融雪劑類型分析及對(duì)環(huán)境影響問題的探討

楊 瑩

(北京市城市管理研究院 生活垃圾檢測分析與評(píng)價(jià)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100028)

引 言

我國北方地區(qū)和世界上許多高緯度、高海拔的地區(qū)，冬季氣溫低，降雪較多，因積雪引發(fā)的問題(交通堵塞、道路封閉及交通事故率增加等)會(huì)給經(jīng)濟(jì)造成重大的損失。所以為了保障道路運(yùn)行通暢，緩解雪天的交通壓力，除雪化冰就變的非常關(guān)鍵。目前為止，國內(nèi)外主要采用機(jī)械除雪和融雪劑融雪的除雪方式。但由于機(jī)械除雪的效率比較低，因此使用融雪劑除雪化冰成為了主要方式。但隨著融雪劑被廣泛的使用，導(dǎo)致其對(duì)環(huán)境的影響也慢慢的顯現(xiàn)出來[1]。例如：2005年北京市曾因?yàn)槎敬罅渴褂萌谘﹦┏瑢?dǎo)致城區(qū)內(nèi)20多條主干路的樹木枯損和草坪斑禿的現(xiàn)象非常嚴(yán)重。據(jù)相關(guān)部門不完全統(tǒng)計(jì)，路邊綠植(包括喬木、花灌木、草坪等)的受損數(shù)量非常龐大，至少造成1 500余萬元的經(jīng)濟(jì)損失。還有我國修建不久的鋼筋混凝土設(shè)施，投入使用的時(shí)間不是很長，但卻出現(xiàn)了嚴(yán)重的道橋腐蝕現(xiàn)象，導(dǎo)致重大的經(jīng)濟(jì)損失。例如曾經(jīng)有出現(xiàn)混凝土剝蝕、開裂及粉化掉皮現(xiàn)象的北京三元橋、東直門橋等，都是由于冬季使用的融雪劑產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象，從而導(dǎo)致橋體鋼筋的銹蝕及混凝土順著鋼筋開裂。

1 融雪劑的種類及特點(diǎn)

1.1 氯鹽型融雪劑

我國目前使用的融雪劑主要是氯鹽型融雪劑，并且也是各國最早開始使用的融雪劑。氯鹽型融雪劑的主要成分包括NaCl、CaCl2、MgCl2、KCl等。因?yàn)槁然c的價(jià)格非常便宜并且無毒、融雪效果較好，所以是現(xiàn)在使用最多的。由于氯鹽型融雪劑有著顯著的優(yōu)點(diǎn)(價(jià)格便宜、來源豐富、效率高、速度快等[2])，至到今天仍然是使用量最多的融雪劑。但它對(duì)道橋腐蝕和環(huán)境污染的負(fù)面效應(yīng)也不容忽視。

1.2 非氯鹽型融雪劑

非氯鹽型融雪劑以20世紀(jì)80年代美國DOT公司研制的環(huán)保型融雪劑CMA(鈣鎂乙酸鹽)為主要代表，這類融雪劑主要以醋酸鹽(如醋酸鈣鎂、醋酸鉀)、尿素、二元醇等不含氯的物質(zhì)為主[2]。優(yōu)點(diǎn)是性能穩(wěn)定，對(duì)環(huán)境危害小。但由于其生產(chǎn)成本較高，生產(chǎn)過程又比較復(fù)雜，因此難以大量生產(chǎn)和推廣應(yīng)用，一般僅在機(jī)場等環(huán)保要求高的區(qū)域使用。

1.3 混合型融雪劑

將前兩種類型融雪劑混合或在融雪劑中添加阻銹劑，制成混合型融雪劑。這類融雪劑中和了氯鹽型融雪劑對(duì)環(huán)境的影響、非氯鹽型融雪劑價(jià)格昂貴的問題，降低了對(duì)道橋的腐蝕性。但這類融雪劑溶解性不如氯鹽型融雪劑，原料來源復(fù)雜且生產(chǎn)工藝繁瑣。加入太少的阻銹劑難以達(dá)到很好的阻銹效果，但阻銹劑加入過多又將對(duì)環(huán)境產(chǎn)生新的污染問題。因此，還需要進(jìn)一步的研究。

2 融雪劑對(duì)環(huán)境的危害分析

2.1 融雪劑對(duì)環(huán)境的影響

融雪劑主要通過對(duì)植物、土壤和水質(zhì)方面產(chǎn)生對(duì)環(huán)境的影響。氯鹽型融雪劑由于滲透原理對(duì)植物產(chǎn)生的危害，是由于含有鹽份的雪水透過土壤堆積在植物根部，破壞了原有的滲透平衡，植物細(xì)胞內(nèi)的水分就會(huì)向外滲透，因此植物吸收水分困難導(dǎo)致生理性缺水，使植物葉子變黃、枯萎，最后導(dǎo)致死亡。鹽分過多也會(huì)抑制植物葉綠素，影響光合作用，破壞植物的正常代謝。同時(shí)融雪劑還會(huì)抑制植物種子的萌發(fā)。

