УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ ГЛУБИНЫ ПРОНИКНОВЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ В ПОЧВУ

Полезная модель относится к исследованиям различных типов почв путем определения их физических или химических свойств, а также к области охраны окружающей среды, а именно к исследованиям особенностей проникновения нефтепродуктов в различные типы почв в лабораторных условиях, и может быть применена на базах хранения нефтепродуктов и складах горюче-смазочных материалов.
Из существующего уровня техники известны следующие устройства для отбора проб почвы при мониторинге воздействия загрязняющих веществ: устройства представляют собой буры, лопаты штыковые и дополняются шпателями и металлическими ножами (ГОСТ 17.4.4.02-2017 «Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа»; ГОСТ 28168-89 «Почвы. Отбор проб»). С помощью этих устройств отбирают точечные пробы с определенной площади и глубины, далее помещают пробы в полиэтиленовый пакет и направляют в лабораторию для определения содержания загрязняющих веществ.
Недостатком устройств является то, что их использование не учитывает особенностей поведения различных загрязняющих веществ в окружающей среде, происходит точечный отбор проб почвы. В результате этого, определение содержания загрязняющих веществ в такой пробе не дает полного представления об уровне и глубине проникновения загрязняющих веществ и носит вероятностный характер.
Известен способ исследования особенностей поведения загрязняющих веществ в почвах (патент RU №2590554), состоящий в том, что определяют поведение опасных химических загрязняющих веществ в поверхностном слое почвы в условиях, моделирующих воздействие природных факторов в виде атмосферных осадков на весь объем почвы, после чего осуществляют сбор фильтрата, прошедшего через загрязненный слой почвы и определяют содержание загрязняющих веществ в фильтрате.
Недостатком известного способа является то, что определяют концентрацию загрязняющего вещества только в общем объеме почвы, исключена возможность определения концентрации загрязняющих веществ в отдельном слое почвы.
Наиболее близким по технической сущности к полезной модели и взятым за прототип является прибор для оценки водно-физических свойств грунтов (№1215024, G01N 33/24 - прототип), состоящий из цилиндра с верхним и нижним перфорированным дисками и крышкой с отверстием, установленным на основание. Цилиндр выполнен в виде отдельных сборных колец с патрубками, вмонтированными друг против друга в верхней части каждого кольца. При помощи прибора определяют водно-физические свойства грунта, а именно высоту капиллярного поднятия, полную влагоемкость и коэффициент фильтрации.
Существенным недостатком указанного прибора является невозможность определения свойств грунтов на определенной, фиксированной глубине образца почвы.
Технический результат полезной модели - расширение арсенала средств оценки глубины проникновения нефтепродукта в различных слоях исследуемых почв в лабораторных условиях.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для оценки глубины проникновения нефтепродуктов в почву, содержит установленный на твердом основании сборно-разборный корпус, состоящий из отдельных модулей, по периметру которого выполнены соосные отверстия для закрепления этих модулей между собой по высоте с образованием емкости для почвенного образца, согласно полезной модели, устройство дополнительно содержит металлические жесткие пробоотборники, в виде набора пластин, каждая из которых выполнена с продольными прорезями ширина которых не менее ширины выступа модуля корпуса, при этом каждый из модулей на одной из поверхностей стороны периметра имеет выступы, а с нижней стороны этого модуля выполнены пазы, при этом пластина образовывает днище каждого модуля, с целью фиксирования пластины в выдвинутой позиции, в основании установлены шпильки и закреплены при помощи уголков в верхнем модуле, в момент выдвижения, пластины упираются в шпильки, тем самым предотвращая выпадение пластины.
На фиг. 1 представлено устройство для оценки глубины проникновения нефтепродуктов в почву (общий вид):
фиг. 1а - то же (положение «открыто»);
фиг. 1б - то же (положение «закрыто»);
фиг. 1в - то же фотография;
на фиг. 2 - то же в разрезе.
Для пояснения конструкции устройства для оценки глубины проникновения нефтепродуктов в почву обозначены основные элементы для сборки устройства.
