忆往事如风吹散哀愁
范文一：融雪剂对环境的影响
第22卷 第4期 2005年8月
吉 林 化 工 学 院 学 报Vol. 22No. 4Aug. 2005
JOURNAL OF J IL IN INSTITU TE OF CHEMICAL TECHNOLOGY
文章编号:100722853(2005) 0420025204
融雪剂对环境的影响
赵莹莹1, 黄明月1, 肖 光2
(1. 渤海大学化学化工学院, 辽宁锦州121000;2. 长春市绿园区市政设施维护管理处, 吉林长春130062)
摘要:融雪剂除雪效率高、见效快, 但大量融雪剂的使用也给环境带来了新的污染. 本文就融雪剂这一新的影响因素进行了系统的分析和讨论, 包括该不该使用融雪剂, 使用什么样的融雪剂, 怎么样使用融雪剂, 融雪剂会对环境产生哪些影响等, 以寻求一种可行的除雪方式, 既保证除雪效率又不会对环境造成太大的危害, 使人和自然和谐发展. 关 键 词:融雪剂; 环境; 影响; 环境保护中图分类号:X 132 文献标识码:A
我国北方的气候特点是四季分明, 冬季降雪比较频繁. 冬季降雪可以净化空气, 帮助农作物越冬, 但是大量的降雪给交通带来极大的不便. 雪后的除雪工作成了一个十分重要的问题, 系到车辆和行人的出行安全. 人力、率较低, 消耗人力物力大, 高、见效快, 化钠有许多缺点, 融雪剂主要成分为有机或无机可溶性物质, 以液态或固态播撒后, 形成稀溶液, 具有稀溶液的通性. 根据乌拉尔定律, 溶质的存在可以降低溶剂的蒸汽压[4]. 当溶剂A 中溶有少量溶质B 形成稀溶液, 则从溶液中析出固态纯溶剂A 的温度, 即溶液的凝固点就会低于纯溶剂在同样外压下的凝固点. 这是凝固点降低的现象. 固体、液体的饱和蒸汽压不仅是温度的函数, 还是外压的函数, 不过外压改变对蒸汽压影响很小[5].
应用热力学原理推倒出凝固点降低值和溶液组成的定量关系式如下:
△T f =K f m
Kf :摩尔凝固点降低常数, 水为1. 86K ?kg ?
1 什么是融雪剂及其作用原理
1. 1 融雪剂的定义和种类
融雪剂是由化冰盐(deicing salt ) 这个名词演
变而来的. 用来降低冰雪冰点的盐就被称为化冰盐. 目前所用的融雪剂大致分为三类. 一类是氯盐型, 例如氯化钙、氯化镁、氯化钠等. 第二类是非氯盐型(有机或无机盐、胺、醇) , 例如钙镁乙酸盐(CMA ) 、乙酸钾等. 第三类是混合型:(1) 氯盐+
非氯盐. (2) 氯盐+非氯盐+阻锈剂[1]. 如某融雪剂中醋酸钙镁含量43%, 氯化钠含量57%[2]. 1. 2 融雪剂的使用现状
mol -1. m :质量摩尔浓度, 近似等于摩尔浓度.
△Tf :凝固点下降值, 单位℃.
目前为止, 所使用的融雪剂主要以氯化钠为主要成分, 在美国和俄罗斯, 钙镁乙酸盐和乙酸钾有一定的应用[3]. 氯化钠是一种降低冰点性能好、货源充足、价格低廉的材料, 从技术资料查索, 很难找到比氯化钠更适用的融雪剂. 因此, 尽管氯
3 融雪剂对环境的影响
3. 1 融雪剂对植物的影响3. 1. 1 生理干旱
植物靠根部的渗透作用吸收水分和养分, 并
收稿日期:2005-07-10
作者简介:赵莹莹(1977-) , 女, 辽宁抚顺人, 渤海大学助教, 在读硕士, 主要从事环境保护方面的研究.
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把它们一直输送到树叶的末端, 其渗透压可达1
×103kPa [6]. 冬季除雪后, 含有盐类成分的雪被堆放在路边的绿化带上, 随着积雪的融化, 盐水渗入到地下. 根据水从高水势向低水势流动的原理, 这就给植物造成一种水逆境, 植物吸收水分困难, 尤其是在大气相对湿度低的情况下, 随蒸腾作用加强, 盐害更为严重[7]. 3. 1. 2 特殊离子对植物也有毒害作用.
