环保型融雪剂

环保型融雪剂（共8篇）

环保型融雪剂 篇1

目前常用的融雪剂以氯化钠为主,其优点是价格便宜,仅相当于有机类融雪剂价格的1/10,但对环境造成污染,对道路设施腐蚀严重。醋酸钾融雪剂融雪效果好、腐蚀性很小,但是价格非常昂贵,一般只适用于机场等地;醋酸钙镁盐(CMA)虽具有无污染、环保的特点,但由于原料昂贵,对雪的融化能力不如氯化钠,并没有得到广泛使用。在环保节能日益重要的今天,探求低腐蚀性、无环境污染、融雪能力强、成本低的环保型融雪剂是摆在我们面前的重大课题[1,2,3,4]。醋酸钾是一种环保型融雪剂,与氯化钠相比具有融雪能力强、可生物降解、对公路基础设施中的混凝土与金属的腐蚀性小、基本上对土壤和水源不造成污染等优点[5,6,7]。但醋酸钾生产成本高,其价格约为氯化钠的10倍,制约了醋酸钾的普遍应用。醋酸和钾元素是影响醋酸钾价格的主要因素,因此,使用价格低廉的醋酸来生产环保型融雪剂是降低成本的关键。

本研究以工业醋酸废液和草木灰为原料,生产醋酸钾环保型融雪剂,并对其应用性能进行了实验研究。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

秸秆灰中含有多种元素,如磷、钾、钙、镁,以及微量营养元素等,其中以钾、钙、镁的数量较高(上述元素的化合物占总灰分质量含量的27%～58%),所以它被看作是钾肥,而实际上它还具有磷及多种微量营养元素的营养作用。

采用玉米秸秆燃烧后的草木灰为原料,将收集到的草木灰粉碎、烘干,放置在干燥、阴凉处待用;醋酸废液来源于某化工厂醋酸车间,其质量百分浓度在30%～50%,其余为水和微量醛、酯类化合物等;酚酞,分析纯,天津基准化学试剂有限公司;氢氧化钠,分析纯,天津市北方天医化学试剂厂;实验用雪为冬季在室外取的自然雪,贮存-15℃冰柜中备用。

高速万能粉碎机:FW型,天津市泰斯特仪器有限公司;低温恒温槽:DC-4006,宁波新芝生物科技股份有限公司;电冰箱:BD105,杭州西子机械有限公司;旋转蒸发器:RE-2000B,上海亚荣生化仪器厂;循环水式多用真空泵:SHB-Ⅳ双A,郑州长城科工贸有限公司;精密pH计:PHS-3C型,上海理达仪器厂。

1.2 融雪剂的制备

取一定量的草木灰粉末,加入醋酸溶液(水、废酸用量比为8～10∶1),酸用量4～4.4mL,反应时间为60～90min,反应温度为80～90℃,持续搅拌;过滤除去不溶物,得到澄清或者浅黄色的滤液,即为液体融雪剂;经旋转蒸发器蒸发结晶得到固体融雪剂[8]。

1.3 融雪剂的性能试验

将固体融雪剂产品粉末均匀撒于雪面上,在恒温低温槽中进行融雪性能实验。

1.3.1 融雪剂pH值的测定

用精密pH计按国标GB6920-86测量不同浓度下各种常用融雪剂的酸碱度值[3]。

1.3.2 融雪速率的测定

取4个l00mL的烧杯,内置等量30g雪,将等量的融雪剂洒于雪上,置于低温恒温槽(DC-4006)中,低温恒温槽恒定在-5℃下,用抽滤法测定15、30、45、60min后的融雪量。比较不同时间内融雪积累量及其融雪速率。

1.3.3 融雪剂冰点测定

融雪剂的冰点是衡量融雪剂性能的一个重要指标。不同融雪剂在相同的浓度下,融雪剂的冰点越低,表明融雪性能越好。首先测定课题组开发的融雪剂在不同浓度下的冰点,得出冰点与浓度的关系曲线,根据外界环境温度及下雪量的大小,求出融雪剂的用量,进行冰点下降实验。

将本融雪剂配成质量浓度分别为2%、4%、6%、……30%的溶液,分别倒入试管,依次放入低温恒温槽中,调节低温恒温槽的温控旋钮,使温度由零摄氏度逐渐降低,并随时观察试管中溶液的状态。当试管中的溶液处于冰水混合态时,记录下冷冻箱中的低温温度计的读数,该温度就是融雪剂溶液在这个浓度下的冰点,实验数据如表1所示。

1.3.4 对金属的腐蚀性试验

(1) 取自然雪让其在常温下溶化成水,分别在100mL烧杯中装入46g水和1.5g融雪剂配制成质量分数约为3%的溶液[5]。

(2)将铁钉放入烧杯中浸泡10d,10d后将烧杯中溶液倒出使铁钉在空气中暴露5d。

1.3.5 融雪剂对混凝土腐蚀实验

分别按质量分数20%配制各种融雪剂溶液,浸泡混凝土试块7d,浸泡后将试块暴露在空气中3d[5],观察混凝土块的外观变化情况。

1.3.6 对植物的腐蚀性实验

将15g常见的融雪剂和本实验融雪剂分别溶于1L水中,选取4块生长茂盛的草坪作为实验对象,长宽分别为300nm正方形(面积0.09m2)。观察并记录植物出现受害的症状,比较这几种融雪剂对植物所造成的伤害程度。

2 结果与讨论

2.1 融雪剂的pH值

pH值是融雪剂环保性能的一项重要指标,我国地面水环境质量标准GHZBl-1999中规定pH应在6～9范围内。由表2可知,本实验融雪剂的pH为6.4～6.8,符合环保标准。

2.2 融雪剂的融雪速率

根据融雪机理,将一定量的融雪剂撒布到雪面上,由于固液相的化学势不同不能共存,当固体雪转变为液体水时,总是从化学势高的固相向化学势较低的液相转移,直到二者的化学势相等,实现融冰化雪的目的。图1为不同类型融雪剂融雪速率。

由图1可知,本实验融雪剂的融雪速率是纯醋酸钾融雪剂的0.95倍,是NaCl融雪剂的1.25倍并远远高于CMA。

2.3 融雪剂冰点测定

融雪剂的主要性能之一是降低冰点作用。融雪剂全部为低温条件能融于水的物质。由于溶质溶于水时降低水的蒸汽压从而降低溶液的冰点,当冰点低于当地气温时,冰雪即可由固相转为液相融化,相同质量浓度不同溶质其冰点下降值也不同,因此开发融雪剂时,要了解其冰点的性能。

融雪剂冰点与浓度关系曲线如图2所示,与CMA等环保型融雪剂相当。获得的实验融雪剂(EFD)回归方程:y=0.00969x2-0.66039x-4.26593。

2.4 融雪剂用量

投放融雪剂的作用是使雪完全融化后形成的溶液的冰点仍低于当时的外界温度,这样才不会使化雪后形成的溶液结冰,所以降雪量影响到投放的融雪剂的量。由于我国大部分地区降雪厚度较小,不会造成上层雪挤压下层雪,使下层雪密度比上层雪大很多。因此可以近似看作雪的质量是均匀的。设外界温度为t摄氏度,雪厚度为h厘米,雪融化后溶液中融雪剂的质量分数为a,每平方米投放融雪剂的质量为m,雪的密度为ρ。则雪融化后,溶液中融雪剂的浓度为

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又由于在自然状态下,厚度为1cm的雪每平方米质量为40g,故上式变为

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由于人们是在雪后根据外界温度和降雪量来决定融雪剂的用量的,所以在实际应用中应以外界温度为自变量,溶液中融雪剂的浓度为函数值。于是求出的反函数:

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令t=y,经简化得到:

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根据冰点与融雪剂浓度关系式,可知在外界温度为t℃时,融雪剂溶液浓度a应为

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可根据降雪厚度和外界温度,计算每平方米投放融雪剂的质量m,进而获得融雪剂的总需用量,如表3所示。