Устройство для оценки глубины проникновения нефтепродуктов в почву представляет собой металлическое основание 1 четырехугольной формы, на которое устанавливается сборно-разборный металлический корпус в виде набора модулей 2 определенной высоты. По периметру основания выполнены четыре резьбовые отверстия для установки шпилек 3, на которые нанизываются модули. Фиксирование модулей происходит накручиванием на шпильки гаек-барашек 4. Каждый из модулей на одной из поверхностей стороны периметра имеет выступы 5, а с нижней стороны этого модуля выполнены пазы 6. Модули собирают на шпильки выступами вверх. Для отбора пробы заданной глубины в модулях предусмотрены металлические жесткие пластины 7, с шагом 15 мм. При этом верхний модуль выполнен без пластины, так как служит в качестве емкости для сбора не проникнувшего в образец почвы нефтепродукта. С целью фиксирования пластины в выдвинутой позиции в основании на некотором расстоянии выполнены по одному отверстию и установлены шпильки, которые закреплены при помощи уголков 8 в верхнем модуле. В момент выдвижения пластины упираются в шпильки, тем самым предотвращая выпадение пластины. Для более удобного передвижения пластины в его основании предусмотрен шлиц 9. В момент отбора пробы с заданной глубины пластина служит основанием, а модуль образующей емкостью для пробы.
Основные характеристики устройства для оценки глубины проникновения нефтепродуктов в почву представлены в таблице 1.
Устройство работает следующим образом. Металлические жесткие пластины 7 отводят в положение «открыто», тем самым обеспечивая ровную и герметичную внутреннюю поверхность устройства. Во внутреннюю часть устройства помещают образец почвы, отобранный согласно нормативным документам (ГОСТ 17.4.3.01-2017, ГОСТ 17.4.4.02-2017, ГОСТ 28168-89, ГОСТ 12071-2014), нарушенного или ненарушенного сложения. В верхнем модуле 2 проводят загрязнение почвы загрязняющим веществом (нефтепродуктом). По истечении определенного времени проводят послойный отбор проб, перемещая пластины в положение «закрыто» и снимая поочередно каждый модуль с резьбовых шпилек 3. Металлические жесткие пластины обеспечивают отбор проб толщиной от 15 до 300 мм, с шагом 15 мм. Затем отбирают навески и определяют массовое содержание нефтепродукта в образце на определенной глубине. Определение массовой доли содержания нефтепродуктов в почвенных образцах проводится флуориметрическим методом согласно ПНД Ф 16.1:2.21-98 на анализаторе жидкости «Флюорат-02».
Пример. Необходимо исследовать глубину проникновения нефтепродукта, в частности дизельного топлива марки ЕВРО по ГОСТ Р 52368-2005 (ЕН 590:2009), сорт С, вид II (ДТ-4), в песчаную почву.
-1
Металлические жесткие пластины отводили в положение «открыто». В устройство закладывали образец, массой 2,0 кг, высота образца составляла 15 см, что примерно соответствует высоте штыка лопаты. Слой песчаной почвы уплотняли с помощью встряхивающего устройства (лабораторного шейкера) с амплитудой колебания 30 мм и частотой колебания от 170 до 230 мин, до коэффициента пористости 0,3. На поверхность образца вносился нефтепродукт 40 мл. По истечении 6 часов проводили послойный отбор проб, перемещая пластины в положение «закрыто» и снимая поочередно каждый модуль с резьбовых шпилек. Далее отбирали навески и определяли массовое содержание топлива дизельного в образце на определенной глубине.
Массовую долю нефтепродукта, в частности дизельного топлива, в пробе X (мг/г) вычисляли по формуле 1:
изм
3
где С - массовая концентрация нефтепродукта в гексановом экстракте, мг/дм;
г
V - суммарный объем гексанового экстракта;
1
К - коэффициент разбавления экстракта;
m - масса почвы, взятая для анализа, г.
В таблице 2 представлены результаты полученный исследований по определению массовой доли топлива дизельного в образце песчаной почвы.
Результаты исследований показывают, что дизельное топливо марки ЕВРО по ГОСТ Р 52368-2005 (ЕН 590:2009), сорт С, вид II (ДТ-4) способно проникнуть на глубину 7,5 см в исследуемую песчаную почву с коэффициентом пористости 0,3.
Таким образом, применение полезной модели дает возможность оценить глубину проникновения нефтепродукта в исследуемый образец почвы.
Эффективность применения полезной модели заключается в:
- простоте устройства, позволяющего проводить испытания с большим количеством типов почв при различных вариантах состояния образца почвы (сухое или влажное);
- определении проникновения нефтепродукта на различную глубину образца почвы.