融雪劑的用量及潛在危害的研究

陳思杭

摘要：融雪劑除雪效率高、見(jiàn)效快，但融雪劑的使用也給環(huán)境帶來(lái)了新的問(wèn)題。本研究立足校園，通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷法了解人們對(duì)融雪劑的認(rèn)知情況，通過(guò)訪談法了解融雪劑在校園和市政工作中的使用情況，通過(guò)實(shí)地調(diào)查分析校園使用融雪劑的實(shí)際需求和環(huán)境影響，通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析典型融雪劑的效果和對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響。研究旨在幫助師生、家長(zhǎng)、社區(qū)居民進(jìn)一步認(rèn)識(shí)融雪劑的影響，通過(guò)科學(xué)控制融雪劑的用量，在盡可能降低其危害的前提下，減輕融雪劑的次生影響。

關(guān)鍵詞：融雪劑；危害；研究

本研究表明：目前，民眾對(duì)于融雪劑正確使用方法還缺乏科學(xué)認(rèn)識(shí)，受條件所限，生活中使用和處理融雪劑的方式還不盡合理；校園調(diào)查表明，融雪劑的使用對(duì)于校園土壤存在影響；實(shí)驗(yàn)表明，以氯化鈉為例，融雪劑含鹽量越高（溶液濃度越高）防凍性越好，對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育影響越大，綜合來(lái)看，0.5%～1%的使用濃度相對(duì)合理；結(jié)合校園調(diào)查和實(shí)驗(yàn)，本研究為三帆中學(xué)的除雪工作提供了改進(jìn)方案，并對(duì)市政相關(guān)工作有所建議。

一、研究背景

在校園生活和日常生活中，我們發(fā)現(xiàn)：使用融雪劑之后，地面上會(huì)留下灰白色的痕跡，顯然，融雪劑的使用對(duì)路面有后續(xù)影響；在大雪過(guò)后進(jìn)行掃除時(shí)，大量的含有融雪劑的冰雪融水除進(jìn)入地下排水管道以外，也進(jìn)入了市政和校園綠化區(qū)域的土壤之中；未完全融解的含有融雪劑的冰雪也常常被堆放在綠化區(qū)域邊沿的植被生長(zhǎng)區(qū)域，而堆放過(guò)這類冰雪的草地的顏色也明顯呈灰白色，與正常草地不同。媒體上也時(shí)有對(duì)于融雪劑危害的報(bào)道。

二、研究目的及意義

我們希望通過(guò)此項(xiàng)研究，幫助師生、家長(zhǎng)、社區(qū)居民進(jìn)一步認(rèn)識(shí)融雪劑的影響，立足校園，通過(guò)科學(xué)控制融雪劑的用量，在盡可能降低其危害的前提下，減輕融雪劑的次生影響，達(dá)到理想的融雪效果，促進(jìn)校園、社區(qū)的環(huán)保工作。

三、研究方法

（一）文獻(xiàn)研究法

研究組成員通過(guò)圖書(shū)館、互聯(lián)網(wǎng)資源，查閱書(shū)籍、報(bào)刊和電子文獻(xiàn)，收集有關(guān)融雪劑研究的資料。

（二）問(wèn)卷調(diào)查法

問(wèn)卷調(diào)查旨在了解三帆師生、社區(qū)居民對(duì)融雪劑的認(rèn)識(shí)，為改進(jìn)有關(guān)工作提供參考。

（三）訪談法

研究組通過(guò)面談和電話交流等方式，訪談了三帆中學(xué)后勤部門的工作人員和北京市市政部門。在對(duì)三帆中學(xué)后勤部門工作人員進(jìn)行的訪談中，主要了解了本校融雪劑的使用情況；在對(duì)北京市市政部門同志進(jìn)行的訪談中，主要了解了北京市目前在用融雪劑的主要種類、使用標(biāo)準(zhǔn)和使用的后期影響等情況。

（四）實(shí)地調(diào)查法

研究組對(duì)三帆中學(xué)校園中與撒放融雪劑存在關(guān)聯(lián)的有關(guān)情況進(jìn)行了實(shí)地調(diào)查，旨在獲得兩方面的數(shù)據(jù)。

（五）實(shí)驗(yàn)法

考慮到氯化鈉是人們所公認(rèn)的，同時(shí)兼?zhèn)浣档捅c(diǎn)性能好、貨源充足和價(jià)格低廉等多種優(yōu)點(diǎn)的融雪材料，研究組將氯化鈉作為研究對(duì)象。