2.5 融雪剂的腐蚀对比

环保型融雪剂不仅要保证融雪效果,更重要的是对环境的影响,例如:对道路、桥梁以及花草树木的影响等,本实验测定了融雪剂对金属、混凝土、花草等的腐蚀情况。

2.5.1 融雪剂对金属的腐蚀对比

从图3可以看到,不同融雪剂处理后,铁钉生锈程度不同,本实验融雪剂的腐蚀性与CMA、醋酸钾、无融雪剂雪的腐蚀性相当,而氯化钠的腐蚀性最高。

2.5.2 融雪剂对混凝土腐蚀对比

各种融雪剂溶液浸泡混凝土块7d,混凝土块再暴露在空气中3d后,结果如图4所示。

实验结果表明,CMA溶液浸泡的混凝土块左下角出现断裂现象,可以说明对混凝土块具有一定的腐蚀作用;醋酸钾溶液处理后,混凝土块表面完好,无碎石、断裂现象,说明混凝土块腐蚀较低;NaCl溶液处理混凝土后,混凝土块表面出现许多小坑,出现了碎石现象,说明腐蚀较强;本实验合成的融雪剂处理混凝土块后,混凝土块表面被白色物质覆盖,其可能为浸泡的融雪剂的结晶析出物,但表面并未出现明显的腐蚀现象,说明本实验融雪剂对混凝土块的腐蚀较低;采用无融雪剂雪水处理混凝土,实验前、后混凝土块无明显现象,说明基本不腐蚀。

2.5.3 融雪剂对植物的腐蚀性实验

对于选择的4块草坪,依次喷洒NaCl4溶液、实验融雪剂、醋酸钾、CMA溶液,喷洒量均为150g/m2,实验结果如图5所示。

喷洒CMA后,植物生长状况无明显差异;喷洒醋酸钾前后,植物生长状况无明显差异;喷洒NaCl溶液后,植物有明显的烧草现象;喷洒本实验融雪剂后,植物生长状况无差异。说明本实验合成的融雪剂在对植物的影响方面与CMA、醋酸钾相当,满足环保性能要求。

3 结语

本研究以工业废醋酸和草木灰为原料,制备了低成本的醋酸钾为主要成分的融雪剂,通过实验研究表明,制备的融雪剂在pH值、融雪效率、用量等性能方面,以及对金属、混凝土、植物等的腐蚀性能均达到和超过环保型融雪剂CMA的标准,为这一环保型融雪剂的应用,提供可靠的保障,而在成本上,有一定优势。

摘要：以醋酸废液和秸秆灰为原料制备低成本、环保型融雪剂,研究了融雪剂的pH值、融雪速率、冰点,初步评定了融雪剂的腐蚀性能、用量等。结果表明制备的融雪剂(EFD)pH值为6.4～6.8,融雪速率、冰点、对铁、混凝土、及农作物的腐蚀程度等均接近或优于常用的CMA环保型融雪剂,为低成本、环保型融雪剂(EFD)的工业化生产提供基础数据。

关键词：环保型融雪剂,秸秆灰,融雪性能

参考文献

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环保型融雪剂 篇2

融雪剂因为其除雪效率高、见效快,因而大量使用,但使用的同时也给环境带来了较大的`污染.本文从融雪剂的工作机理入手,对其环境危害进行分析,并提出了减少融雪剂对环境产生破坏的对策和建议.

作 者：沈磊  作者单位：山东交通职业学院 刊 名：中国科技信息 英文刊名：CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION 年，卷(期)： “”(11) 分类号：X8 关键词：道路融雪剂   环境污染   防治对策  

冬季底盘养护当心融雪剂腐蚀车体 篇3

常见的融雪剂是以“氯盐”为主要成分的无机融雪剂, 如氯化钠、氯化钙、氯化镁、氯化钾等, 通称“化冰盐”。其优点是价格便宜, 仅相当于有机类融雪剂的1/10, 但它对大型公共基础设施的腐蚀性很严重。用得最多的是氯化钠 (即食盐) 。

融雪剂的危害极大, 不仅是对汽车, 对农田和道路的危害更甚。

使用融雪剂后的积雪常常堆积在道路两旁的绿化带或农田, 开春后其盐类残留物全部堆积在农田和绿化带里, 农作物和树木怕盐, 将会造成绿化植物大量死亡。即使重新补植, 也要全部换土才行, 农田就更在劫难逃啦!其损失不言而喻。盐类物质与沥青会产生化学反映, 将大大折减沥青材料与砂石料的握裹能力, 造成沥青表面脱落, 在行车荷载的作用下进而大面积路面破损。盐类遇水以后, 会发生盐涨现象, 又会造成道路路基破坏, 直接造成道路寿终正寝, 这将给后期道路维护加大难度。Na Cl等融雪剂和路基上的铁等金属形成原电池, 加快路面破损。

融雪剂的危害及其治理对策 篇4

2009年的春天北京有多处隔离带中部分大叶黄杨在天气转暖后并没有醒过来, 很多枝叶变黄或枯死, 造成这个现象的主要原因就是融雪剂, 2009年冬天几场罕见的大雪, 北京至少撒了3万t融雪剂, 创下历年之最。融雪剂主要成分是盐类物质, 含有盐类的雪水对土壤、植物、道路桥梁、交通及设备都有极大的伤害, 由此不仅给环境而且给经济造成巨大损失, 美国由氯盐融雪剂腐蚀破坏环境的成本可占GNP (国民生产总值) 的4%。冬天融雪剂在我国的使用也很普及, 早在20世纪70年代就开始使用食盐融雪剂, 融雪剂造成的危害也常有报道, 本文对各种融雪剂的性质及其对土壤、植物、道路、桥梁、汽车造成的危害进行归纳总结, 旨在为减少和预防融雪剂的污染提供指导和可行性分析。

2 融雪剂化学结构及工作原理

目前, 融雪剂从物理形态上分为液态和固态两种, 液态融雪剂一般是将固态融雪剂溶解在水中后用水车撒布, 由于有腐蚀作用, 所以不常使用。固态融雪剂一般分片状的和粒状两种形式, 粒状融雪剂成块状, 外观上不好看, 较难清理, 片状融雪剂效果好, 干净, 一般较多采用。

融雪剂从化学结构上主要分为两大类[1]。第1类是氯盐类 (无机) , 以氯化钠、氯化钙、氯化镁、氯化钾等 (通称为化冰盐) 一种物质或几种物质为主要成分, 掺加或不掺阻 (防) 锈剂。这类融雪剂冰点低、资源丰富、价格低廉、融雪效果好, 广泛应用于公路融雪, 应用比例90%以上, 但对道路、环境、植物影响大。第2类是非氯盐的有机物类, 以醋酸钙、醋酸镁、醋酸钾或多种特殊有机物, 如醇类、尿素等为主要成分的非氯盐环保型融雪剂。虽然这类融雪剂比较环保, 对道路、环境、植物影响较小。但这类融雪剂冰点高、融雪效果较差、价格昂贵, 主要应用于机场跑道或大桥等特殊区域[2]。

融雪剂的融雪行为可概括为两方面:一是热效应, 冰雪融化是一个吸热过程, 每公斤固体的冰雪融化为同温度的液态水需吸收 335 kJ热量, 而氯化钠等盐类融于水是放热过程, 盐类溶解所放出的热, 有助于冰雪的融化;二是溶液凝固点降低, 融雪剂作为溶质融于雪中成为融雪剂溶液, 溶液的蒸汽压降低, 导致溶液的凝固点低于纯水 (0℃) , 盐的种类和浓度不同, 凝固点下降的度数也不同。

3 融雪剂的危害

3.1 融雪剂对土壤的影响

融雪剂对道路沿线周围土壤的影响是最直接的, 也是长期的。含有融雪剂的雪水渗入到土壤后, 使得土壤的盐度变大, 道路沿线的农田就会变成盐碱地。而含有氯化钠的融雪剂渗入土壤后, 置换了土壤中的Ca2+、K+、Mg2+, 使土壤的pM (金属离子浓度的负对数) 值升高, 改变了土壤的理化性质[3]。

