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融雪剂对交通设施和环境的影响及对策研究

环卫在线新闻组 浏览
[摘要]2008年1月底到2月初,中国南方各大省市遭遇了一次几十年不遇的大雪灾,间接经济损失达1000亿人民币。鉴于此,交通除雪技术应运而生。其中采用融雪剂除雪是最为广泛应用的方法。然而事实证实,融雪剂在带来便利的同时,也对交通基础设施及环境设施造成了很大的危害,有数据表明,美国每年因使用融雪剂造成的直接损失达20亿美元,间接损失则高达50亿美元。在我国北方地区,融雪剂也已经被越来越多的使用来消除路面上的积雪和结冰,以保证雪天道路的畅通,保障行人和车辆的安全。然而除北京市政部门出台的地方标准外,我国尚没有全国统一的融雪剂标准。这样就导致了融雪剂市场良莠不齐、比较混乱。同时由于缺乏合理的使用方法,造成了公路基础设施及周边地域环境的严重破坏。鉴于此,2009年5月,交通运输部西部交通建设科技项目领导小组将“氯盐类融雪剂对公路交通基础设施及环境影响检测评价防治技术”列为2009年度西部交通建设科技项目之一,以此提高人们对融雪剂的认知水平。2融雪剂种类和应用目前世界各国所用的融雪剂主要分三类:第一类是氯