融雪劑對(duì)土壤最直接的、也是長期性的危害是由于融雪劑中的氯化物進(jìn)入土壤后，導(dǎo)致土壤中的鹽分累積增加，土壤造成板結(jié)，使土壤形成片狀或者塊狀的結(jié)構(gòu)[3-4]，板結(jié)后的土壤含水量降低，并且融雪劑中的鹽類物質(zhì)滲透到土壤后將長期地滯留在土壤中，很難再恢復(fù)到土壤原來的狀態(tài)。

隨著雪雨水的沖刷，撒布在路面上的融雪劑被帶到河流及湖泊水域中，水體被融雪劑污染而改變了密度，且融雪劑中強(qiáng)電解質(zhì)的鹽類物質(zhì)破壞了水體原有的電離平衡，使得水體的物理、生態(tài)特征發(fā)生了改變。融雪劑滲入地下水中，也會(huì)對(duì)飲用水造成影響。

2.2 融雪劑對(duì)路面、橋梁的影響

融雪劑對(duì)路面和橋梁的損害按性質(zhì)可以分為物理破壞和化學(xué)破壞。物理破壞是指融雪劑中的鹽類物質(zhì)滲入到混凝土和瀝青中，由于鹽的吸濕性和飽水性，因結(jié)冰體積膨脹產(chǎn)生大的拉應(yīng)力，造成剝蝕、開裂等現(xiàn)象。多次反復(fù)凍融作用會(huì)產(chǎn)生更加嚴(yán)重的破壞現(xiàn)象。從混凝土表面裂縫或氣孔滲入的融雪劑溶液不斷富集，并且很難被排出，因此即使在常溫下也會(huì)產(chǎn)生鹽結(jié)晶壓破壞[5]?；瘜W(xué)破壞是指融雪劑中的氯鹽與混凝土中的堿骨料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生復(fù)鹽溶出，從而降低了混凝土的堿性，使混凝土的粘著力下降。也導(dǎo)致石料從瀝青表面剝落，使路面形成坑槽，通過汽車的碾壓等又使路面產(chǎn)生推擠變形[6]。正常情況下，鋼筋在混凝土的堿性環(huán)境中，表面會(huì)形成一層可使鋼筋保持幾十年到上百年不生銹的鈍化膜，但當(dāng)融雪劑滲透到混凝土中后，鋼筋表面的鈍化膜被氯化物破壞，使鋼筋轉(zhuǎn)化為活化(腐蝕)狀態(tài)[3]并產(chǎn)生銹蝕產(chǎn)物(鐵銹)，鐵銹使鋼筋體積膨脹是導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫、剝落、鋼筋外露等現(xiàn)象的主要原因。

2.3 融雪劑對(duì)車輛等交通工具的影響

融雪劑對(duì)車輛等交通工具的影響主要是車輛被含氯的融雪劑濺到而產(chǎn)生腐蝕。氯鹽與車輛底部的金屬構(gòu)件發(fā)生電化學(xué)腐蝕反應(yīng),是車輛產(chǎn)生生銹、腐蝕的主要原因，嚴(yán)重的甚至?xí)斐山煌ㄊ鹿剩宦塞}與輪胎也會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，加速輪胎老化，縮短其使用壽命。

3 降低危害的措施

首先，要規(guī)范融雪劑的使用，包括使用種類、使用量等；并盡量減少使用。像停車場、單位、小區(qū)內(nèi)部道路等采用機(jī)械和人工鏟雪。第二，加強(qiáng)路面橋梁等自身的防護(hù)性。增強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施的防護(hù)性(采用防治鹽凍剝蝕技術(shù)的混凝土、采用耐腐蝕鋼筋等)；為了減少氯鹽對(duì)車輛的腐蝕作用，“底盤封塑”的處理方法被大多數(shù)汽車生產(chǎn)廠商采用，汽車底盤“封塑”后可以有效抵御氯化鈉等腐蝕物的侵害[3]。完善道路排水系統(tǒng)，在路橋兩側(cè)鋪設(shè)水溝或下水管道，引入污水處理廠處理。第三，在道路兩旁選種耐鹽植物，加強(qiáng)松土等措施。第四，加強(qiáng)研發(fā)環(huán)保型融雪劑。

4 結(jié)語

我國目前缺乏對(duì)融雪劑使用方法的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，因此急需研究出臺(tái)不同種類融雪劑的施撒量、使用時(shí)機(jī)、作業(yè)方式的規(guī)定，防止融雪劑的濫用造成環(huán)境問題。環(huán)保型融雪劑的研發(fā)是一個(gè)趨勢，雖然近年來有了很大的進(jìn)步，但都并未大范圍推廣使用，如今仍是以氯鹽型融雪劑為主，新型環(huán)保型融雪劑的開發(fā)還需要一個(gè)過程，并是我們急需解決的問題。