鲍士旦认为, 当土壤中全盐量小于0.1%时, 土壤没有发生盐化, 对植物生长不会产生影响;土壤全盐量在0.1%~0.3%, 土壤发生轻微的盐化, 对盐分敏感植物产生危害;土壤全盐量在0.3%~0.5%时土壤中度盐化, 耐盐性强的植物才可以在其上生长;土壤全盐量大于0.5%, 土壤发生重盐化, 只有盐生植物可以生长[4]。

3.2 融雪剂对植物的影响

3.2.1 生理干旱

土壤的盐分增高, 土壤盐分过多使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, 甚至死亡, 这是由于渗透压的差异引起的生理干旱现象。

3.2.2 特殊离子对植物的毒害

特殊离子毒害主要是由于植物摄取了过量的Na+、K+、Cl- 等离子, 使植物细胞内某种离子浓度增高, 而植物对这些离子的过多吸收抑制了对植物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发生变化, 破坏了原有的平衡。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。

3.2.3 破坏植物的正常代谢

盐分过多对植物光合作用、呼吸作用和蛋白质代谢影响很大, 盐分过多会胁迫影响膜的正常透性和改变一些膜结合酶类活性, 引起一系列的代谢失调, 使呼吸消耗增多, 净光合速度降低, 不利于生长[3]。

3.3 融雪剂对水体的影响

融雪剂和融化的雪水等一起汇入河流或湖泊水体环境, 使稳定的环境系统短时间内受到大量盐离子的冲击, 环境系统需要很长时间适应这种变化。大量研究表明:融雪剂的大量使用显著提高了地表水体中的氯离子和其他相关金属盐离子含量。

(1) 导致水体中氯离子和其他离子浓度上升, 影响Cl-浓度分布的主要因素是时间因素和空间因素, 由于稀释作用, 较大流域系统中的 Cl-浓度要明显低于较小流域系统, 较小流域系统的地表水受到危害更大。

(2) 正常情况下水体各层要不断地流动, 使湖泊中的溶解氧和营养物质均匀分布, 维持生态系统平衡。融雪剂进入水体后改变了水体密度, 消耗大量的溶解氧, 改变了湖泊的物理和生态特征。

(3) 导致水体中Na+等其它离子浓度增加, Na+能够促进蓝绿藻的生长, 当Na+浓度超过40mg/L时就会引起蓝藻的过分增长[5]。

3.4 融雪剂对路面和桥梁的腐蚀作用

融雪剂与冰雪融化后形成的含盐水对钢筋混凝土路面 (桥梁) 及下水管道会产生损害。据统计氯盐类融雪剂对混凝土的破坏能力依次为氯化钾>氯化镁>氯化钙>氯化钠。融雪剂对建筑物的危害主要表现为以下几点。

(1) 热冲击。

冰雪在撒盐后急剧融化, 必然吸收大量的热。由于空气是不良导体, 所需的热量只能从周围空气中得到一小部分, 大部分热量需要从接触冰雪的路面吸收, 从而导致路面温度急剧降低, 使路面急剧收缩, 产生很大的拉应力。对路面十分不利, 甚至导致路面开裂。

(2) 盐冻剥蚀破坏。

大多数融雪剂不论其化学组成如何, 均会引起混凝土严重剥蚀破坏, 混凝土路面盐冻破坏的最主要特征是表面剥蚀, 从而造成其表面凹凸不平, 骨料暴露, 混凝土盐冻破坏严重程度与盐降低冰点和吸湿性有很大关系。冰点降低愈多和吸湿性愈强, 对混凝土破坏愈严重。

(3) 化学侵蚀。

融雪剂溶液从表面裂缝或气孔渗入混凝土中很难被排出且不断富集。因此, 尽管是在常温下也会产生盐结晶压破坏, 即使停止使用融雪剂, 盐冻剥蚀破坏仍将产生, 并直至受盐污染的混凝土层破坏为止。

(4) 加速混凝土内钢筋的锈蚀。

融雪剂与冰雪融化成盐水后, 成为电解质溶液。当溶液从路面裂缝渗入桥体钢筋混凝土结构, 钢筋与混凝土缝隙内的空气在电解质溶液中形成一对电极。电极反应得到的Fe (OH) 2 在空气中是不稳定的, 很快就会和空气中的O2 和H2O结合生成黄褐色的Fe (OH) 3, 即“铁锈”, 同时, 钢筋局部由于锈蚀造成了缺损, 造成应力集中, 对结构危害较为严重。实验证明, 当NaCl含量在3%~5% (Cl-含量为1.8%~3%) 的范围时.钢腐蚀速率最高[3]。

据统计一条没做过防钠盐处理的公路, 在经过钠盐融雪后, 寿命可降低 50 %以上。融雪剂形成的含盐水对钢筋混凝土路面、桥梁及下水管道会产生损害。当氯离子到达钢筋表面并超过一定量 (临界值) 时, 原处于钝化状态的钢筋, 就会活化、腐蚀。锈蚀产物的发展与体积膨胀 (2~6倍) , 使混凝土保护层发生顺钢筋开裂、脱落, 工程处于危险状态。由于冬季融雪盐水向下层渗入, 导致一些梁头及帽梁混凝土构件出现裂缝、剥落、钢筋外露、锈蚀, 同时还使部分桥梁线缆受到损坏。甚至刚建成不足 5年的道路因钠盐融雪剂已出现大面积龟裂, 严重影响了道路的使用寿命[6]。

3.5 融雪剂对种子萌发的影响

3.5.1 融雪剂胁迫对植物细胞膜的影响

植物细胞膜是起到维持细胞的微环境和正常的代谢作用, 植物在逆境下细胞膜遭到破坏、膜透性增大, 使得胞内电解质外渗, 导致植物体的死亡。在日常使用融雪剂时由于不合理布撒, 或是由于没有及时清理造成局部的融雪剂浓度过高, 使植物细胞内的K+、磷和有机溶质大量外渗, 并且长时间处于这种高盐环境没有得到恢复, 造成植物细胞膜破坏, 最终导致植物死亡。

3.5.2 融雪剂胁迫下植物的光合作用

氯盐型融雪剂可引起叶绿体脱水, 降低希尔反应和光合磷酸化, 抑制光合作用。同时植物在逆境下生长发育需要额外的能量, 能量被消耗主要是因为应用于生长的光合产物转而进行离子的运输和吸收, 使得融雪剂胁迫下植物体光合速率降低及能量降低, 最终导致植物体的死亡[7]。

3.6 融雪剂对大气的影响

融雪剂中的盐类物质附着在粉尘颗粒中, 被吸入到呼吸道内, 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。因为喷洒盐水使水滴中含有的溴和氯与雪混合, 在气温升高积雪融化后, 这两种物质以自由基形式被释放出来, 它们的上升破坏了对流层, 因而大气中较低的臭氧层受到了损耗, 而臭氧层对人类的生存是至关重要的[6]。

4 融雪剂危害治理对策

4.1 尽量减少融雪剂的使用

以渣类物质替代融雪剂学习欧美先进国家的经验, 在机械铲雪后, 在道路上撒碳渣、粗砂、树枝渣类物质来防滑, 同时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。使用后的炭渣和树枝渣可以放入道路边的绿地中, 改善周围的土质[3]。

4.2 规范融雪剂的生产源头

规范融雪剂生产厂家, 厂家要按照国家或地方制定的融雪剂质量标准进行生产, 准确说明融雪剂的成分, 在包装上画出对树木有害的标志, 应向采购方提供产品质量检测结果和使用方法[8]。同时制定新标准、促进开发新型环保融雪剂并制定出更为详尽的融雪剂质量标准, 颁布相应法律、法规, 规范融雪剂的生产、检验与使用。开发出新型高效低害的融雪剂是最根本的解决方法[3]。

4.3 规范使用方法

(1) 撒布时机的选择, 融雪剂使用一般有雪前喷洒和雪后喷洒两种方法。

雪前施用融雪剂, 可以防止雪降落后结冰于路面, 优点是成倍地节省融雪剂的使用量, 加快除雪速度, 减轻环境影响。雪后喷洒融雪剂的施用量要根据降雪类型、雪量的大小和天气状况等等条件决定, 减少浪费。

