融雪劑對交通設(shè)施和環(huán)境的影響及對策研究

2008年1月底到2月初，中國南方各大省市遭遇了一次幾十年不遇的大雪災(zāi)，間接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1000億人民幣。鑒于此，交通除雪技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。其中采用融雪劑除雪是最為廣泛應(yīng)用的方法。然而事實(shí)證實(shí)，融雪劑在帶來便利的同時(shí)，也對交通基礎(chǔ)設(shè)施及環(huán)境設(shè)施造成了很大的危害，有數(shù)據(jù)表明，美國每年因使用融雪劑造成的直接損失達(dá)20億美元，間接損失則高達(dá)50億美元。在我國北方地區(qū)，融雪劑也已經(jīng)被越來越多的使用來消除路面上的積雪和結(jié)冰，以保證雪天道路的暢通，保障行人和車輛的安全。然而除北京市政部門出臺(tái)的地方標(biāo)準(zhǔn)外，我國尚沒有全國統(tǒng)一的融雪劑標(biāo)準(zhǔn)。這樣就導(dǎo)致了融雪劑市場良莠不齊、比較混亂。同時(shí)由于缺乏合理的使用方法，造成了公路基礎(chǔ)設(shè)施及周邊地域環(huán)境的嚴(yán)重破壞。鑒于此，2009年5月，交通運(yùn)輸部西部交通建設(shè)科技項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)小組將“氯鹽類融雪劑對公路交通基礎(chǔ)設(shè)施及環(huán)境影響檢測評價(jià)防治技術(shù)”列為2009年度西部交通建設(shè)科技項(xiàng)目之一，以此提高人們對融雪劑的認(rèn)知水平。
2融雪劑種類和應(yīng)用
目前世界各國所用的融雪劑主要分三類：第一類是氯鹽型融雪劑，如氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂等，通稱“化冰鹽”。此類融雪劑價(jià)格相對便宜，撒布方法簡單、快捷、高效，能滿足雪后迅速緩解交通的要求，被世界各國廣泛使用。第二類是非氯鹽類融雪劑，即有機(jī)或無機(jī)鹽、胺、醇類，如鈣鎂乙酸鹽(CMA)、乙酸鉀等。這類融雪劑對環(huán)境危害小，具有很高的環(huán)保意義，但由于其價(jià)格較高，只在歐美、日本等有大范圍應(yīng)用。第三類是混合型融雪劑，如氯鹽加非氯鹽、氯鹽加非氯鹽加阻銹劑。此類融雪劑在融雪效力上雖然低于氯鹽，但它卻具有很好的阻銹功能，正作為新型的融雪劑被人們開發(fā)研制[1]。
3融雪劑對交通基礎(chǔ)設(shè)施和環(huán)境的影響
3.1融雪劑對混凝土的侵蝕
氯鹽類融雪劑之所以對混凝土產(chǎn)生侵蝕作用，是因?yàn)槁塞}同水泥砂漿發(fā)生了如下化學(xué)反應(yīng)：2NaCl+Ca(OH)2=2NaOH+Ca2Cl2。由該式可知，水泥砂漿里的Ca(OH)2由于和鹽類融雪劑發(fā)生反應(yīng)而遭破壞，生成的CaCl2由于溶解度大于前者，在水的作用下，Ca2+溶出，混凝土空隙率增大，強(qiáng)度降低[2]。同時(shí)由于大量氯離子的滲入，在低溫下產(chǎn)生的結(jié)晶體遠(yuǎn)比水分子的結(jié)晶體大，即所謂的“鹽凍”。鹽凍破壞要比單純的凍融破壞嚴(yán)重得多。以上這些因素都使得混凝土遭受極大的腐蝕和破壞，降低混凝土的物理力學(xué)性能[3]。
3.2融雪劑對鋼筋的影響
