融雪劑的研究進(jìn)展

陳櫻華，張金娜，李富華，陳世祥

（天津長蘆海晶集團(tuán)有限公司，天津 300457）

我國大部分地區(qū)冬季會出現(xiàn)大雪天氣，低溫條件下，積雪不易融化，因此，雪后采取有效、及時的融雪除冰具有重要的意義。

我國從20 世紀(jì)80 年代開始使用氯化鈉除雪， 到90 年代中后期則開始大量采用融雪劑除雪[1]。 產(chǎn)品類型經(jīng)歷了由單一的工業(yè)鹽型，到氯化鈉與氯化鎂和氯化鈣混合型、 氯鹽混合防腐型，到現(xiàn)在倡導(dǎo)的環(huán)保型。

1 融雪劑的種類、特點及融雪機(jī)理

1.1 融雪劑的分類

1.1.1 氯鹽類融雪劑

氯鹽類融雪劑又稱作為“化冰鹽”，主要包括：氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂等，以氯化鈉為主。 氯鹽類融雪劑具有適用溫度低，價格便宜，原料來源廣等特點，是現(xiàn)階段使用范圍最廣的融雪劑。 氯化鈉、氯化鎂及氯化鈣等氯鹽對于降低溶液的冰點有較好的作用，隨著氯鹽濃度的增加，融雪劑的冰點越低，融雪效果越好，以氯化鈣為主的融雪劑能夠在-20℃條件下使用,最低冰點可達(dá)-54℃[2]。

1.1.2 非氯鹽類融雪劑

非氯鹽類融雪劑包括有機(jī)鹽或無機(jī)鹽、 胺、醇類等無氯型的物質(zhì)，以冰醋酸為原料研制的醋酸鈣鎂融雪劑 （CMA） 是在20 世紀(jì)末期由美國DOT 公司最早研制成功，是一種綠色環(huán)保型融雪劑[3]，其融雪性能穩(wěn)定，對環(huán)境影響小于氯鹽類融雪劑。 還有一部分的非氯鹽類融雪劑主要是利用酯、糖酒等副產(chǎn)物生產(chǎn)的。 但是由于非氯鹽型融雪劑的生產(chǎn)成本較高，使用范圍有限，雖然對基礎(chǔ)實施的腐蝕性小， 但是對環(huán)境影響存在爭議，并未得到廣泛應(yīng)用，只適用于機(jī)場、軍事基地等特殊場合。

1.1.3 混合型融雪劑

按照一定比例，將氯類融雪劑、非氯鹽類融雪劑等混合配制而成的融雪劑稱為混合型融雪劑。 該類融雪劑兼有氯類融雪劑和非氯鹽類融雪劑的優(yōu)點，具有融雪效率高、原料來源廣泛、價格較低且對環(huán)境影響小的特點，是未來融雪劑產(chǎn)品的主流。

1.2 融雪劑特點

吸濕放熱型：在低溫的條件下，固相的融雪劑易吸潮形成溶液，且在融雪化冰過程中吸水放熱，加快融雪化冰。

冰點低、溶解速度快：融雪劑的冰點低，在灑落后， 固相的融雪劑能夠在低溫條件下快速溶解，且形成的溶液冰點低，進(jìn)而發(fā)揮融雪除冰的作用。

流動性和持久性： 固相融雪劑流動性好，易于拋灑或機(jī)械撒布，融雪化冰后形成溶液，可以長時間的起到融雪除冰的作用。

1.3 融雪劑融雪機(jī)理

融雪劑以液態(tài)或者固態(tài)的形式撒播到冰雪上， 融化后形成性質(zhì)符合烏拉爾定律的稀溶液，形成的稀溶液可以降低水的蒸汽壓，降低溶液的冰點，當(dāng)溶液的冰點低于氣溫時，冰雪便會融化變成液態(tài)，進(jìn)而達(dá)到融雪除冰的效果。 主要用于各地的街道、城市道路、高速公路、鐵路等交通路線、各地廣場以及高爾夫球場等運動場所。