(2) 多种除雪方式共用。

要尽量先用铲雪车扫除地面上的大部分积雪, 然后撒少量融雪剂防止道路冻结, 防止融雪剂施撒时溅入绿地[3]。

4.4 制定法规政策

在广泛宣传融雪剂可能对环境造成的危害的基础上, 制定相应的强制性法规政策, 保证融雪剂科学合理的开发和使用。例如, 2002年11月1日, 北京市出台了全国第1个关于环保型融雪剂的地方标准, 对其中的17项质量技术指标做出了详细规定。在实际应用中, 提倡“机械除雪为主、融雪剂融雪为辅”原则, 科学规范地使用融雪剂[1]。

4.5 善后处理

加强对道路基础设施的防护, 采用韧性好不易老化的透水沥青进行路面建设, 能彻底解决冬季道路因喷洒融雪剂而产生的结构破坏问题, 同时, 可以节约每年用来修补公路的费用。另外加强对含盐冰雪和废水的处理, 受融雪剂污染积雪和含盐雪水应收集[3]。

5 结语

融雪剂是一把双刃剑, 它是冬季雪天保证大家出行方便, 道路便于行车, 交通顺畅的好帮手, 但如使用不当, 会对环境造成伤害, 且这种变化是潜移默化、日积月累才会显现的, 其危害具有掩蔽性、持久性, 因此应当加大宣传和监管力度, 通过对融雪剂的方方面面的认识, 让人们认识到融雪剂对环境造成的“滴水穿石”作用, 同时应避免先污染再治理, 从根本上解决融雪剂使用中的利害关系, 既保证冬季雪天生活的方便, 又绿色环保, 经济有效。

摘要：阐述了融雪剂的分类、成分、特点及工作原理, 分析了融雪剂的不当使用对植物、动物、水环境、大气环境的影响以及对路面和桥梁的腐蚀, 从融雪剂的生产研发、使用方法、法规法律、政策方针等方面提出了相应的治理对策, 系统研究了融雪剂推广使用的利弊关系。

关键词：融雪剂,危害,治理

参考文献

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环保型融雪剂 篇5

1 融雪剂应用现状

自上世纪五十年代开始,西方发达国家开始使用融雪剂。按照融雪剂中主要化学成分的不同,融雪剂大体分为三类:氯盐类、非氯盐类、环保混合型融雪剂。融雪剂的应用经历了从氯盐到非氯盐再到环保混合型融雪剂的发展过程。

1.1 氯盐类融雪剂

氯盐类融雪剂包括氯化钠、氯化钙、氯化镁等。国外使用最早、用量最大的是氯化钠。美国、加拿大及欧洲各国主要使用的是主要成分为氯化钠的岩盐,日本使用氯盐比美国晚,其早期使用以氯化钠为主要成分的日晒盐,1995年后开始部分使用氯化钙。氯盐类融雪剂是使用量最大,使用历史最长久的融雪剂,目前使用量仍占90%以上,包括氯化钠、氯化钙、氯化镁等。氯化钠在氯盐类融雪剂的应用占绝对主导地位,包括海盐、岩盐及其水溶液等。其次是氯化钙,大约占应用的氯盐融雪剂总量的10%左右,其他氯盐类则应用不多。氯化钠因其资源丰富,价格便宜,冰点低,化冰雪效果好,在公路防冰除雪中应用最为广泛。源于氯盐类融雪剂的大量使用,使用此类融雪剂暴露出的弊端很多,如对基础设施(桥梁及道路)、车辆、标志立柱等金属材料的物件有腐蚀,对环境如土壤、水体、动植物产生不利的环境影响。氯盐类融雪剂的负面影响主要是氯离子造成的。

1.2 非氯盐类融雪剂

上世纪八十年代,人们便开始寻找具有融雪化冰作用的不含氯离子的非氯盐类融雪剂。这类融雪剂以醋酸盐(如醋酸钙镁、醋酸钾)、尿素、二元醇等不含氯的物质为主要成分。醋酸钙镁曾被寄予厚望,发达国家曾欲将其作为氯盐类融雪剂的替代物,但此类融雪剂有两个致命的缺陷:首先,醋酸钙镁价格昂贵,使其大量应用受到了限制,极大地阻碍了醋酸钙镁在冬季除雪化冰中的应用。其次,冰点较高,极限冰点在-10℃左右,达到同样效果前提下,其用量是氯盐的2~3倍之多。使用成本差不多是氯盐类的20~30倍之多。也有报道使用尿素作为融雪材料,一方面其价格是氯化钠的3~5倍,价格上比醋酸钙镁便宜很多;另一方面,其冰点较高,极限使用温度为-10℃,与醋酸钙镁的融雪能力差不多。非氯盐类融雪剂中其他的物质由于贮存、处理、环保、安全等方面存在各种无法回避的缺陷,使其应用范围和数量都十分有限,仅在有些机场、高级停车场、别墅区域使用。非氯盐类融雪剂对基础设施的腐蚀小,但对环境方面的影响存在争议。

1.3 环保复合型融雪剂

单纯的氯盐类融雪剂与非氯盐类融雪剂的融雪性能和环保特性方面具有不可调和的矛盾,融雪化冰和环境保护不能兼顾。于是将融雪剂应用研究目标确定在以氯盐为主料,再加入阻锈剂(或缓蚀剂)的环保型融雪剂上。如美国首先开始使用氯盐阻锈型融雪剂,日本曾在融雪剂里加缓蚀剂,俄罗斯的首都莫斯科使用尿素、硝酸钙和硝酸镁合成的新型融雪剂。欧、美、日、韩、台湾等地区在环保要求高的情况下,则使用此类融雪剂。我国山东沿海氯盐化工公司将氯化钠、氯化钙或氯化镁及防锈剂按一定比例配制的融雪剂远销到上述地区用于公路融雪化冰。

氯盐混合型融雪剂有按比例配制的和天然混合物两种。一般以氯化钠为主要成分,再加其他的氯化物以提高低温性能或吸湿性。许多人工按比例配制的混合物中含有阻锈剂。有机融雪剂醋酸钙镁是利用冰醋酸与白云岩(石灰岩)反应制得,醋酸钙镁必须达到一定浓度时才起作用,浓缩到高浓度的工艺费用很高,是其价格较贵的主要原因,撒布时形成粉尘及刺鼻的酸味等缺点,并没有广泛使用。醋酸钾也存在这样的问题。其他用于融雪的有机物是醇类,如甲醇、乙醇,有些可以用石油原料合成。甲醇、乙醇等醇类易挥发、易燃,存在贮存和处理问题,所以被用来融雪化冰的极少,而更多用于防冻防结冰的是二元醇,如乙二醇和丙二醇常作为汽车发动机防冻剂。这些物质用作机场除冰剂,很少用于道路除冰雪。这类融雪剂虽然不存在氯离子,但对水、土、植被及基础设施的影响也存在,这种影响是否仅与融雪剂有关并未确认。所以,此类融雪剂在使用时必须在使用量上加以限制。美国融雪剂材料的选用主要依据三大因素:成本、可操作性及安全。

我国从上世纪九十年代初开始陆续使用融雪剂。最初使用工业盐(主要成分氯化钠)。近几年在特殊路段开始使用两、三种氯盐混合物,有的添加了缓蚀剂或阻锈剂等环保型融雪剂。北京市目前主要使用钙钠盐复合型融雪剂。辽宁省高速公路在桥隧、长坡等特殊路段使用了氯化钙、氯化钠、氯化镁及阻锈剂复合的融雪剂。

2 融雪剂研究现状与发展趋势

融雪剂的开发研制是以融雪剂的应用实践需要为动力的,同样经历了单一的食盐型、氯化钙型到现今的非氯化物型、环保混合型。其特点是:从单一成分改进为多组分的复合融雪剂;改变传统的无机融雪剂,开发有机融雪剂;在资源上采用制酯、糖工业废水、纸浆工业废液及城市垃圾如可生物降解的、低成本的醋酸废液为原料,研究了制备低成本的CMA类融雪剂的工艺方法。