五、研究結(jié)果

（一）文獻(xiàn)研究

文獻(xiàn)表明，目前所用的融雪劑大致分為三類：一類是氯鹽型，例如氯化鈣、氯化鎂、氯化鈉等；第二類是非氯鹽型，例如鈣鎂乙酸鹽、乙酸鉀等；第三類是混合型。由于氯化鈉是一種降低冰點(diǎn)性能好、貨源充足、價(jià)格低廉的材料，所以各國(guó)多在使用氯化鈉作為融雪劑。

（三）訪談情況整理

（1）對(duì)三帆中學(xué)后勤部門工作人員的訪談結(jié)果

在對(duì)學(xué)校后勤部門工作人員的訪談中，我們了解到了以下一些情況。

首先，三帆中學(xué)所使用的融雪劑，是氯化鈉成分的工業(yè)鹽融雪劑。

其次，三帆中學(xué)的融雪劑使用，有著比較嚴(yán)格的要求。除雪的方式，一般是采用人工掃除。融雪劑主要是用于防止雪后道路結(jié)冰，或是在雪情嚴(yán)重的情況下，才有限地灑放，而且灑放地點(diǎn)嚴(yán)格地限制在以瀝青或是石材鋪設(shè)的室外地面，綠化區(qū)域和塑膠跑道等區(qū)域是禁止灑放的。

第三，使用融雪劑的冰雪及其融水，大部分進(jìn)入了地下排水管道，但在雪情較大、氣溫較低時(shí)，也有沿路邊堆放的情況，所以，會(huì)有少量的融雪劑隨冰雪和融水，進(jìn)入地表土壤。

（2）對(duì)相關(guān)政府、事業(yè)單位同志的訪談結(jié)果

在對(duì)北京市環(huán)衛(wèi)科研所的同志進(jìn)行的電話訪談中，我們了解到了以下一些情況。

首先，北京市目前主要使用的融雪劑，分為氯鹽型和非氯鹽型兩種。其中，氯鹽型融雪劑，成分以氯化鈉為主，另有加入一定比例氯化鈣的。這類融雪劑，價(jià)格低、使用效果好，在國(guó)內(nèi)和國(guó)外廣泛使用，但是會(huì)腐蝕建筑材料等，因此在此類融雪劑中還會(huì)加入一定量的緩蝕劑。非氯鹽型融雪劑，腐蝕性小，但是價(jià)格高，因此一般只在機(jī)場(chǎng)跑道等有限的、養(yǎng)護(hù)要求高的場(chǎng)所使用。近年來(lái)，廠家也在開(kāi)發(fā)一些其他類型的融雪劑，如利用秸稈發(fā)酵的過(guò)程產(chǎn)物制成新型融雪劑，但是這些新產(chǎn)品尚在小規(guī)模試用階段。

（四）實(shí)地調(diào)查法

（1）三帆中學(xué)硬化地面面積

根據(jù)三帆中學(xué)后勤部門提供的工程存檔資料，我們了解到，三帆中學(xué)室外硬化地面總面積約4500平方米。這是在有需要的情況下，三帆中學(xué)校園內(nèi)可以灑放融雪劑的完全面積。

（2）土壤鹽度情況

研究組對(duì)校園室外綠化區(qū)域的土壤進(jìn)行了取樣。

取樣時(shí)，我們對(duì)每個(gè)點(diǎn)的土壤取樣一次，總深度20cm，按0-5cm、5-10cm、10-20cm三個(gè)深度分裝。

整體分析土壤總鹽度和土壤鈉離子的數(shù)據(jù)，有理由認(rèn)為，含融雪劑的冰雪或是融水會(huì)對(duì)土壤的成分產(chǎn)生影響，并且這種影響在淺層土中更為強(qiáng)烈。而長(zhǎng)年的含融雪劑的冰雪或是融水將可能使得土壤產(chǎn)生非正常的鹽分富集，對(duì)土壤的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)產(chǎn)生一定影響。

（五）實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

（1）氯化鈉溶液凍結(jié)實(shí)驗(yàn)

為了研究不同劑量融雪劑的防凍效果，研究組設(shè)計(jì)了氯化鈉溶液凍結(jié)實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)方法如下：分別配置濃度為0%、0.5%、1%、2%和4%濃度的氯化鈉溶液，裝入同型器皿中，然后放入冰箱冷凍室，每隔半小時(shí)觀察一次凍結(jié)情況并做記錄。

