盐类除冰剂:冬季行车安全的双刃剑
盐类除冰剂:冬季行车安全的双刃剑
在寒冷的冬季,盐类除冰剂成为保障道路安全的重要工具。挪威科技大学科学家约翰·沃林(Johan Wahlin)和亚历克斯·克莱因-佩斯特(Alex Klein-Paste)的研究表明,通过撒盐可以有效降低水的冰点,防止道路结冰。这种做法不仅提高了驾驶安全性,还减少了交通事故的发生。无论是防结冰法还是除冰法,盐类除冰剂都发挥了关键作用,成为了冬季行车不可或缺的安全卫士。
盐类除冰剂的工作原理
盐类除冰剂的主要成分是氯化钠,通常被称为盐。氯化钠在除冰剂中占据了主要成分的地位,因为它能够显著降低水的冰点,从而在寒冷的天气中帮助融化道路和其他表面上的冰雪。此外,除冰剂中还添加了一种高效缓蚀剂。这种缓蚀剂的作用是减少盐对金属表面的腐蚀作用。由于氯化钠具有腐蚀性,特别是对钢铁等金属材料,因此在除冰剂中加入缓蚀剂可以有效地保护道路设施和车辆,延长其使用寿命。
盐类除冰剂的使用效果
盐类除冰剂具有显著的除冰效果。氯化钠是常用的抗凝冰剂,广泛应用于道路和停车场的除冰作业。其成本低,效果显著。氯化钙和氯化镁则在低温环境下表现出更好的融雪能力。氯化钙在-25℃的环境中仍能工作,适合寒冷地区使用。氯化镁的吸湿性强,能快速融化冰雪,适合湿润气候下的应用。盐类除冰剂不仅能融雪,还能提高行车安全性,减少因冰雪导致的交通事故。使用盐类除冰剂后,路面能迅速恢复干燥,行车舒适度提高。此外,盐类除冰剂的使用还能减少清理冰雪的工作量,节省人力和物力成本。
盐类除冰剂的环境影响
然而,盐类除冰剂的使用也带来了严重的环境问题。全球每年使用超过6600万吨的盐用于除冰。氯盐类融雪剂带来的首要问题就是其对汽车和道路的腐蚀性。融雪剂的使用让开通仅20年的北京西直门立交桥出现了严重的混凝土剥落和钢筋锈蚀现象。自2005年至2020年,全国由于氯盐腐蚀而召回了超过43万辆汽车。此外,氯盐的使用也会增加水源和土壤的盐含量,影响路边花草等植物的正常生长,甚至导致枯萎死亡。2005年,北京八个城区的11000余株行道树、149万余株灌木、近20万平方米草坪遭受严重盐害或死亡,直接经济损失在3000万元以上。园林专家发现路边残雪及周边土壤的含盐浓度比正常值高392倍,氯离子、钠离子等的浓度也大大超标。不仅如此,融雪剂的使用也会危害人类健康。随着道路上的冰雪融化,这些喷洒在马路上的氯盐会冲入土壤、湖泊和溪流中,在某些情况下会污染饮用水水库和水井。美国环境保护局称,地表水中的高氯化物含量对某些鱼类、昆虫和两栖动物有毒,饮用水中的高钠含量会影响高血压患者。根据央视的报道,2008年雪灾后,韶关京珠高速沿线村庄的居民报告饮用水质问题,一些居民喝水后出现发烧、呕吐等症状,调查发现与当时大量使用融雪剂有关,导致水中氯离子含量超标。
替代品的研发进展
面对盐类除冰剂带来的环境问题,科研人员正在积极寻找替代方案。一种植物基非氯环保型融雪剂应运而生。它以玉米等植物秸秆为主要原料,由多元醇和有机酸盐组成,不含任何氯化物、硫酸盐及亚硝酸盐。并且实现了规模化生产。由于其主要成分来自天然植物,该材料在自然环境中可降解代谢:在土壤中,6月后能完全降解,在有氧水生环境中,1天后降解36%,7天后降解97%。同时,对动物皮肤无刺激,对土壤微生物的抑菌作用很小。对该材料进行急性生态毒性、慢性和亚慢性生态毒性试验,研究结果表明,植物基非氯融雪剂在短期(1到4天)和中期(14到21天)对水生有机体有非常低的毒性,而且在有氧的水生环境中也能迅速的被生物降解,是安全的。与其它融雪材料(如氯化钠、醋酸钙镁盐(C M A)、醋酸钠、氯化镁等)已公布的生态毒性数据相比,植物基非氯融雪剂对于鱼和水蚤有更低的急性和慢性毒性。在同等温度下,该材料30分钟融冰能力是20%氯化钠溶液融冰能力的两倍,1小时、2小时,分别是氯化钙融冰能力的3-4倍;金属(碳钢、铝、锌)腐蚀性约为普通氯盐的1/200;植物基非氯环保型融雪剂对钢筋混凝土的腐蚀率,小于国标要求的1/200。
未来发展方向
在没有研制出新的具有明确环保功能、造价较低的融雪剂前,只能继续使用氯盐类融雪剂,因此不少城市采取了减盐和多法并举的策略。例如,北京市出台了全国第一个关于环保型融雪剂的地方标准,规定新型环保融雪剂对城市设施的腐蚀率低于氯化钠的50%。从20世纪70年代起,北京市道路除雪化冰就一直采用喷洒氯化钠水溶液(俗称盐水)的方法,该标准出台后,14种质量合格的氯化钙、氯化镁融雪剂替代了使用30年的盐水。然而,氯化钙和氯化镁同属于氯盐,对土壤和绿植仍会产生危害,其环保性受到了不少质疑。2017年,国家修订了新的标准《融雪剂》,明确将融雪剂分为氯化物类和非氯化物类,并规定非氯有机融雪剂的氯化物含量不得超过1%。《融雪剂》是一份推荐性而非强制性的国家标准。在实践过程中,各省市都出台了自己对“环保”融雪剂要求,例如沈阳市提出氯盐类融雪剂中氯化钠、氯化钙、氯化镁三者比例为 4:3:3 为最优比,吉林市则规定全市使用非氯盐类环保型融雪剂。2015年,北京部分街道开始推广由玉米等植物秸秆为原料发酵加工的融雪剂,声称可以有效降低普通融雪剂对沥青路面及桥梁的腐蚀作用,同时保护路边植被不受污染。
结语
盐类除冰剂在冬季行车安全中发挥着重要作用,但其带来的环境问题也不容忽视。在没有研制出新的具有明确环保功能、造价较低的融雪剂前,只能继续使用氯盐类融雪剂,因此不少城市采取了减盐和多法并举的策略。同时,科研人员正在积极寻找替代方案。相信在不久的将来,我们能找到一种既能保障行车安全,又不会对环境造成负面影响的除冰剂。