2.1 氯盐类融雪剂的开发研制与进展

日本研制了以石灰石和盐酸制得的粗制氯化钙与硫酸镁作为主要成分,加入氯化镁、磷酸盐及可溶性钾盐,经粉碎、混合、喷入羟基乙基纤维素溶液及着色剂,再经造粒筛分得粒状制品。此种产品与一般的氯化钙相比,发热量高50%,融雪效率高。为了增加融雪剂的吸湿性加入部分氯化镁在实践中也是有应用的。氯化钠、氯化钙、氯化镁作为融雪剂的主体,同属于氯盐类融雪剂。氯盐除了在融雪功能(冰点)方面有差别外,其物理、化学性质相近,属于全溶性盐(在水中以离子状态存在),而氯离子是腐蚀和影响环境的“罪魁祸首”。

2.2 非氯盐类融雪剂的开发与进展

正是由于氯盐类融雪剂的负面影响和所造成的巨大经济损失,促使人们努力寻找一种既能尽快融雪,同时又不至于对环境及道路交通设施造成危害的环保型融雪剂作为氯盐的代替品。近几年,通过国内外科学家的不断努力,非氯盐类融雪剂的研制工作已取得了一定的进展。

(1)利用垃圾废物生产的醋酸盐融雪剂

20世纪80年代,美国DOT公司研究了无氯、对环境安全的融雪剂—CMA。原料为城市垃圾中的纤维素废物和含碳酸镁的石灰石。CMA具有污染小、环保的特点,是对氯盐类融雪剂的重大改进。但由于生产CMA的原料价格昂贵,所以目前使用仅限于一些对环保要求较高的场合,如机场和高级停车场。

(2)利用造纸废液生产的复合融雪剂

1988年美国专利发明者Terence.Eped发明了LMWBL融雪剂。其原料来源于牛皮纸浆生产制得的黑色液体。该液体是含有碳酸钠、多种有机酸和它们的盐,以及由木质纤维素衍生物所构成的复杂混合物。LMWBL具有较低的冰冻点,故对于高寒地区LMWBL是较合适的无氯融雪除冰剂。此种融雪剂为减轻造纸工业对环境的污染寻找了一条道路,但距离工业化大生产尚有一定距离。

(3)利用酚、糖副产物生产的融雪剂

ToddABloome利用糖蜜脱糖加工中的废弃物发明了两种融雪剂,并申请了专利。SatvaPChauhan等人用长链烷基脂肪酸酷加工中的副产物配制了一种液体融雪剂。

(4)其它非氯盐类融雪剂

KrisABerglund等人用三水墟拍酸钾、三水唬拍酸按、三水唬拍酸钠单一或混合成分配制出了一种低腐蚀性融雪剂,该产品适合于机场融雪。

由我国中科院海洋所和青岛市市政养护管理处联合开发一种融雪剂是从海洋和陆地某些植物中经提取制成的溶液,可以用于消除街道、公路、飞机场、院道等场所冬季积雪和冰凌。王保民等人研制成功的新型DGW环保型除雪剂,该融雪除冰剂所用原材料主要有三种:有机物A、有机物B和C(C为稳定剂)。原料中无氯盐、硫酸盐等腐蚀性成分。河北工业大学和河北省宣大高速公路管理处共同承担研制的“无腐蚀复合融雪剂”,以钙镁硝酸盐为主要原材料,经粉碎、筛分、粉体造型、冷法成型。该产品不含氯化物,其饱和溶液的冰点低,融雪速度高于氯化钠,性价比高。

以上介绍的几种研制的有机融雪剂,多停留在研究层面,虽具有降低冰点的作用,对环境腐蚀较小,但由于此种融雪剂的原料都是有机物,有的利用制糖、酿酒、造纸工艺的副产物再利用时,表面上看环保,但生产融雪剂过程又形成新的环境污染问题,高昂的生产成本及不理想的融雪化冰效果是不能普及的主要原因。

2.3 环保混合型融雪剂的开发与进展

单纯的氯盐类融雪剂与非氯盐类融雪剂的融雪性能和环保特性方面具有不可调和的矛盾,用于融雪化冰均不能达到满意的结果,于是各国均将应用研究目标确定在以氯盐为主料,再加入阻锈剂(或缓蚀剂)的环保型融雪剂上。

(1)氯盐+非氯盐类融雪剂

Robert A Hartley等人按一定比例混合氯盐、碳水化合物(糖)、磷酸盐配制出了一种低腐蚀性融雪剂。有人结合氯化钠和CMA的优点,将二者按一定比例混合,制造出了一种新型的融雪除冰剂。该融雪除冰剂的腐蚀率是氯化钠的45%(模拟的气候中),其腐蚀率已比氯化钠大大降低,同时可明显减少混凝土的结垢,但在溶解性方面,不如氯化钠。

(2)氯盐+缓蚀剂(阻锈剂)或同时再加非氯盐类融雪剂

JamesDsPanos在氯盐中添加工业蜜糖作为缓蚀剂取得了良好的效果。Robert scott Koefod等人在氯化镁中加入磷酸盐或三乙醇胺作为缓蚀剂配制了一种防腐蚀融雪剂。Robert scott Koefod在氯盐中添加了一种辐射吸收物,如可溶性染料同时再加入少量的缓蚀剂配制出了一种高效防腐蚀融雪剂。日本专利(JP2006321872)氯盐类融雪剂中添加醋酸锌和多聚磷酸盐来起缓蚀作用。韩国JUNG SEUNG CHEO利用氯化镁、岩盐、尿素、三聚磷酸钠、偏磷酸钠等生产复合型融雪剂。

国内外所谓的环保型融雪剂,是相对于单纯的氯盐类融雪剂而言的。无论何种融雪剂,大量地、长时间地使用、积聚,都会对环境、植被及基础设施造成伤害。

3 结论

氯盐为主料的融雪剂仍是国内外最主要的融雪材料,其具有冰点低、融雪化冰能力优、原材料易得、货源充足、价格便宜等优点。而非氯盐类融雪剂由于冰点低、融雪化冰能力差、难以获得、价格昂贵等局限性,并没有被大量应用。从环保和使用性能综合考虑,融雪剂应用与研制的热点还是集中在几种常用氯盐按一定配方复配,再加入减少腐蚀的缓蚀剂及有利于植物生长元素或改良土壤等技术上。以氯盐为突破口,以冰点降低理论、金属防腐理论、植物伤害机理、土壤盐化机理为依据,研制高效环保型融雪剂是可行的。难点是各种氯盐掺配比例、缓蚀剂、促进植物生长元素的选取与剂量,以及改良土壤物质技术选取。环保混合型融雪剂是国内外应用研究的热点,从融雪剂的功能、环保方面都优于单纯的工业盐氯化钠,能很好地满足辽宁高速公路除雪要求。

参考文献

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[2]Masanori Izumi,Tsutomu Nakamur,Snow engineering:recent ad-vances.

[3]代琳琳,赵晓明.融雪的环境污染与控制对策[J].安全与环境工程,2004(12).

[4]殷宁,顾龚平.融雪剂种类及其对环境中动植物的影响[J].理论与研究,51-52.