2008年1月底到2月初,中国南方各大省市遭遇了一次几十年不遇的大雪灾,间接经济损失达1000亿人民币。鉴于此,交通除雪技术应运而生。其中采用融雪剂除雪是最为广泛应用的方法。然而事实证实,融雪剂在带来便利的同时,也对交通基础设施及环境设施造成了很大的危害,有数据表明,美国每年因使用融雪剂造成的直接损失达20亿美元,间接损失则高达50亿美元。在我国北方地区,融雪剂也已经被越来越多的使用来消除路面上的积雪和结冰,以保证雪天道路的畅通,保障行人和车辆的安全。然而除北京市政部门出台的地方标准外,我国尚没有全国统一的融雪剂标准。这样就导致了融雪剂市场良莠不齐、比较混乱。同时由于缺乏合理的使用方法,造成了公路基础设施及周边地域环境的严重破坏。鉴于此,2009年5月,交通运输部西部交通建设科技项目领导小组将“氯盐类融雪剂对公路交通基础设施及环境影响检测评价防治技术”列为2009年度西部交通建设科技项目之一,以此提高人们对融雪剂的认知水平。
2融雪剂种类和应用
目前世界各国所用的融雪剂主要分三类:第一类是氯盐型融雪剂,如氯化钠、氯化钙、氯化镁等,通称“化冰盐”。此类融雪剂价格相对便宜,撒布方法简单、快捷、高效,能满足雪后迅速缓解交通的要求,被世界各国广泛使用。第二类是非氯盐类融雪剂,即有机或无机盐、胺、醇类,如钙镁乙酸盐(CMA)、乙酸钾等。这类融雪剂对环境危害小,具有很高的环保意义,但由于其价格较高,只在欧美、日本等有大范围应用。第三类是混合型融雪剂,如氯盐加非氯盐、氯盐加非氯盐加阻锈剂。此类融雪剂在融雪效力上虽然低于氯盐,但它却具有很好的阻锈功能,正作为新型的融雪剂被人们开发研制[1]。
3融雪剂对交通基础设施和环境的影响
3.1融雪剂对混凝土的侵蚀
氯盐类融雪剂之所以对混凝土产生侵蚀作用,是因为氯盐同水泥砂浆发生了如下化学反应:2NaCl+Ca(OH)2=2NaOH+Ca2Cl2。由该式可知,水泥砂浆里的Ca(OH)2由于和盐类融雪剂发生反应而遭破坏,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,强度降低[2]。同时由于大量氯离子的渗入,在低温下产生的结晶体远比水分子的结晶体大,即所谓的“盐冻”。盐冻破坏要比单纯的冻融破坏严重得多。以上这些因素都使得混凝土遭受极大的腐蚀和破坏,降低混凝土的物理力学性能[3]。
3.2融雪剂对钢筋的影响
混凝土中骨料和填料都属于高碱性材料,尤其是硬化后形成的水泥石含有大量的Ca(OH)2,使钢筋界面pH>12.6,形成大量的由Si-O键所构成的保护膜,因其对钢筋有很强的保护能力,并使钢筋活性降低,人们称其为钝化膜,其性质是耐强碱环境[4]。
当钢筋周围表面的氯离子增多后,钢筋周围的pH就会降低,从而破坏强碱环境,破坏钝化膜,进而引发钢筋锈蚀。而当钢筋表面被锈蚀后,其体积就会增大(2倍~6倍),挤压包裹在其表面外侧的混凝土,使混凝土保护层发生开裂。最终导致整个混凝土结构承载力的下降或丧失。
3.3融雪剂对土壤的影响
冰雪融化后,融雪剂通过排水系统进入周围的环境,对公路周边的生态环境产生了影响。融雪剂对土壤的影响最为直接。氯化钠融雪剂融化后,随着钠离子在土壤中的积蓄,土壤盐度上升,盐度增加的同时,土壤的物理化学性质也发生了改变。高浓度的钠离子能分散土壤中有机颗粒和无机颗粒,最终导致土壤渗透能力下降,土壤板结[5]。
3.4融雪剂对植物的影响
融雪剂对植物的伤害是通过含盐雪水在土壤中积累,引起土壤盐分过高,影响植物生理功能实现的。植物靠根部的渗透作用吸收水分和养分,并把它们一直输送到树叶的末端,土壤盐分过多使植物根际土壤溶液渗透势降低,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,尤其在大气相对湿度较低的情况下,随着蒸腾作用的加强,盐害更为严重,宏观上表现为植物大量失水,被盐分浸渍而“渴死”[6]。
3.5融雪剂对地表水及地下水的影响
在经历2008年1月~2月的罕见大暴雪后,江苏省政府立即下发了《关于加强雨雪冰冻次生灾害防范应对工作的通知》。要求加强集中式饮用水源地水质监测,防范大量使用融雪剂后可能产生的水环境污染,确保群众饮水安全。融雪剂对水质的影响主要表现在路面上的融雪剂通过地表径流进入土壤,然后渗入地下,造成饮用水中的盐度偏高,对人体造成一定的危害。4降低融雪剂危害性措施
4.1提高工程建设质量
降低融雪剂的危害可以首先从施工质量抓起,有文献报道,同样的设计年限,同样的降雪量,我国氯盐类融雪剂对道路和桥梁的破坏力却明显大于国外。究其原因,除融雪剂本身质量因素外,一个更重要的原因是我国的道路与桥梁在建设过程中,施工队往往为了节约成本而在混凝土中不加任何抗腐蚀原料,具体施工过程中,同样由于缺乏必要的监管,导致施工质量较差,从而致使盐害比外国严重。
4.2制定、改进融雪剂检测和使用规范
国内除北京市政部门出台的地方标准DB11/T161-2002外,尚没有融雪剂产品的国家标准及行业标准。该标准虽然提出了对融雪剂产品的融雪能力、溶解速度、金属腐蚀、植物耐盐性、重金属含量等测试及评价指标。但其存在大量缺陷:首先表现在其对钢筋腐蚀速度测试上,其测试方法按GB/T10124进行,其测试融雪剂对钢筋的腐蚀速度采用恒温浸泡的方法,考虑到实际情况,融雪剂在熔化过程中呈液态、蒸干或凝结的干湿交替状态,这种对钢筋的腐蚀过程不是只靠全浸实验就能反映的。其次是在测试融雪能力时,仅单一的-10℃温度条件测试评价显然不够科学合理,不符合我国不同区域的温度变化。目前市场上融雪剂产品质量参差不齐,如果有了科学的检测手段和评估指标后,市场上的融雪剂门槛会得以提高,必然消除市场上融雪剂产品良莠不齐的局面,从而从源头上大大减轻了融雪剂对交通基础设施的腐蚀危害。同时目前由于没有合理的融雪剂使用规范,使得融雪剂在使用量上没有一个科学的指导数据,造成融雪剂在具体使用过程中的浪费,加速了交通基础设施的腐蚀危害,缩短了其使用寿命,提前了大修和维修的时间。
4.3加大新型融雪剂的研发力度
目前市场上融雪剂种类繁多,但都有着各自的缺陷。氯盐类融雪剂虽然原料廉价易得,撒布方便,但对公路设施腐蚀严重,周边环境破坏明显。而以醋酸钙镁为主的有机融雪剂虽具有无污染、环保的特点,但价格昂贵,有的甚至是氯盐类的10倍,融雪能力也有限,并没有被大规模使用。如何根据实际情况,开发出一种既廉价又环保,既方便又具有高效的融雪速度,既对混凝土及钢筋没有腐蚀又对土壤和植被没有危害的融雪剂显得非常迫切。
5结语
传统的融雪剂对清除道路积雪具有操作简便、价格低廉及融雪效果好等优点,已被国内外广泛应用。但由于其对公路交通基础设施的严重腐蚀和对周围环境的巨大影响,现已引起人们的极大重视。如何研发出新型融雪剂,如何制定适合中国的融雪剂检测规范,如何在最大程度上减轻融雪剂带来的危害将是未来几年持续被关注的话题。
参考文献:
[1]袁金霞,李海杰.融雪举措引致环境问题及其防治措施[J].污染防治技术,2008,21(2):77-79.
[2]邱常义.氯盐类融雪剂对建筑与环境的危害探讨[J].江西化工,2008(4):78-81.
[3]刘丽平.化学融雪与大桥耐久性[J].中国市政工程,2008(2):22-23.
[4]王小光.高效环保型融雪剂的研制[D].郑州:郑州大学硕士学位论文,2007.
[5]严霞,李法云.化学融雪剂对生态环境的影响[J].生态学杂志,2008,27(12):2209-2214.
[6]赵莹莹.化学融雪剂的环境影响探讨研究[D].长春:东北师范大学硕士论文,2006.




来源:环境科学
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