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融雪剂的环境污染与控制对策
摘要:分析了目前北方城市大量使用的融雪剂对环境产生的影响,包括对植物的危害、对桥梁及路面钢筋混凝土的腐蚀等。并提出采取有效可行的措施降低其对环境的污染,如生产环保型融雪剂、改进融雪剂的使用方法。
关键词:融雪剂;环境污染;控制对策
融雪剂又称除冰盐、道路防冻剂,主要用于冬季机场、公路、广场、停车场、铁路、城市街道等起到除雪及防冻作用,其成分以氯化钠、氯化钙、氯化镁等盐类为主。由于融雪剂具有使用方便,价格适中等优点,除了大城市广泛使用,诸多中小型城市也逐渐趋于大批量使用。但是,由于过度使用融雪剂,导致绿化植被大量死亡,公路、桥梁混凝土路面造成严重腐蚀破坏。被掺进了融雪剂的雪融化渗入地表后,还会污染江河、地下水,破坏生态环境。
1融雪剂的成分及工作原理
融雪剂根据所含成分不同可分为三类:①氯盐类(氯化钠、氯化钙等盐类);②氯盐类环保型(无机盐、有机酸盐和缓释剂);③非氯盐类环保型(成分以有机物为主)。其中氯盐类价格低、效果好,是目前国内大量使用的产品。
融雪剂的融雪行为可概括为两方面:一是吸热行为,每公斤固体的冰雪融化为同温度的液态水需吸收335kJ;二是溶解行为,融雪剂作为溶质融于雪中成为融雪剂溶液,或浓溶液融雪后变为较稀溶液,从而使融化后的雪水冰点降低,在低气温下流走,不再冻结[1]。
根据乌拉尔定律,溶质的存在可以降低溶剂的蒸气压,物质的凝固点是物质的液相和固相相平衡时的温度。例如,水和冰在0℃时共存为平衡态,此时,水的蒸气压与冰的蒸气压相等。溶液凝固点是液相和固相纯溶液互成平衡时的温度,也就是溶液蒸气压与冰的蒸气压相等时的温度。又因为溶液的蒸气压小于纯水的蒸气压,故在#0时溶液的蒸气压也小于冰的蒸气压,溶液的蒸气压必在0℃以下某个温度与冰的蒸气压相等,因此在这个温度下溶液与冰达平衡状态。
2融雪剂的危害
2.1对植物造成的影响
2001年北京使用氯化钠融雪剂的播散量为1000t,2002年撒了7000t的氯化钙。由于大范围使用融雪剂,造成第二年春天北京有4000多棵大树死亡,4万多株灌木死亡,直接经济损失达1500万元。园林专家曾对北京北四环路边的残雪及周边土壤进行了取样,发现含盐浓度比正常值高392倍,氯离子、钠离子等的浓度也大大超标。土壤中可溶性盐类过多对植物的不利影响是多种多样的,但主要危害有以下三方面[2]:
(1)生理干旱。一般植物在土壤盐分超过0.2~0.5%时就会出现吸水困难,盐分高于0.4%时植物体内水分易外渗,生长速率显著下降,甚至导致植物死亡。
(2)特殊离子的毒害。盐分过多的土壤环境的一个特点是某些离子浓度过高而毒害植物,某种盐类过多则排斥对另一些营养元素的吸收,这种不平衡吸收,不仅造成营养失调,抑制了生长,同时还产生单盐毒害作用。
(3)破坏正常代谢。由于盐胁迫影响了膜的正常透性和改变了一些膜结合酶类活性,引起一系列的代谢失调:使光合速率下降,呼吸消耗量多,抑制蛋白质的合成促进其分解;使植物体内积累有毒的代谢产物,如蛋白质分解产物游离氨基酸、胺、氨等的积累。
2.2对混凝土路面、桥梁造成的影响
据报道前些年国外曾大量使用除冰盐,造成了以桥梁为主的建筑物的严重腐蚀破坏,经济损失巨大。国外调查表明,凡使用除冰盐的桥梁,15年左右表现出腐蚀破坏。英国为修复因除冰盐腐蚀破坏的桥梁,已花费62亿英镑。德国每年花费4亿马克。加拿大及北欧等国均有受“盐害”损失记录。美国曾做过一项实验,一座立交桥原来使用寿命为50年,如果一直使用食盐除雪,立交桥的寿命可能会降至25年,甚至10年。
国内哈绥公路自1994年下半年开始摊铺水泥仝面层,到1995年8月末完成。1996年冬季因降雪量大,路面积雪和结冰严重,影响交通正常运行,因此公路管理部门根据交通部颁布的有关使用除冰盐除冰雪的技术规程撒除冰盐。1997年2月发现在撒除冰盐路面和路肩板表面出现大面积的剥蚀破坏。
2.2.1混凝土腐蚀机理
大量研究结果表明,盐对混凝土的侵蚀破坏是物理作用和化学作用的综合结果。
(1)物理作用机理。混凝土被除冰盐破坏从本质上看是冻融破坏的一种特殊形式。由于盐的吸湿性和饱水性,混凝土中的初始饱水度明显比无除冰盐的高。因而当受冻时,混凝土中将产生更高的结晶压。另外由于盐的浓度差,受冻时因分层结冰产生应力差,同时由于盐在冰雪融化时吸收大量的热使