环保型融雪剂 篇6

关键词：融雪剂,森林环境,研究

融雪剂是一种化学品, 成份主要是醋酸钾和氯盐。融雪剂通过降低冰雪融化温度融化道路上的积雪, 便于道路疏通, 播撒处效果明显, 但其具有危害性。目前东北地区的除雪工作采用沙土和铲雪车为主, 融雪剂为辅的方式清除路面冰雪。融雪剂在随着雨水等介质传播到土壤中, 会对土壤的理化性质产生较大影响, 尤其是对森林土壤影响最明显, 直接影响着森林生态效益的发挥, 当前社会对环境保护的需求日益增加, 融雪剂对森林土壤的影响日益凸显。本研究以当前辽东地区冬季常用的融雪剂为研究对象, 分析使用后对森林环境的影响, 为科学分析决策提供参考依据。

1 研究地概况

辽宁东部山区地理坐标为东经124°59′~125°18′, 北纬41°51′~42°00′, 地处长白山脉龙岗支脉, 地质构造基底层为太古代及远古代的花岗片麻岩、角闪岩等, 燕山期的地壳运动浸入了大片的花岗岩。主要成土岩石为花岗岩、花岗片麻岩等, 主要成土母质有残积、坡积、残坡积、黄土状母质等。土壤分为3个土类, 6个亚类, 12个土属, 20个土种, 32个变种。3个土类分别为暗棕壤、草甸土、沼泽土。暗棕壤分为暗棕壤、草甸暗棕壤、暗棕壤性土、潜育暗棕壤4个亚类, 10个土属, 17个土种, 31个变种;草甸土为泛滥地草甸土属, 中层泛滥地草甸土种, 轻壤质中层泛滥草甸土;沼泽土为冲积泥岩沼泽土属, 厚层冲积炭沼泽土种, 轻壤质厚层冲积泥炭沼泽土。该地区属长白植物区系, 兼有某些华北植物侵入, 有植被类型22个, 有植物114科418属1139种。

2 研究材料与方法

本研究采用工业盐、道路用氯盐型融雪剂R-1、道路用氯盐型融雪剂R-2、道路用氯盐型融雪剂R-3作为试验用材料

2.1 融雪剂对植物种子萌发期的影响

将上述融雪剂配制成1.0g/L、5.0g/L、10.0g/L的溶液, 对黑麦草种子胁迫处理进行发芽试验, 每天记录发芽数, 以幼芽长度长到种子长度一半视为发芽, 半个月后统计发芽率。用蒸馏水试验作为空白对照, 做三个重复。详细记录种子幼苗及根的生长情况, 统计种子相对受害率、发芽指数、活力指数、活力指数下降率等指标。

2.2 融雪剂对植物生长状况的影响

黑麦草植株发芽15天后, 选取长势一致的幼苗以30株/盆移栽入新盆。缓苗7天, 将上述试验用融雪剂按每盆土壤干质量0.1%、0.3%和0.5%配置成一定溶液对盆栽黑麦草土壤进行盐处理, 空白对照为喷水, 做三个重复。一周测定1次株高, 每盆随机测定15株。在盐处理30天后取样测定生物量、叶绿素含量、相对含水量、脯氨酸含量、丙二醛含量等生理指标。

2.3 融雪剂对草坪生长状况的影响

选取健康且3~4年正常生长的草坪, 按每种植物每平方米10毫克的剂量撒施上述试验用融雪剂, 每周一次, 观察对草坪草的返青和生长状况的影响, 直至植物出现明显受害症状, 统计植物出现受害症状时的融雪材料的最大累计喷洒量。

2.4 融雪剂对土壤理化性质的影响

选取正常生长的草坪及灌木, 按土壤表面0、50、100、150、200克/平方米的用量, 撒入上述融雪剂材料后, 观察对草坪草和灌木的生长状况的影响。

3 研究分析

3.1 融雪剂对植物种子萌发期的影响 (表 1)

研究表明, 随着浓度的升高, 种子相对受害率和活力指数下降率均呈现出上升的趋势。同时, 随着浓度的升高, 种子发芽指数和活力指数均呈现出下降的趋势, 尤其是融雪剂浓度从5%增加到10%后, 种子发芽指数和活力指数明显下降。整体来看, 融雪剂对植物种子萌发期的影响从小到大依次为:R-3型<R-2型<R-1型<工业盐。

3.2 融雪剂对植物生长状况的影响 (表 2)

研究表明, 根冠比、生物量和相对含水量均随浓度的升高呈下降趋势, 脯氨酸含量、丙二醛含量均随浓度的增加呈上升趋势, 而叶绿素的变化表现出的规律则不明显。分析可知, 融雪剂对植物生长情况的影响从小到大依次为:R-2型<R-3型<R-1型<工业盐。

3.3 融雪剂对草坪生长状况的影响

研究表明, 融雪剂的浓度越大, 草坪受影响的程度就越明显。不如融雪剂对草坪草的伤害程度大小依次为:<R-3型<R-2型<R-1型<工业盐。

3.4 融雪剂对土壤理化性质的影响 (表 3)

环保型融雪剂 篇7

关键词：氯盐,融雪剂,环境影响,对策措施

2008年初,中国南方地区的冰冻雪灾防治给人们留下了深刻的印象,其中价格便宜、来源广泛的无机氯盐类融雪剂更是发挥了巨大的作用。但是,大量使用含氯融雪剂不但导致植被的大量死亡,对公路和桥梁混凝土路面造成严重腐蚀破坏,而且掺有融雪剂的雪融化渗入地表后还会污染土壤、江河和地下水。因此,对使用氯盐类融雪剂后可能产生的城市环境污染和潜在的生态风险研究越来越受到各国植物、生态和环境科学研究者的关注。

1 氯盐类融雪剂对生态环境的影响

1.1 氯盐融雪剂对植物的危害

Blomqvist等研究表明,大多数含氯盐的融雪剂会沉积在路边100m范围内,但对植物的影响却可以发生在100m之外,并且越靠近公路,其危害越大[1]。当使用过多的融雪剂后,盐分和Cl-会在树盘表层聚集,造成表层根系死亡;氯盐类融雪剂均可降解成相应的离子,形成电解质溶液,使含盐浓度高出正常值的几百倍,当春季灌水或生长季节降雨时就会导致盐离子下移,使主要根系周围的Cl-含量和含盐量超标,产生很高的渗透压,使植物发生生理性缺水而受到影响[2,3]。Pedersen等认为,融雪剂危害主要是通过根系吸收后产生的,而且不同的土壤类型与植物受盐害的程度也有关系[4]。严霞等指出,含氯融雪剂对小麦和玉米种子的萌芽均会产生抑制作用,且处理浓度越大,种子发芽率、发芽指数越低[5]。多数木本植物对NaCl特别敏感,且对Cl-吸收要快于对Na+、Ca2+的吸收,但土壤溶液中过多的可溶性Na+也会对作物的生长产生不利影响[6]。丛日晨等研究表明,Cl-和Na+的毒害作用可能是造成白杨树和栾树死亡的主要因素[3]。但究竟是Na+还是Cl-或者是对两种离子都敏感,不同的植物会表现出不同的特性。Fortmeiev等通过研究NaCl和Na2SO4对玉米生长的影响证明,在盐害中真正起作用的是Na+而不是Cl-,也不是两种离子的共同作用[7]。但在对绿篱的研究中表明,土壤中的Cl-、Na+和含盐量是导致绿篱死亡的主要原因[2]。植物对融雪剂也存在一定的适应范围,而且不同植物对盐的耐性存在差异,一般落叶树种比常绿树种具有更高的耐受性[8]。植物的这种耐受性还与土壤条件存在着一定的相关关系,恶劣的土壤条件会影响植物的正常生长,降低植物的生长势,相应地降低植物对盐害的耐受性。

1.2 氯盐融雪剂对水环境的影响

施用含氯类融雪剂后,部分会随着融化后的雪水通过地表径流或土壤渗漏的方式最终进入水环境中。有研究显示,道路两旁水体中氯含量与施用的含氯类融雪剂成正相关,且在地表水中极易发生Cl-的累积。Godwin等通过对纽约河长达50多年的研究表明,融雪剂对河水中Na+和Cl-浓度增加的贡献率是最大的[4,9]。随着水体中Cl-浓度的增加,其它有害物质的数量与种类也会有所增加。在瑞典,每年公路两边土壤中大量的微量元素会伴随着融雪剂而流失,引起浅层地表水污染[10]。

原本被土壤吸附或固定的氯盐,在外界环境改变或影响下,氯化物能持续透过土层,增加蓄水层中的Cl-浓度[4]。Pitt等研究土壤溶液中氯化物的浓度后发现,随着土壤深度的增加,土壤溶液中Cl-浓度也随之升高[11]。还有研究显示,10%—60%的氯盐会透过土层进入浅层地表水中,即使停止使用含氯的融雪剂,Cl-浓度的下降也会持续数十年时间[4]。