2 融雪劑的危害

2.1 融雪劑對土壤的影響

隨著融雪劑的使用，氯化物溶于水中，進(jìn)而進(jìn)入到土壤中，Na+和Cl-明顯積累，增加了土壤的鹽度，破壞土壤結(jié)構(gòu)，造成土壤板結(jié)，透水性下降，形成土壤的鹽堿化，致使植物缺水，嚴(yán)重的影響植物的生長[4，5]。

距離公路近的土壤中含有融雪劑沉降在表面，土壤中氯離子的含量增多，滲透性越好，氯離子含量越多[6]。

2.2 融雪劑對植物的影響

融雪劑導(dǎo)致植物組織中高濃度Na+和Cl-積累破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，造成質(zhì)膜透性增大，導(dǎo)致細(xì)胞的質(zhì)壁分離，細(xì)胞內(nèi)電解質(zhì)外滲等[7]。

此外，土壤中鹽分大于0.2%時，植物對水分的吸收就會產(chǎn)生影響， 鹽分增高就會造成吸收困難或者水分外滲， 進(jìn)而導(dǎo)致植物生長緩慢或者死亡[8]。 隨著融雪劑的使用，土壤中鹽離子濃度升高，植物根部的鹽分過高時，造成生理干旱和滲透脅迫， 造成生理性缺水而抑制植物正常生長[9]。

2.3 融雪劑對水體的影響

融雪劑溶于雪水后，匯集流入到河流、湖泊，改變水體的密度梯度，增加了各種無機(jī)離子的濃度，提高水體中生化需要量含量，降低水中的溶解氧含量，嚴(yán)重的破壞了水體原有平衡，改變其生態(tài)及物理特征[10]。 同時，由于鹽濃度的升高，將會導(dǎo)致水中的綠藍(lán)藻過度生長繁殖，進(jìn)一步破壞水體的生態(tài)環(huán)境[11]。

2.4 融雪劑對交通設(shè)施的影響

2.4.1 對混凝土的影響

含氯型融雪劑使用后，含鹽雪水容易進(jìn)入到混凝土內(nèi)部，水分蒸發(fā)后，產(chǎn)生結(jié)晶，造成混凝土的膨脹、剝蝕和開裂[12]。 低溫條件下，受凍混凝土?xí)a(chǎn)生較高的滲透壓，同時收到分層結(jié)冰時產(chǎn)生的壓力差，進(jìn)而造成混凝土的破壞[13]。

2.4.2 對鋼筋的影響

含氯融雪劑的雪水能夠透到混凝土內(nèi)部，長時間的接觸，Cl-能夠被表面氧化膜的電極表面吸附，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生產(chǎn)氧化鐵進(jìn)而破壞混凝土中鋼筋的鈍化膜。 不僅加速鋼筋的氧化侵蝕，氧化生銹后的鋼筋強(qiáng)度下降， 而且氧化后膨脹，導(dǎo)致混凝土開裂[14]。

2.4.3 對車輛的影響

車輛接觸到含鹽雪水后，能夠加速輪胎的氧化，減少輪胎的使用壽命。 車輛金屬部分接觸到雪水后，能夠加速金屬部件的氧化生銹，進(jìn)而形成嚴(yán)重的腐燭，導(dǎo)致金屬零件的損壞，嚴(yán)重影響到車輛的行駛安全[15]。

2.5 融雪劑的其他影響

Pedersen 等[16]研究表明：臭氧對于人類來說是至關(guān)重要的，但隨著融雪劑的不斷使用，鹽類物質(zhì)被吸附到粉塵顆粒中， 影響人們的呼吸系統(tǒng)，同時氯元素能夠起到破壞臭氧的作用。Blasius和Mernitt 研究表明：融雪劑的使用導(dǎo)致鹽濃度逐漸增高，會影響動物種群結(jié)構(gòu)，主要表現(xiàn)在干擾滲透調(diào)節(jié)，抑制呼吸作用，進(jìn)而造成兩棲類動物的發(fā)育不正常，影響生理功能等[17]。

總之， 隨著科研技術(shù)的發(fā)展以及融雪劑研發(fā)的不斷投入， 融雪劑將會向綠色環(huán)保、 成本低、融雪速度快、用量少的特點發(fā)展，既能夠達(dá)到融雪除冰的效果， 又不會對環(huán)境產(chǎn)生過多的危害。