為保證結(jié)果可靠，研究組先后進(jìn)行了兩次實(shí)驗(yàn)。通過(guò)對(duì)比不同濃度氯化鈉溶液的凍結(jié)情況，可以發(fā)現(xiàn)，0.5%和1%濃度的氯化鈉溶液防凍有差異，但不太顯著；2%濃度氯化鈉溶液防凍性較前兩者有明顯提高；4%濃度氯化鈉溶液的防凍性十分顯著?？偟膩?lái)說(shuō)，隨著氯化鈉濃度的增加，溶液防凍性增強(qiáng)，兩者成正相關(guān)。

（2）種子發(fā)芽和生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)

考慮到綠化帶草本植物中禾本科植物較多，研究組首先選取了禾本科的玉米作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象來(lái)研究融雪劑對(duì)植物的影響；作為補(bǔ)充，還選取了北方常見(jiàn)的豆科植物，以綠豆作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象來(lái)研究融雪劑對(duì)其他植物的影響。

①玉米發(fā)芽和生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)方法如下：選取四個(gè)同型培養(yǎng)皿，每個(gè)里放20顆玉米籽粒，分別添加清水和0.5%、1%、2%濃度的氯化鈉溶液，放在室內(nèi)的相同區(qū)域，每日添加清水以補(bǔ)充蒸發(fā)量，連續(xù)觀察7天，記錄發(fā)芽的情況和幼苗生長(zhǎng)情況。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，0.5%濃度氯化鈉溶液對(duì)玉米籽粒發(fā)芽率幾乎無(wú)影響，但與清水相比，表現(xiàn)出影響根毛發(fā)育、抑制生長(zhǎng)速度的情況；1%濃度的氯化鈉溶液對(duì)玉米籽粒的發(fā)芽率影響加大，抑制生長(zhǎng)發(fā)育的情況更為明顯；2%濃度氯化鈉溶液對(duì)玉米籽粒的發(fā)芽率影響極大，雖有個(gè)別發(fā)芽跡象，但從試驗(yàn)結(jié)果看幼苗難以成活。

②綠豆發(fā)芽實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)方法如下：選取四個(gè)同型培養(yǎng)皿，每個(gè)里放20顆綠豆，分別添加清水和0.5%、1%、2%濃度的氯化鈉溶液，放在室內(nèi)的相同區(qū)域，連續(xù)觀察5天，記錄種子發(fā)芽的情況。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，0.5%和1%濃度氯化鈉溶液對(duì)綠豆發(fā)芽率的影響較小，2%濃度氯化鈉溶液對(duì)綠豆種子的發(fā)芽率影響極大。

（3）綜合結(jié)論

綜合分析上述兩類型的三個(gè)實(shí)驗(yàn)，可以得出以下結(jié)論：融雪劑含鹽量越高（溶液濃度越高）防凍性越好，對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育影響越大；融雪劑的含鹽量和防凍能力呈正相關(guān)，和植物生長(zhǎng)呈負(fù)相關(guān)。

具體來(lái)說(shuō)，濃度為0.5%的氯化鈉溶液有一定的防凍效果，對(duì)植物發(fā)芽、生長(zhǎng)的影響較?。粷舛葹?%的氯化鈉溶液防凍效果較好，對(duì)植物發(fā)芽、生長(zhǎng)有一定影響；濃度為2%的氯化鈉溶液防凍效果更好，但對(duì)植物發(fā)芽、生長(zhǎng)的影響極大；濃度為4%的氯化鈉溶液雖然防凍效果很好，但是可以預(yù)計(jì)，將導(dǎo)致植物不能正常發(fā)芽、生長(zhǎng)。

六、建議

本項(xiàng)研究表明：融雪劑的使用廣泛，但日常的使用方式不盡科學(xué)；人們對(duì)融雪劑的認(rèn)識(shí)也有待提高；有鑒于此，應(yīng)該將融雪劑的灑放，融雪的后期處理，以及普及科學(xué)除雪知識(shí)等作為一項(xiàng)系統(tǒng)性工作來(lái)進(jìn)行。

根據(jù)本項(xiàng)研究，在校園除雪工作和市政除雪工作方面，研究組提出如下的方案和建議。

（一）北京三帆中學(xué)除雪工作和融雪劑使用建議方案

（1）繼續(xù)保持以人力除雪為主要除雪手段的科學(xué)工作傳統(tǒng)。本著對(duì)學(xué)生進(jìn)行勞動(dòng)教育的需要，在保證安全的前提下，還可以發(fā)動(dòng)學(xué)生掃雪、除雪，共同參與學(xué)校工作。