氯盐类融雪剂大多是强电解质,当它们进入水环境后必然会破坏水体原有的电离平衡,使物理化学性质发生改变,也使鱼类和水生植物受到影响。Koryak等通过对使用融雪剂后产生的地表径流研究发现,水中适量的盐浓度可能是影响水生生物分布的一个因素[12]。Briggins等研究表明,Na+可能会引起水中的蓝绿藻爆发,当水中Na+浓度超过40mg/L时,蓝绿藻就会出现过度繁殖现象[13]。但对藻类(Anabaena cylindria)而言,最适宜的Na+浓度仅为5mg/L,因此水体中Na+含量与水体富营养化之间可能存在着一定的相关性[10,14]。水体中的氯盐浓度为250mg/L左右时被认为对人体无害,但超过这一浓度就可能会对人体产生影响,因此在中国地面水环境质量标准中规定的氯化物(以Cl-计)浓度为250mg/L[15,16]。此外美国交通研究协会的研究表明,在过去的30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件,而高盐度的饮水对人体健康有害,易导致高血压等疾病[17]。

1.3 氯盐类融雪剂对土壤环境的影响

氯盐类融雪剂会随同融化的雪水一起渗入到周围的土壤。北京市园林部门曾对使用过融雪剂的周边土壤样品进行过检测,显示土壤含盐量比正常值高392倍[18]。研究表明,当土壤含盐量达到0.1%时,土壤就会发生轻微的盐化;当土壤盐量达到0.3%—0.5%时,土壤就会发生盐化[3]。Na+与Cl-子早就被认为是影响土壤质量的物质,含有NaCl的融雪剂能改变土壤的理化性质。可交换Na+可以置换土壤中的Ca2+、K+、Mg2+,使土壤的pM(金属离子浓度的负对数)值升高引起土壤粘土颗粒的弥散,从而影响土壤团聚体的稳定性和土壤的渗透能力(包括水力传导度、入渗率和透气性)。土壤性质的改变不可避免地会加速水土流失和水土环境恶化以及土壤生产力的降低,水土流失最终会使营养物质以及微量元素转移到地表水中,造成对地表水的污染,同时土壤溶液中过高的可溶性钠也会对土壤和作物生长产生不良的影响[6,8,19,20]。研究显示,土壤溶液中镉、铜、铅、锌的浓度也与含氯融雪剂的使用存在着显著的关系。这些痕量元素的活性增加,会对水体质量与植物生长产生不良影响[21]。不过由于地形、母质的不同以及土壤生物的作用,氯盐类融雪剂对土壤的影响会呈现明显的地域性特征[8]。

2 氯盐融雪剂对城市建筑设施的影响

2.1 含氯融雪剂对钢筋的影响

氯盐会引起严重的钢筋锈蚀现象。Mehta认为,钢筋腐蚀是钢筋混凝土结构被破坏的主要原因[22]。钢筋腐蚀主要表现为,当雪水融化后形成高浓度的电解质溶液与暴露在空气中的钢筋接触,从而形成一对电极:阴极反应为1/2O2+H2O+2e※2(OH)-;阳极反应为Fe-2e※Fe2+。其中,O2在阴极中起作用,而Cl-在阳极中起作用,与Fe2+反应生成FeCl2。FeCl2是可溶态物质,在向混凝土内扩散时遇到OH-就生成Fe(OH)2沉淀,并重新释放出Cl-,反应得到的Fe(OH)2在空气中极不稳定,能够迅速与空气中的O2和H2O结合生成黄褐色的Fe(OH)3,即“铁锈”。因此,在整个反应过程中,Cl-并没有被“消耗”掉,而只是参与了反应过程,所以进入混凝土中的Cl-会周而复始地起破坏作用,这也是氯盐危害的特点之一[7,23]。

钢筋一般存在于混凝土中,由于水泥水化时会生成大量的Ca(OH)2,从而使钢筋处于一种高碱性环境中(pH≥12.6),其表面会生成一层钝化膜,但是该钝化膜只有在高碱性环境中才稳定存在。当钢筋表面Cl-浓度达到或超过“临界值”时,会使该处的pH值迅速降低,从而破坏钢筋表面的钝化膜,引发钢筋腐蚀[23,24],但目前对Cl-浓度的临界值研究不多。根据不同研究,[Cl-]与[OH-]之比可用作判定侵蚀性的指标,该比值越高,则钢筋受侵蚀的危险性越大。当混凝土中氯的浓度达到0.1025%—0.105%时,钢筋锈蚀明显加重[25]。程川海的研究指出,食盐和醋酸钙镁等量混合使用后对钢筋的腐蚀速率是单独使用食盐的1/22[26]。若混凝土中钢筋表层被腐蚀后,其体积可增大数倍,从而挤压其外侧混凝土并使之产生垂直于径向膨胀力的拉应力,当拉应力超过混凝土的承耐力时就将在混凝土保护层上引起顺沿钢筋的纵向裂缝,造成对混凝土结构的破坏。

2.2 含氯融雪剂对混凝土的影响

氯盐类融雪剂对混凝土的影响表现为物理盐冻破坏与化学侵蚀两个方面。美国混凝土学会201委员会认为,物理原因是混凝土被破坏的主要原因,而物理破坏的主要表现是剥蚀。表面剥蚀由外向内进行,层层剥落,但目前人们对表面剥蚀确切的机理还不清楚,不过多倾向于用渗透压理论解释。这一理论指出,当混凝土中的水结冰之后,孔液部分的盐(主要是氯化物)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[7,25,27]。而与盐冻被破坏相比,氯盐融雪剂对混凝土的化学侵蚀破坏较小[28]。

杨全兵认为,只要是能除冰雪的化学物质,均会引起混凝土的盐冻剥蚀而被严重破坏,盐溶液对混凝土的盐冻破坏严重程度与其冰点降低或融冰雪效果有很大关系,冰点降低愈多或融冰雪效果愈好的盐,引起的混凝土盐冻破坏愈严重[35]。McDonld和Perenchio的研究表明,混凝土的剥落破坏程度与氯化物的种类有很大关系,如氯化钾和氯化镁更易造成这种破坏[7,29]。同时,掺用符合标准要求、适量的粉煤灰等掺和料能在降低混凝土碱性的同时提高混凝土密实度,改善混凝土的内部孔结构,从而阻止氯盐及氧气与水分的渗入,减少氯盐对钢筋混凝土的影响[24]。

3 减缓氯盐融雪剂危害的对策措施

3.1 开发环保型融雪剂

鉴于氯盐类融雪剂的环境危害,研究环保型的融雪剂产品已经为各国政府所重视,目前已有了一定的进展。如美国DOT公司利用城市垃圾中的纤维素和含有碳酸镁的石灰石研制出醋酸钙镁融雪剂,还有用乙二醇及其衍生物制成的融雪剂也具有较好的融雪效果,而尿素也被认为是效果较好的融雪剂。不过在开发新的融雪产品时,需要关注其环境效应,尽量减少二次污染。如果大量使用尿素融雪产品就会增加地表径流中的氮含量,从而成为城市水体氮面源污染的重要源头。

3.2 规范施用氯盐类融雪剂

环保型融雪剂 篇8

为优化城市功能, 建设一流省会城市, 需通过提升城市经营管理水平来实现。按照市委市政府“高效能管理城市、高水平经营城市”的要求, 应加强市政基础设施的维护和管理, 提高市政设施服务能力, 除雪是太原市冬季“城乡清洁”工程中重要工作之一, 是城市防灾、减灾、抗灾的必备能力。

太原市从2005 年开始的融雪作业, 但目前环卫机械清洁队生产基地狭小、作业车辆不足、融雪剂供配能力不足, 难以满足市区交通安全保障的需要。为完善太原市环卫基础设施, 提高太原市环卫机械作业标准和公共环境卫生突发事件的应急能力, 解决机械清洁队各类作业车辆的停放, 促进社会经济持续发展、方便人民群众生活, 按照市政府工作安排, 拟结合上述情况在YZ-04 ( 马庄) 片区内, 南内环街东街以北选址太原市融雪剂融化池场项目。鉴于项目为市政公益用地的诉求与现行控规用地性质存在一定差异, 需对现行控规进行修改。