盐分过多的土壤环境中某些离子浓度过高因而毒害植物[8]. 高浓度盐分首先影响原生质膜, 改变其通透性. 由于细胞膜的选择透过性变化致使植物吸收某种盐类过多而排斥了对另一些营养元素的吸收, 从而植物细胞内部的离子种类和浓度也就发生变化, 破坏了原有的平衡, 造成植物营养失调, 抑制其生长, 同时还产生单盐毒害作用, 即当溶液中只有一种金属离子(对盐碱土而言主要为钠离子) 时, 对植物起比较强的毒害作用. 例如植物对NaCl 吸收时, 对Cl -的吸收要快于Na +, 因此Cl -积累就产生了毒害作用. 3. 1. 3 破坏正常代谢2蛋白复合体的形成. PEP 羧化酶与RuBP 羧化酶活性降低, 使呼吸消耗增多, 净光合速度降低, 不利于生长. 3. 2 融雪剂对地表径流的影响
路面上散布的融雪剂, 被雨水冲刷与路面排水一起向河流或湖泊水域后, 污染了水体. 因为融雪剂中的盐类物质的大多是强电解质, 当它们进入水体后必将破坏水中原有的电离平衡. 如果渗入地下也会对饮用水造成影响. 美国交通研究协会的研究表明, 在过去的三十年中, 美国东北部大量使用氯化钠融雪剂的地区都发生过有关饮用水中盐分增加的事例. 高盐度的饮水口感变差对人体健康有害, 如诱发高血压等疾病[9]. 3. 3 融雪剂对大气质量的影响
Cl ?+O 3→ClO ?+O 2Br ?+O 3→BrO ?+O 2
ClO ?+BrO ?→Cl ?+Br ?+O 3. 4 融雪剂对土壤结构的破坏
总反应:2O3→3O 2
融雪剂对土壤的危害是最直接的. 含有氯化钠的融雪剂能够改变土壤的理化性质, 随着氯化钠的渗入, 钠离子置换了土壤中的钙、钾、镁离子,
使土壤的pM (金属离子浓度的负对数) 值升高, 造成土壤板结, 板结后的土壤其透水性大大降低[11].
3. 5 融雪剂对建筑设施的腐蚀
融雪剂对路面和桥梁的腐蚀作用也很严重[12]. 如北京原西直门桥、东直门桥、三元桥等都曾经出现混凝土表面粉化掉皮、凝土顺钢筋开裂而产生的“[13]. 用来融梁, , 80mm , 是保护3倍, 设计钢筋严重锈蚀, 失重率达%, 远难达到设计年限. 3. 5. 1 对混凝土的破坏作用
美国混凝土学会201委员会认为物理作用是混凝土破坏的主要原因, 而物理破坏主要表现是剥蚀[14]. 表面剥蚀由外向内进行层层剥落, 多倾向于渗透压理论, 根据这一理论当混凝土中的水结冰之后, 孔液部分的盐浓度增大, 与环境形成盐浓度差而产生一个渗透压, 水由环境向混凝土的渗透提高了其内部压力, 使混凝土遭到破坏[15]. 3. 5. 2 氯化物作用下混凝土钢筋的腐蚀
混凝土中钢筋的耐久性在一定程度上取决于孔液的碱度. 正常情况下混凝土的碱度在p H =13左右, 因此钢筋表面能有较稳定的Fe 2O 3钝化膜[16]. 在氯离子存在的条件下混凝土孔液成分发生了变化, 导致钝化膜的破坏. [Cl -]/[OH -]比可用作判定介质侵蚀性的指标. 这个比值越高, 则钢筋受侵蚀的危险性越大. 在氯离子浓度相同的情况下, 侵蚀性由高到低的顺序是KCl >MgCl 2>CaCl 2>NaCl [17].
3. 6 融雪剂对交通的影响
融雪剂中的盐类物质附着在粉尘颗粒中, 被
人们吸入到呼吸道中, 会对人体造成损伤. 同时融雪剂中的氯元素也会破坏大气中臭氧层. 融雪剂中的溴和氯, 以自由基形式被释放出来, 它们上升破坏了对流层, 因而使大气中较低的臭氧层受到了损耗[10].