混凝土中骨料和填料都屬于高堿性材料，尤其是硬化后形成的水泥石含有大量的Ca(OH)2，使鋼筋界面pH>12.6，形成大量的由Si-O鍵所構(gòu)成的保護(hù)膜，因其對鋼筋有很強(qiáng)的保護(hù)能力，并使鋼筋活性降低，人們稱其為鈍化膜，其性質(zhì)是耐強(qiáng)堿環(huán)境[4]。
當(dāng)鋼筋周圍表面的氯離子增多后，鋼筋周圍的pH就會(huì)降低，從而破壞強(qiáng)堿環(huán)境，破壞鈍化膜，進(jìn)而引發(fā)鋼筋銹蝕。而當(dāng)鋼筋表面被銹蝕后，其體積就會(huì)增大(2倍～6倍)，擠壓包裹在其表面外側(cè)的混凝土，使混凝土保護(hù)層發(fā)生開裂。最終導(dǎo)致整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)承載力的下降或喪失。
3.3融雪劑對土壤的影響
冰雪融化后，融雪劑通過排水系統(tǒng)進(jìn)入周圍的環(huán)境，對公路周邊的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了影響。融雪劑對土壤的影響最為直接。氯化鈉融雪劑融化后，隨著鈉離子在土壤中的積蓄，土壤鹽度上升，鹽度增加的同時(shí)，土壤的物理化學(xué)性質(zhì)也發(fā)生了改變。高濃度的鈉離子能分散土壤中有機(jī)顆粒和無機(jī)顆粒，最終導(dǎo)致土壤滲透能力下降，土壤板結(jié)[5]。
3.4融雪劑對植物的影響
融雪劑對植物的傷害是通過含鹽雪水在土壤中積累，引起土壤鹽分過高，影響植物生理功能實(shí)現(xiàn)的。植物靠根部的滲透作用吸收水分和養(yǎng)分，并把它們一直輸送到樹葉的末端，土壤鹽分過多使植物根際土壤溶液滲透勢降低，根據(jù)水從高水勢向低水勢流動(dòng)的原理，這就給植物造成一種水逆境，植物吸收水分困難，尤其在大氣相對濕度較低的情況下，隨著蒸騰作用的加強(qiáng)，鹽害更為嚴(yán)重，宏觀上表現(xiàn)為植物大量失水，被鹽分浸漬而“渴死”[6]。
3.5融雪劑對地表水及地下水的影響
在經(jīng)歷2008年1月～2月的罕見大暴雪后，江蘇省政府立即下發(fā)了《關(guān)于加強(qiáng)雨雪冰凍次生災(zāi)害防范應(yīng)對工作的通知》。要求加強(qiáng)集中式飲用水源地水質(zhì)監(jiān)測，防范大量使用融雪劑后可能產(chǎn)生的水環(huán)境污染，確保群眾飲水安全。融雪劑對水質(zhì)的影響主要表現(xiàn)在路面上的融雪劑通過地表徑流進(jìn)入土壤，然后滲入地下，造成飲用水中的鹽度偏高，對人體造成一定的危害。4降低融雪劑危害性措施
4.1提高工程建設(shè)質(zhì)量
降低融雪劑的危害可以首先從施工質(zhì)量抓起，有文獻(xiàn)報(bào)道，同樣的設(shè)計(jì)年限，同樣的降雪量，我國氯鹽類融雪劑對道路和橋梁的破壞力卻明顯大于國外。究其原因，除融雪劑本身質(zhì)量因素外，一個(gè)更重要的原因是我國的道路與橋梁在建設(shè)過程中，施工隊(duì)往往為了節(jié)約成本而在混凝土中不加任何抗腐蝕原料，具體施工過程中，同樣由于缺乏必要的監(jiān)管，導(dǎo)致施工質(zhì)量較差，從而致使鹽害比外國嚴(yán)重。
4.2制定、改進(jìn)融雪劑檢測和使用規(guī)范
