陈樱华,张金娜,李富华,陈世祥
(天津长芦海晶集团有限公司,天津 300457)
我国大部分地区冬季会出现大雪天气,低温条件下,积雪不易融化,因此,雪后采取有效、及时的融雪除冰具有重要的意义。
我国从20 世纪80 年代开始使用氯化钠除雪, 到90 年代中后期则开始大量采用融雪剂除雪[1]。
产品类型经历了由单一的工业盐型,到氯化钠与氯化镁和氯化钙混合型、 氯盐混合防腐型,到现在倡导的环保型。
1.1 融雪剂的分类
1.1.1 氯盐类融雪剂
氯盐类融雪剂又称作为“化冰盐”,主要包括:氯化钠、氯化钙、氯化镁等,以氯化钠为主。
氯盐类融雪剂具有适用温度低,价格便宜,原料来源广等特点,是现阶段使用范围最广的融雪剂。
氯化钠、氯化镁及氯化钙等氯盐对于降低溶液的冰点有较好的作用,随着氯盐浓度的增加,融雪剂的冰点越低,融雪效果越好,以氯化钙为主的融雪剂能够在-20℃条件下使用,最低冰点可达-54℃[2]。
1.1.2 非氯盐类融雪剂
非氯盐类融雪剂包括有机盐或无机盐、 胺、醇类等无氯型的物质,以冰醋酸为原料研制的醋酸钙镁融雪剂 (CMA) 是在20 世纪末期由美国DOT 公司最早研制成功,是一种绿色环保型融雪剂[3],其融雪性能稳定,对环境影响小于氯盐类融雪剂。
还有一部分的非氯盐类融雪剂主要是利用酯、糖酒等副产物生产的。
但是由于非氯盐型融雪剂的生产成本较高,使用范围有限,虽然对基础实施的腐蚀性小, 但是对环境影响存在争议,并未得到广泛应用,只适用于机场、军事基地等特殊场合。
1.1.3 混合型融雪剂
按照一定比例,将氯类融雪剂、非氯盐类融雪剂等混合配制而成的融雪剂称为混合型融雪剂。
该类融雪剂兼有氯类融雪剂和非氯盐类融雪剂的优点,具有融雪效率高、原料来源广泛、价格较低且对环境影响小的特点,是未来融雪剂产品的主流。
1.2 融雪剂特点
吸湿放热型:在低温的条件下,固相的融雪剂易吸潮形成溶液,且在融雪化冰过程中吸水放热,加快融雪化冰。
冰点低、溶解速度快:融雪剂的冰点低,在洒落后, 固相的融雪剂能够在低温条件下快速溶解,且形成的溶液冰点低,进而发挥融雪除冰的作用。
流动性和持久性:
固相融雪剂流动性好,易于抛洒或机械撒布,融雪化冰后形成溶液,可以长时间的起到融雪除冰的作用。
1.3 融雪剂融雪机理
融雪剂以液态或者固态的形式撒播到冰雪上, 融化后形成性质符合乌拉尔定律的稀溶液,形成的稀溶液可以降低水的蒸汽压,降低溶液的冰点,当溶液的冰点低于气温时,冰雪便会融化变成液态,进而达到融雪除冰的效果。
主要用于各地的街道、城市道路、高速公路、铁路等交通路线、各地广场以及高尔夫球场等运动场所。
2.1 融雪剂对土壤的影响
随着融雪剂的使用,氯化物溶于水中,进而进入到土壤中,Na+和Cl-明显积累,增加了土壤的盐度,破坏土壤结构,造成土壤板结,透水性下降,形成土壤的盐碱化,致使植物缺水,严重的影响植物的生长[4,5]。
距离公路近的土壤中含有融雪剂沉降在表面,土壤中氯离子的含量增多,渗透性越好,氯离子含量越多[6]。
2.2 融雪剂对植物的影响
融雪剂导致植物组织中高浓度Na+和Cl-积累破坏细胞膜结构,造成质膜透性增大,导致细胞的质壁分离,细胞内电解质外渗等[7]。
此外,土壤中盐分大于0.2%时,植物对水分的吸收就会产生影响, 盐分增高就会造成吸收困难或者水分外渗, 进而导致植物生长缓慢或者死亡[8]。
随着融雪剂的使用,土壤中盐离子浓度升高,植物根部的盐分过高时,造成生理干旱和渗透胁迫, 造成生理性缺水而抑制植物正常生长[9]。
2.3 融雪剂对水体的影响
融雪剂溶于雪水后,汇集流入到河流、湖泊,改变水体的密度梯度,增加了各种无机离子的浓度,提高水体中生化需要量含量,降低水中的溶解氧含量,严重的破坏了水体原有平衡,改变其生态及物理特征[10]。
同时,由于盐浓度的升高,将会导致水中的绿蓝藻过度生长繁殖,进一步破坏水体的生态环境[11]。
2.4 融雪剂对交通设施的影响
2.4.1 对混凝土的影响
含氯型融雪剂使用后,含盐雪水容易进入到混凝土内部,水分蒸发后,产生结晶,造成混凝土的膨胀、剥蚀和开裂[12]。
低温条件下,受冻混凝土会产生较高的渗透压,同时收到分层结冰时产生的压力差,进而造成混凝土的破坏[13]。
2.4.2 对钢筋的影响
含氯融雪剂的雪水能够透到混凝土内部,长时间的接触,Cl-能够被表面氧化膜的电极表面吸附,发生化学反应,生产氧化铁进而破坏混凝土中钢筋的钝化膜。
不仅加速钢筋的氧化侵蚀,氧化生锈后的钢筋强度下降, 而且氧化后膨胀,导致混凝土开裂[14]。
2.4.3 对车辆的影响
车辆接触到含盐雪水后,能够加速轮胎的氧化,减少轮胎的使用寿命。
车辆金属部分接触到雪水后,能够加速金属部件的氧化生锈,进而形成严重的腐烛,导致金属零件的损坏,严重影响到车辆的行驶安全[15]。
2.5 融雪剂的其他影响
Pedersen 等[16]研究表明:臭氧对于人类来说是至关重要的,但随着融雪剂的不断使用,盐类物质被吸附到粉尘颗粒中, 影响人们的呼吸系统,同时氯元素能够起到破坏臭氧的作用。Blasius和Mernitt 研究表明:融雪剂的使用导致盐浓度逐渐增高,会影响动物种群结构,主要表现在干扰渗透调节,抑制呼吸作用,进而造成两栖类动物的发育不正常,影响生理功能等[17]。
总之, 随着科研技术的发展以及融雪剂研发的不断投入, 融雪剂将会向绿色环保、 成本低、融雪速度快、用量少的特点发展,既能够达到融雪除冰的效果, 又不会对环境产生过多的危害。
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