氯和溴的协同作用机理为:
黑粘的残雪不仅污染环境, 对行人、行车也构成威胁[18]. 例如, 今年元旦前后, 积雪基本融化完后, 北京市道路上汽车追尾事故明显增加. 交管部门测试后发现, 夜间空气湿度大而气温低的时候,
第4期赵莹莹, 等:融雪剂对环境的影响 27
在一些路面附近有一层薄薄的粘稠液体, 手摸有粘滑感, 灯光下反光. 汽车在时速40km 下采取紧急制动, 将出现明显打滑现象[19]. 这些都是融雪剂融雪后的残体所致.
4 解决融雪剂对环境危害的手段
4. 1 现有方法
4. 1. 1 以渣类物质替代融雪剂
机械铲雪后, 在道路上撒炭渣、粗砂、树枝渣类物质来防滑, 也利用这些渣类物质的深色来吸收太阳的热量, 以帮助增加地面温度来融雪[20]. 使用后的炭渣和树枝渣可以放入道路边的绿地中, 不仅没有污染而且还可以滋养土壤. 此方法值得借鉴.
4. 2. 2 透水沥青的使用.
分易适应, 对突然遭遇高盐环境就不能适应[25].
可以人为的使道路两旁的植物提高抗盐能力. 4. 2. 3 用铵盐和硝酸盐替代融雪剂中的氯盐
降低冰点性能最好的是氯盐类, 其次为亚硝酸钠. 亚硝酸钠又是很好的阻锈剂, 与氯盐共用既可降低冰点, 又可防止钢筋锈蚀. 醋酸钙、硝酸钙和尿素的降低冰点性能均逊于氯盐, 用量大且只能用于不太冷的条件下, 例如-5℃以上气温降雪时使用. 其中, 尿素融于水即成为氨水与碳酸的混合溶液,p H 值为7, 呈弱碱性, 对人和植物无害, 又融化了冰雪, 同时也给树木施加了肥料, 一举两得[26].
(4) 钢筋混凝土的防腐蚀措施
在桥梁建设中所有桥梁结构混凝土进行加阻锈剂防护, 措施, , 进一步降低. . (3. 其颗粒很细, 在有水份时往. 当磷石膏的粉末被压实时, 其固体就有很高的强度. 当采用铝酸三钙(C 3A ) 含量小于7%的水泥时, 可保证磷石膏基混凝土的耐久性[27].
透水沥青和传统的沥青从表面上没有什么差别. 传统的沥青为大小粒径骨材均匀拌和的密实结构, 孔隙率仅为4%.离的空隙结构, 孔隙率高达15%%维改良后的添加物, 合力, ]. , 不易老化, . 4. 2 新方法建议的提出4. 2. 1 制定融雪剂的使用标准
5 结 论
融雪剂的使用倍受到关注. 常用的氯盐型融
雪剂因其价格低廉, 融雪效果好, 人们多年来形成的使用习惯, 短期内难以被取代, 目前问世的环保型融雪剂都不完全符合要求, 不环保. 在未来的除雪行动中, 传统氯盐类融雪剂仍将被大量使用, 对于它对环境的危害只能利用现有技术条件尽量减小, 而无法做到彻底消除.
为了更好的利用融雪剂, 各地应根据当地的天气状况和经济水平确定融雪剂的生产标准和使用方法, 使污染降低到最低程度[22]. 北京市质量技术监督局于2002年公布了全国第一个关于融雪剂的标准. 本标准备案号为1258222002, 标准号为DB11/T 16122002. 这部标准除了要求融雪产品具有不低于盐水的融雪速度之外, 还特别突出了环保性能方面的要求:无令人不快的气味、对设施的腐蚀率必须低于氯化钠的50%、p H 值(酸碱度) 适中等, 另外对于融雪剂中汞、铅、砷等5种的重金属含量也做了严格界定[23]. 4. 2. 2 种植除盐、耐盐植物
(1) 盛夏高温季节, 可以种植一茬除盐植物如苏丹草、柽柳、匙叶草等[24]. 苏丹草生长快速, 吸肥力和吸收盐力强. 而柽柳、匙叶草等是通过泌盐防止体内Na 、K 、Cl 等离子的积存.