2 修编必要性分析

1) 结合重大基础设施建设情况。

为优化城市市政配套基础设施能力, 市委市政府在“五个一批”重点工程中, 拟在东峰路以东, 南内环街东街以北建设市容环境卫生机械清洁队停车场及融雪剂融化池场。项目是为完善太原市环卫基础设施, 提高太原市环卫机械作业标准和公共环境卫生突发事件的应变能力, 解决机械清洁队作业车辆的停放, 促进社会经济持续发展、方便人民群众生活而启动。用于解决气温相对较高、降雪不大时, 用洒水车辆撒布融雪剂溶液, 既提高了融雪效果, 又节省了融雪剂用量。先后选址多处用地, 后因区域规划变更, 需另行选址。项目主要服务于整个太原市, 进行城市主干路及桥梁的清洁, 选址要求交通便利, 进出太原市方便, 靠近环路及城市主干路, 经与迎泽区相关部门对接, 结合交通、服务区域等要求, 最终确定在该区域选址用地。

该项目属太原市重大基础设施, 符合《太原市建设用地性质和容积率调整规划管理规定》及太原市城乡规划局[2013]107 号文件中关于“因城市基础设施、公益性公共服务设施或重大项目建设需要”的控规修编情形。

2) 结合上位规划发生变化及审批情况。

在《太原市总体规划》 ( 2011—2020 报批稿) 及太原市迎泽区人民政府《关于调整马庄片区部分地块用地性质的请示》迎政请[2015]79 号文件中, 马庄变电站出线的110 k V马东线斜向穿过, 影响城市景观, 且浪费部分土地资源, 申请高压线入地。结合上位规划, 对区域内剩余土地予以整合, 并进行重新定位。符合《太原市建设用地性质和容积率调整规划管理规定》及太原市城乡规划局[2013]107 号文件中关于“因上位规划发生变化”的控规修编情形。

3) 解决太原市市容环卫机械清洁队作业车辆停放问题, 满足太原市机械式除雪的要求。

随着太原市环卫设施“十二五”规划的实施, 太原市市容环卫机械清洁队的大型环卫车辆将达到110 辆。自身办公场所内无处停放, 外部租用场地又存在较大安全隐患。为保障太原市市容环卫机械清洁队大型作业车辆的停放, 并改善停车条件, 该项目建设必要性充分。

同时, 太原市环卫应急保障工作现状缺少协调和指挥, 该项目建成后将成为太原市的环卫应急保障中心, 可协调各环卫工种作业, 提高该市环卫应急保障能力。

3 项目位置与研究范围

本次控规修编必要性研究的用地位于东山过境高速路以东, 隶属于太原市迎泽区、《太原市中心城区YZ-04 ( 马庄) 片区控制性详细规划》东南部, 马庄133 用地以东。

研究地块位于南内环街北侧, 北起20 m规划路, 南至南内环东街 ( 道路红线50 m) ; 西起太铁公安局警务技能训练基地, 东至马庄东路 ( 道路红线30 m) , 规划总用地2. 52 hm2, 净用地1. 44 hm2。

4 周围关系与现状概况

1) 周围关系。

研究地块周边规划用地以居住、商业、仓储物流、市政设施和绿化为主, 主要有徐显秀墓遗址文物古迹用地, 中鲁物流商业物流用地、马庄220 k V变电站用地及赵北峰村133 用地和马庄村133 用地。

周边的道路主要有城市快速路———东山过境高速路、东中环快速路, 城市主干路———南内环东街, 以及城市次干道———东峰路、南十方街、马庄路等, 支路若干, 区位条件优越, 交通便利, 市政配套设施相对完善。

2) 现状用地。

以新沟村农林用地为主, 多为空地。现状建筑均为一层临时建筑, 作为温室花房使用, 建筑质量较差; 其中35 k V高压线从地块中部穿过。

3) 交通条件。

现状南内环东街局部形成, 马庄路为现状道路, 未按规划实施, 近期拟实施东峰路、马庄路 ( 松小线) , 其余两侧道路均未按规划形成。近期出入场地主要为马庄东路。

5 研究原则

1) 坚持合法性原则。

强化控规的法定地位, 维护控规的严肃性, 确需修改的应符合国家、省市的相关法律法规。

2) 强化经济性及可操作性原则。

规划修改应正确处理社会效益与经济效益和现实利益与长远利益之间的关系; 妥善解决规划的超前性与具体可操作性之间的矛盾。

3) 坚持有利于节约集约利用土地的原则。

在有限的土地上, 以满足规范要求为前提, 提升开发强度, 坚持节约集约利用土地。

4) 满足基本适用要求的原则。

项目建设应满足改善居民生活, 满足所增容量在城市交通, 基础设施负荷承载范围之内。

6 上位规划情况

1) 《太原市城市总体规划 ( 2011—2020) 上报稿。

在《太原市城市总体规划 ( 2011—2020) 上报稿中, 该地块规划行政办公用地。

2) 现行控规情况。

本案地块位于《太原市中心城区YZ-04 ( 马庄) 片区控制性详细规划》 ( 以下简称YZ-04 片区) 中的02 街区, 涉及地块编号为02-022 地块, 该地块规划供热用地。

7 修编内容

本次修编涉及到供热用地修改:

在2012 年批复版《太原市中心城区YZ-04 ( 马庄) 片区用地控制规划》控规中, 太原马庄集中供热工程项目用地位于南内环东延与马庄东路交叉口位置, 规划用地性质为供热用地 ( U14) 。2013 年11 月, 在《关于收回太原马庄集中供热工程项目设计条件选址意见书的函》并规函[2013]821 中, 取消了太原马庄集中供热工程项目用地, 同时根据文件太原铁路公安局申请在该用地内调整局部用地为行政办公用地 ( A1) , 现已批复。本次规划结合周边已审批控规用地情况, 在保证公共利益的前提下, 将现行控规中02-022-02 地块供热用地 ( U14) 修改为环卫用地 ( U22) 。

8 交通组织

动态交通: 区域内规划道路有一条城市主干路———东峰路 ( 规划道路红线40 m) , 三条城市次干路———南十方街、马庄路、马庄东路 ( 规划道路红线30 m) , 五条城市支路 ( 规划道路红线20 m) , 近期交通依托南十方街和马庄路解决。随着东峰路、马庄路等周边道路的建设, 可有效增加该区域的通行能力。同时随着周边道路网密度的增加, 该规划段能保持较为良好的出行环境。

静态交通: 依据《太原市城市规划管理技术规定》, 地块需配建机动车停车位如下:

02-022-2 地块: 公共设施用地参照工业用地0. 1 辆/100 m2配建, 根据建设强度测算出需规划机动车位共15 泊位; 停车采用地上停车方式, 满足停车需求。

9 市政设施

给水: 规划区水源为城市自来水, 但由于规划区地势较高, 需经规划的王家峰加压站加压后方能满足用水需求。

供热: 规划区热源均由华能东山燃气电厂提供, 东峰路规划有DN1 000 的热力管道, 规划区内需新建大温差式热力站, 占地面积350 m2~ 600 m2, 分别规划在地块02-022-2, 03-009 地块。

污水: 规划区污水属于城南污水处理厂处理范围, 规划区污水经东峰路接入西太堡街排入建设路污水主干管, 最终排入城南污水处理厂。

供电: 规划区电源由现状马庄220 k V变电站及规划新沟110 k V变电站提供, 近期保留垃圾焚烧电厂35 k V高压线出线, 两侧设置16 m的建筑控制线。远期结合垃圾焚烧电厂的搬迁, 迁改该线路。

10 结语

项目建成后, 能够促进该区域发展与配套设施建设, 完善太原市环卫基础设施, 提高太原市环卫机械作业标准和公共环境卫生突发事件的应变能力, 促进社会经济持续发展、方便人民群众生活, 为社会主义文化建设高潮的兴起、实现文化建设与经济建设、政治建设、社会建设以及生态文明建设协调发展发挥重要作用。

参考文献

[1]袁闻杰.我国市政基础建设现状分析[J].科技致富向导, 2015 (11) :25-26.