УСТРОЙСТВО ОЦЕНКИ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ НЕФТЬЮ И НЕФТЕПРОДУКТАМИ (АЭРОЩУП-М.2)

МПК6 G01N 33/18
Устройство оценки загрязненности донных отложений водных объектов нефтью и нефтепродуктами (Аэрощуп-М.2)
Устройство относится к области охраны окружающей среды, к устройствам оценки качества донных отложений водных объектов, загрязненных нефтью и нефтепродуктами.
Известен способ экологического контроля загрязненной водной среды, донных отложений и атмосферы вдоль трассы магистральных трубопроводов, уложенных на дне водоемов, и устройство для его осуществления (патент РФ № 2331876 G01N 33/00, 2008.08.20). В устройство введены атомно-абсорбционный спектрофотометр и рентгенофлуоресцентный анализатор, на водозаборной линии дополнительно установлены фильтровальная установка с мембранными фильтрами для концентрирования хлорофилла, фильтровальная установка с воронкой Зейтца для отбора проб микроорганизмов, камера Ножотта для подсчета количества фитопланктона, камера Богрова для подсчета количества зоопланктона, центрифуга для определения содержания хлорофилла, геофон, гидрофон, мареограф, датчик спектрометра протонного спинового эха и электроды, подключенные своими информационными выходами через совокупность соответствующих логических схем к входам блоков анализа хлорофилла, микроорганизмов, фитопланктона, зоопланктона, гидроакустических сигналов, спин-релаксационных параметров соответственно, а носители устройств регистрации, размещенные на водной поверхности, снабжены воздухозаборным устройством, подключенным к воздухозаборным входам соответствующих блоков анализа загрязнений. Регистрируют сигналы гидрофизических полей с последующим хемилюминесцентным, хроматографическим, ионоселективным, спектральным и радиометрическим анализом проб воды, грунта и воздуха. Дополнительно измеряют временные вариации горизонтальных и вертикальных компонент вектора гидрофизического и геофизического полей в контролируемом регионе в разнесенных пунктах. Регистрируют сигналы акустического импеданса донных слоев. Выполняют детектирования молекулярных спиновых взаимодействий протонов морской воды. При последующем анализе дополнительно определяют содержание синтетических поверхностно-активных веществ в водной среде путем атомно-абсорбционной спектрофотометрии, концентрации хлорофилла, микроорганизмов, фитопланктона, зоопланктона.
Основным недостатком устройства является сложность конструкции, низкая мобильность, что затрудняет его ручное использование при обследовании труднодоступных водных объектов, куда доставка плавсредств затруднительна.
Известен патент РФ №2251092 (G01N 1/04, 1/10, 2005.04.27) на изобретение «Устройство для отбора проб воды и пульпы донных отложений», включающее размещенный в защитном корпусе сосуд, крышку сосуда с закрепленными на ней стойками и пробкой для сосуда, связанную гибким звеном с грузоподъемным механизмом на судне обслуживания и имеющую закрепленные на защитном корпусе штоки и траверсу. Устройство имеет рыхлители донных отложений и установленную между траверсой и крышкой пружину сжатия. Рыхлители донных отложений выполнены в виде скрепленных между собой одними концами пружин растяжения и ленты, на наружной поверхности которой закреплены скребки для рыхления донных отложений. Устройство снабжено закрепленными на нижнем торце защитного корпуса роликами, охватываемыми лентой, при этом вторые концы пружины растяжения и ленты закреплены на крышке
Недостатком устройства является громоздкость и сложность конструкции, что значительно затрудняет его оперативное использование при обследовании поверхностных водных объектов.
Известно устройство для отбора донных отложений (пробоотборник) (патент РФ № 2017953 Е21В 49/02, 1994.08.15), предназначенный для отбора проб слабых водонасыщенных грунтов и ила, включающий корпус в виде цилиндрического стакана, наконечник с осевым каналом, помещенный в нижней части стакана, поршень со штоком, опору в виде горизонтального кольца с отверстием под цилиндрический стакан.
Основным недостатком данного устройства является необходимость большого количества манипуляций для обследования донных отложений крупных водных объектов, что значительно увеличивает трудозатраты на рекогносцировку водного объекта.
В качестве прототипа выбрано устройство для оценки загрязненности донных отложений водной среды нефтью и нефтепродуктами (аэрощуп) (Патент РФ № 92541 U1, G01N33/18, E21B49/02, 2010, автор Воробьев Д.С.), наиболее близкое по сути. Устройство содержит корпус, устройство подачи воздуха, соединенные между собой через воздушный шланг с возможностью перемещения по дну водоема, причем корпус выполнен в виде распылителя воздуха из микропористого материала, обеспечивающего выход из него воздуха.
Недостаток - малая точность оконтуривания площадей нефтезагрязненных участков донных отложений и малая ручная скорость обработки полученной информации.
Задачей, решаемой заявленной полезной моделью, является увеличение точности оконтуривания площадей нефтезагрязненных участков донных отложений и ускорение обработки полученной при обследовании информации.