(2) 盐分处理, 植物产生对盐分的忍受耐力必须要经过一个适应锻炼过程, 对逐渐上升的盐
+
+
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参考文献
[1] 洪乃丰. 再议“盐害”与融雪剂[J].城市与减灾,
2003, (1) :29-30.
[2] 臧春梅. 漫话融雪剂[J].化学与社会,2003, (11) :1
-3.
[3] 佚名. 俄研制出融冰新制剂[N ].人民政协报,1999
-3-15(5) .
[4] 天津大学物理化学教研室. 物理化学(第四版) [M ].
北京:高等教育出版社,2001. 156.
[5] 朱裕贞. 现代基础化学[M ].北京:化学工业出版社,
28
1998. 121-123.
吉 林 化 工 学 院 学 报2005年
2001,12,28(4) :23-25.
[17]K atsuhara. M. , Kuchitsu. K. , Takeshige. K. Tazawa.
M , Ammonium Sulphate [J ].Chemical Engineer , 1989. 1102-1107.
[18]刘培栋. 浅谈融雪剂和盐对除雪效果及道路影响
[J].山西交通科技,2003,12(162) :56-58. [19]康韧, 徐建中, 尹霞华. 再敲融雪剂“盐害”警钟[J].
[6] 林栖凤, 李冠一. 植物耐盐性研究进展[J].生物工程
进展,2000,20(2) :20-24.
[7] 盛连喜. 环境生态学导论[M ].北京:高等教育出版
社,2002. 214-216.
[8] Fortmeier. R. ,Schubert. S. PlantCell and Environment
[J ].Environmental Program Management , 1995, (18) :1041-1047.
[9] Serrano. R , G axiola. R. , Critical Reviews [J].Plant
Sciences ,1994,13(2) :121-138.
[10]戴树桂. 环境化学[M ].北京:高等教育出版社,
1997,90.
[11]谢朝晖. 减轻氯化无融雪剂破坏性的措施[J].公路,
2004,2(2) :118-120.
[12]王久良, 王德库, 梁龙, 等. 融雪剂对混凝土抗冻耐
环境,2004, (3) :12-15.
[20]Browne FP and Cady PD. Durability of Concrete SP -47[M ].Detroit :ACIMI ,1975,86.
[21]Riode J uneiro ,Brazil , Oberholster RE. Proceeding of
8th International [J].Congress of Cement Chemistry , 1986, (1) :37-54.
[22]McDonald DB and Perenchio WF. Using salt to melt
ice [J].Concrete International ,1997, (7) :23-25. [23]Cody RD , Teal. Alpha methyl Project [J].
Department of ,355. [24]Y , Xie Z and Chloride [J].
T ,20028) :], , . 融雪剂[J].中国环境监测,
-56.
]. 新型无污染融雪/冰剂的合成及应用评价
[J].化学工业与工程技术,2002, (23) :14-16. [27]韩春兰, 刘宇娜, 常洪林, 等. 浅谈新型融雪剂[J].纯
久性的破坏性影响[J].吉林建材,2000, (81) :21-22.
[13]傅沛兴. 北京市地区融雪剂问题与钢筋锈蚀措施
[J].建筑技术开发,2003,30(2) :25-26.
[14]Chowdhury , M. A. M. , Mose K i , B. , and Bowling.
Plant and soil[J].D. J. F. ,1995, (171) :317-322. [15]Bob Peeples. etc ,ACI Committee Concrete Practice Part ].124-148.
[16]季山, , ].黑龙江水专学报,
碱工业,2004, (1) :24-25.
Influence of the deicing salt on environment
ZHAO Y ing 2ying 1,HUAN G Ming 2yue 1,XIAO Guang 2
(1. Faculty of Chemistry and Chemical Engineering ,Bohai university ,Liaoning ,Jinzhou 121000,China ;2. Management Bureau of Municipal Facilities in Luyuan District ,Changchun 130062,China )
Abstract :The deicing salt can melt snow effectively. Nevertheless ,it contaminates environment badly. In order to find a better method to make both human beings and nature environment develop harmoniously ,the problems ,such as whether the deicing salt should be used or not ,what kind of deicing salt can be used and how the deicing salt should be used ,are discussed in this paper. K ey w ords :deicing salt ;environment ;influence ;environment protection
范文二：化学融雪剂对生态环境的影响
化学融雪剂对生态环境的影响
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