Автор статьи: Шевлякова Анастасия Дмитриевна

Руководитель: старший преподаватель

кафедры медбиофизики им. проф. В.Д. Зёрнова

Щербакова И.В.

Батометр: понятие, принцип действия и значение

В современных условиях высокую актуальность приобретает проблема качественного лабораторного исследования проб воды из водоёмов. Для проведения мероприятий по санитарной охране водоёмов, контроля воды различных источников водоснабжения требуются соответствующие приборы. К их числу относятся батометры, о которых и пойдет речь в данной статье.

В течение последних десятилетий батометрия стала важным методом исследования водных ресурсов. Термином «батометрия» обозначается отбор проб воды с заданной глубины. Благодаря батометрам различных типов можно исследовать океаны, моря, реки и совсем небольшие источники водоснабжения - как на поверхности, так и на заданной глубине.

Цель данной работы состоит в изучении сущности и значения метода батометрии. Задачами исследования являются:

- ознакомление с историей развития батометрического метода;

- исследование видов батометров.

Прежде всего обратимся к значению термина «батометр». Он происходит от греческих слов bathos (глубина) и metron (мера). Батометр - это прибор, предназначенный для подводных исследований. Батометр берет пробу воды на глубине для изучения её химического состава, физических свойств и содержания в воде неорганических или органических примесей.

Анализ научной литературы, посвященной лабораторным исследованиям проб воды, позволил установить, что попытки получить воду с глубины предпринимались еще на рубеже XV-XVI столетий. Шведский геолог и географ Адольф Эрик Норденшёльд (1832-1901) в своих рукописях упоминал о приборе, с помощью которого в 1500 году была получена вода в устье реки Ориноко, а также приводил рисунок батометра с лоции 1602 года, при помощи которого со дна Средиземного моря была получена пресная вода. Это были батометры-бутылки, пригодные до глубин 50 м (пока небольшая продолжительность подъёма позволяет сохранить взятую пробу от перемешивания с водой верхних горизонтов; кроме того, на больших глубинах давление воды вдавливает пробку в бутылку). Следует отметить, что подобные приборы применяются до настоящего времени.

Появление в XVIII столетии термометров привело к разработке батометров цилиндрической формы с клапанами, которые открывались при спуске в воду и закрывались из-за сопротивления воды при подъёме с глубины. Первый такой батометр появился в 1749 году, но он пропускал воду и нагревался в верхних слоях, поэтому не подходил для измерения температуры глубинных вод. Во время кругосветного плавания в 1803-1806 гг. И. Ф. Крузенштерн пользовался разработкой русского мастера Шишорина. Но клапаны прибора были ненадёжны и медный корпус нагревался. Первый надёжно закрывающийся и герметичный батометр был создан для плавания на шлюпе «Предприятие» российским мореплавателем Отто Евстафьевичем Коцебу в 1823 году. Адмирал С. О. Макаров в плавании на «Витязе» в 1886 г. создал свой батометр, который учитывал конструктивные недостатки других существовавших к тому времени приборов. Батометр Макарова имел высоту 61 см, диаметр 15 см и был обшит снаружи войлоком и парусиной.

Вообще говоря, конструкцию батометра нельзя назвать сложной. Батометр представляет собой сосуд цилиндрической формы, оснащенный специальными клапанами, предназначенными для герметичного закрытия прибора под водой на определённой глубине. Клапаны необходимы для предотвращения смешивания пробы воды, взятой с заданной глубины, с водой с других глубин в процессе подъёма прибора. Некоторые батометры оснащены функцией измерения температуры воды при взятии пробы. Такие батометры называются батитермографами.

Также отметим, что с целью взятия проб с морских глубин может применяться не только батометрический способ, но и шланговый, с использованием насоса.

С помощью проб морской воды можно изучить физико-химический состав планктона. Батометр Рутнера нередко используется для отлова беспозвоночных. В основе работы этого типа батометра лежит вакуумный захват посредством всасывания с использованием давления воды.

Выделяют несколько видов барометров в зависимости от назначения и принципа действия:

1. Сериальный батометр, оснащенный боковым подвесом, предназначенным для закрепления прибора на тросе за бортом судна.

2. Малый батометр компактных размеров. Впервые подобный прибор был изготовлен в 1935 г. для дрейфующей станции «Северный полюс».

3. Концевой батометр, предназначенный для случаев, когда во взятии проб участвуют несколько барометров. Данный вид батометра применяется, когда нужно избежать излишней тяжести груза при подъёме или спуске нескольких батометров. Концевой батометр обеспечивает наиболее надёжную пробу воды, используемую в качестве контрольной. Сосуд концевого батометра изготавливается из химически стойких материалов (например, из стекла). Эталонный концевой батометр Международной гидрографической лаборатории имеет вес 12 кг, полную ёмкость 1700 см³, ёмкость внутреннего сосуда 450 см³.

4. Донный батометр, отличительной особенностью которого является его автоматическое закрытие при прикосновении ко дну. Такой батометр, изобретенный в 1870 г., служит для взятия проб из слоя воды, прилегающего ко дну водоёма.

5. Промерный батометр, предназначенный для взятия проб придонных вод при глубоководном промере. Такой батометр обладает относительно малым весом (около 3 кг), оснащен функцией автоматического закрывания при начале подъёма проволоки (лотлиня).

6. Батометры специального назначения применяются в тех случаях, когда необходимо получение большого количества воды с одной глубины для полного химического анализа, при проведении гидробиологических работ. Такие батометры имеют объём 10 л и даже более.

Особенностью применения батометров является сокращение времени работы на глубоководных гидрологических станциях, аппараты опускаются сразу на несколько глубин на одном тросе. Независимо от типа батометра, каждый батометр при спуске на глубину в открытом состоянии должен свободно, без задержки создающимися завихрениями, пропускать воду через цилиндр. Спусковое приспособление, закрывающее батометр, должно действовать надёжно, обеспечивая получение пробы точно с заданного горизонта. Внутренняя поверхность батометра не должна оказывать химического воздействия на пробу воды. Батометр должен закрываться герметично, все части батометра должны делаться из одного металла, чтобы избежать образования при соприкосновении с морской водой гальванической пары.

В таблице приведены основные разновидности батометров.

Необходимо подчеркнуть, что на данный момент для исследований используются целые комплексы, позволяющие фиксировать одновременно множество параметров: температуру, солёность, совокупность иных метеорологических и гидрологических параметров. Однако для исследований воды в лабораторных условиях остаётся потребность в получении проб именно с помощью батометров. В связи с этим данные приборы не потеряли своего значения, а, напротив, их конструкции и виды совершенствуются и модернизируются с учётом новых задач и актуальных исследований проб воды из различных источников.

Список литературы

1. СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. М., 2001.

2. Гигиеническая оценка качества и безопасности водного фактора по нормативным документам: метод. разработка / Владивостокский государственный медицинский университет. Владивосток, 2006. 

3. Маклаков А.Ф., Снежинский В.А., Чернов Б.С. Океанографические приборы. Л.: Гидрометиздат, 1975.

4. Ракитский В.Н. Проблемы современной гигиены // Гигиена и санитария. 2015. Т. 94, № 4. С.4-7.

5. Рассел Дж. Батометр. М., 2013.

6. Рахманин Ю.А. и др. Научное обоснование совершенствования санитарно-бактериологического мониторинга при питьевом водопользовании // Гигиена и санитария. 2014. Т. 93, № 6. С.68-72.