（2）根據(jù)雪情，進(jìn)一步科學(xué)地規(guī)范融雪劑用量。

首先，在氣象上，雪情有不同標(biāo)準(zhǔn)。小雪指12小時(shí)內(nèi)降雪量小于1.0mm（折合為融化后的雨水量，下同）或24小時(shí)內(nèi)降雪量小于2.5mm的降雪過(guò)程；中雪指12小時(shí)內(nèi)降雪量1.0～3.0mm或24小時(shí)內(nèi)降雪量 2.5～5.0mm或積雪深度達(dá)30mm的降雪過(guò)程；大雪指12小時(shí)內(nèi)降雪量3.0～6.0mm或24小時(shí)內(nèi)降雪量 5.0～10.0mm或積雪深度達(dá)50mm的降雪過(guò)程。暴雪指12小時(shí)內(nèi)降雪量大于6.0 mm或24小時(shí)內(nèi)降雪量大于10.0mm或積雪深度達(dá)80mm的降雪過(guò)程。

根據(jù)三帆中學(xué)的室外硬化地面的面積，結(jié)合雪情，若以0.5%氯化鈉濃度作為灑放融雪劑后的融水鹽度控制標(biāo)準(zhǔn)，可以換算出不同雪情下三帆中學(xué)全校融雪劑的控制用量。

以24小時(shí)計(jì)，全校融雪劑的灑放控制量如下：小雪時(shí)不超過(guò)56.25千克；中雪時(shí)在56.25～112.5千克，大雪時(shí)在112.5～225千克。

（3）在經(jīng)費(fèi)許可的前提下，采購(gòu)非氯鹽型的或是新型的融雪劑。

（4）在條件允許的情況下，灑放融雪劑后，處理融水時(shí)，盡量不要使其流入地表土壤，未完全融化的冰雪，盡量不要堆放在綠化帶邊沿，建議集中堆放和處理。

（5）在下雪時(shí)和雪后，師生員工在校內(nèi)行走時(shí)，不要進(jìn)入綠化帶植被和地表裸露土壤區(qū)域，避免由于人員通行將帶含有融雪劑的冰雪和融水帶入到上述區(qū)域。

（二）北京市政除雪工作和融雪劑使用建議

（1）普及科學(xué)知識(shí)，讓民眾都知道融雪劑的不利影響，支持市政部門的科學(xué)工作。

（2）在日常生活中盡量少用或是不用融雪劑；確需使用融雪劑時(shí)，應(yīng)根據(jù)雪情，嚴(yán)格控制灑放量，爭(zhēng)取將終端鹽濃度控制在0.5%、不超過(guò)1%，以降低次生影響。

（3）在適當(dāng)使用融雪劑的同時(shí)，在人力和物力許可的前提下，加大機(jī)械除雪、人工除雪等物理除雪辦法的比重，減少融雪劑的使用。

（4）灑有融雪劑的冰雪盡量不要堆放在綠化帶的土壤和植被表面或是行道樹(shù)的樹(shù)坑里，最好集中處理。

（5）在綠化帶植被中增加耐鹽植物的比重。

（6）城市建筑、道路路面、排水管線要考慮融雪劑的影響，盡量選擇能抗融雪劑影響的材料。尤其是城市排水設(shè)施的材料一定要抗腐蝕。

七、致謝

感謝參與問(wèn)卷調(diào)查的師生、家長(zhǎng)和居民。

感謝接受訪談的北京三帆中學(xué)后勤部門的工作人員和北京市環(huán)衛(wèi)科研所的同志。

感謝北京師范大學(xué)地理和遙感科學(xué)學(xué)院的老師們。

感謝我們的課題指導(dǎo)老師，感謝課題組成員的家長(zhǎng)。

感謝每一位課題組同學(xué)。

參考資料：

[1]嚴(yán)霞等.化學(xué)融雪劑對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響.《生物學(xué)雜志》2008年第27卷第12期.

[2]吳澤媚.氯鹽融雪劑對(duì)瀝青混合料低溫抗裂性的影響.《公路工程》2012年第37卷第4期.

課題成果：本課題獲得第37屆北京青少年科技創(chuàng)新大賽二等獎(jiǎng)。