была свободна от снега. Затем, снимают переднюю стенку призмы и внутрь вставляют раму, закрепляют ее в установочных отверстиях над поверхностью снега, при этом расстояние до рамы должно быть меньше, чем высота стенок ножа-лотка. Далее в роликовые направляющие рамы вставляют роликовые направляющие ножа-лотка и, обеспечив его взаимодействие с роликовыми направляющими рамы, нож-лоток поступательным движением вдвигается в снежный керн, ограниченный с трех сторон стенками призмы. Полученную пробу снега из ножа-лотка пересыпают в полиэтиленовый пакет для последующего использования. После этого с помощью пружинного механизма освобождают передние фиксаторы, выдвигают раму из установочных отверстий задней пластины и перемещают раму ниже на один фиксированный интервал, снова закрепляют раму в установочных отверстиях, вставляют в роликовые направляющие рамы роликовые направляющие ножа-лотка и, обеспечив его взаимодействие с роликовыми направляющими рамы, нож-лоток поступательным движением вдвигается в снежный керн, ограниченный с трех сторон стенками призмы. Полученную пробу снега из ножа-лотка пересыпают в полиэтиленовый пакет для последующего использования. Число таких повторений определяется задачами исследования и количеством установочных отверстий, попадающих в интервал высоты снежного керна.