Технический результат достигается тем, что в устройство оценки загрязненности донных отложений водных объектов нефтью и нефтепродуктами, включающей распылитель воздуха 1, гибкий шланг 2, корпус-компрессор 3, добавляют клавиатуру 4, состоящую из шести кнопок (0, 1, 2, 3, 4, 5), модуль временных и геодезических координат 5 и блок памяти 6.
Распылитель воздуха, представляющий собой микропористое тело массой, обеспечивающей локализацию устройства на дне водоема с возможностью его ручного передвижения по дну вручную. В качестве механической связи используют воздушный шланг.
В качестве устройства подачи воздуха предпочтительно применение портативного воздушного компрессора с электропитанием от аккумуляторной батареи.
Принцип работы устройства основан на способности нефти (и нефтепродуктов) к флотации. При наличии нефти на дне, при работе устройства происходит контакт «нефть - пузырек воздуха», в результате чего нефть прилипает к пузырькам воздуха и происходит подъем нефтяных агрегатов на поверхность воды, где визуально оценивают степень загрязнения донных отложений.
Предлагаемое устройство (Аэрощуп-М.2) позволяет ускорить процедуру обследования и картирования донных отложений водных объектов, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, увеличить точность оконтуривания площадей нефтезагрязненных участков донных отложений.
Сущность полезной модели поясняется чертежом (фиг.1).
Устройство оценки загрязненности донных отложений водных объектов нефтью и нефтепродуктами (см. фиг.1) включает распылитель воздуха 1, гибкий шланг 2, корпус-компрессор 3, клавиатуру 4 состоящую из шести кнопок (0, 1, 2, 3, 4, 5), модуль временных и геодезических координат 5 и блок памяти 6.
Устройство работает следующим образом.
Распылитель воздуха 1 опускают на дно обследуемого водного объекта на гибком шланге 2 и производят включение корпуса-компрессора 3. После включения корпуса-компрессора 3 устройство начинает подачу воздуха по воздушному шлангу в распылитель воздуха. Далее проводят визуальное наблюдение за поверхностью водного объекта в месте выхода воздушных пузырьков для определения качества донных отложений согласно шкале визуальной оценки загрязненности донных отложений (см. таблицу). Кнопки (0, 1, 2, 3, 4, 5) на клавиатуре 4 соответствуют степени загрязнения донных отложений в баллах. Производят нажатие кнопки, которое соответствует степени загрязнения донных отложений. При нажатии соответствующей кнопки на клавиатуре 4, подается электрический сигнал в модуль временных и геодезических координат 5, который представляет собой GPS-приемник и осуществляет фиксацию координат на момент нажатия кнопки в точке обследования, а далее информация записывается в блок памяти 6, который представляет собой запоминающее устройство, реализованное по принципу USB-накопителя, с которого можно копировать информацию на персональный компьютер. Оператор (исследователь) находится в маломерном судне и передвигается по водному объекту по запланированному маршруту, наблюдает за загрязненностью донных отложений. При смене балла загрязненности донных отложений нажимает кнопку, соответствующую баллу степени загрязненности донных отложений по шкале визуальной оценки загрязненности донных отложений. При окончании обследования водного объекта производят отключение корпуса-компрессора 3. После доставки прибора в лабораторию производят подключение блока памяти 6 к персональному компьютеру посредством USB-кабеля и осуществляют копирование информации на персональный компьютер, где могут быть ускоренно обработаны специальной программой.
Использование устройства оценки загрязненности донных отложений водных объектов нефтью и нефтепродуктами возможно в двух режимах: 1 - точечное апробирование участков дна (без перемещения распылителя по дну водоема), и 2 - линейное апробирование участков дна (с перемещением распылителя по дну водоема).
За счет оперативного запоминания результата мониторинга с точной координатой места увеличивается точность и степень оконтуривания площадей нефтезагрязненных участков донных отложений, что позволяет его использовать на любых водоемах и водотоках.
Таблица. Шкала визуальной оценки загрязненности донных отложений.
Степень загрязнения, балл, кнопка на клавиатуре устройства
Внешний вид поверхности воды в месте подъема воздушных пузырьков из донных отложений
Водный объект (водоем или участок водотока выше по течению) не загрязнен нефтью или нефтепродуктами
Чистые, 0 (кнопка 0)
Чистая водная поверхность, без признаков наличия нефти
Водный объект (водоем или участок водотока выше по течению) загрязнен нефтью или нефтепродуктами
Условно чистые, 1 (кнопка 1)
Чистая водная поверхность, без признаков наличия нефти
Слабо загрязненные, 2 (кнопка 2)
Изредка наблюдаются радужные блики на поверхности воды
Загрязненные, 3(кнопка 3)
Отчетливо видна яркая радужная пленка
Грязные, 4 (кнопка 4)
Изредка агрегаты нефти, расплывающиеся в виде радужной пленки
Очень грязные, 5(кнопка 5)
Большое количество агрегатов нефти, пленка нефти