國內(nèi)除北京市政部門出臺(tái)的地方標(biāo)準(zhǔn)DB11/T161-2002外，尚沒有融雪劑產(chǎn)品的國家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)雖然提出了對融雪劑產(chǎn)品的融雪能力、溶解速度、金屬腐蝕、植物耐鹽性、重金屬含量等測試及評價(jià)指標(biāo)。但其存在大量缺陷：首先表現(xiàn)在其對鋼筋腐蝕速度測試上，其測試方法按GB/T10124進(jìn)行，其測試融雪劑對鋼筋的腐蝕速度采用恒溫浸泡的方法，考慮到實(shí)際情況，融雪劑在熔化過程中呈液態(tài)、蒸干或凝結(jié)的干濕交替狀態(tài)，這種對鋼筋的腐蝕過程不是只靠全浸實(shí)驗(yàn)就能反映的。其次是在測試融雪能力時(shí)，僅單一的-10℃溫度條件測試評價(jià)顯然不夠科學(xué)合理，不符合我國不同區(qū)域的溫度變化。目前市場上融雪劑產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，如果有了科學(xué)的檢測手段和評估指標(biāo)后，市場上的融雪劑門檻會(huì)得以提高，必然消除市場上融雪劑產(chǎn)品良莠不齊的局面，從而從源頭上大大減輕了融雪劑對交通基礎(chǔ)設(shè)施的腐蝕危害。同時(shí)目前由于沒有合理的融雪劑使用規(guī)范，使得融雪劑在使用量上沒有一個(gè)科學(xué)的指導(dǎo)數(shù)據(jù)，造成融雪劑在具體使用過程中的浪費(fèi)，加速了交通基礎(chǔ)設(shè)施的腐蝕危害，縮短了其使用壽命，提前了大修和維修的時(shí)間。
4.3加大新型融雪劑的研發(fā)力度
目前市場上融雪劑種類繁多，但都有著各自的缺陷。氯鹽類融雪劑雖然原料廉價(jià)易得，撒布方便，但對公路設(shè)施腐蝕嚴(yán)重，周邊環(huán)境破壞明顯。而以醋酸鈣鎂為主的有機(jī)融雪劑雖具有無污染、環(huán)保的特點(diǎn)，但價(jià)格昂貴，有的甚至是氯鹽類的10倍，融雪能力也有限，并沒有被大規(guī)模使用。如何根據(jù)實(shí)際情況，開發(fā)出一種既廉價(jià)又環(huán)保，既方便又具有高效的融雪速度，既對混凝土及鋼筋沒有腐蝕又對土壤和植被沒有危害的融雪劑顯得非常迫切。
5結(jié)語
傳統(tǒng)的融雪劑對清除道路積雪具有操作簡便、價(jià)格低廉及融雪效果好等優(yōu)點(diǎn)，已被國內(nèi)外廣泛應(yīng)用。但由于其對公路交通基礎(chǔ)設(shè)施的嚴(yán)重腐蝕和對周圍環(huán)境的巨大影響，現(xiàn)已引起人們的極大重視。如何研發(fā)出新型融雪劑，如何制定適合中國的融雪劑檢測規(guī)范，如何在最大程度上減輕融雪劑帶來的危害將是未來幾年持續(xù)被關(guān)注的話題。
參考文獻(xiàn)：
[1]袁金霞，李海杰.融雪舉措引致環(huán)境問題及其防治措施[J].污染防治技術(shù)，2008，21(2)：77-79.
[2]邱常義.氯鹽類融雪劑對建筑與環(huán)境的危害探討[J].江西化工，2008(4)：78-81.
[3]劉麗平.化學(xué)融雪與大橋耐久性[J].中國市政工程，2008(2)：22-23.
[4]王小光.高效環(huán)保型融雪劑的研制[D].鄭州：鄭州大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007.
[5]嚴(yán)霞，李法云.化學(xué)融雪劑對生態(tài)環(huán)境的影響[J].生態(tài)學(xué)雜志，2008，27(12)：2209-2214.
[6]趙瑩瑩.化學(xué)融雪劑的環(huán)境影響探討研究[D].長春：東北師范大學(xué)碩士論文，2006.