融雪劑的用量及潛在危害的研究

陳思杭

摘要：融雪劑除雪效率高、見效快，但融雪劑的使用也給環境帶來了新的問題。本研究立足校園，通過調查問卷法了解人們對融雪劑的認知情況，通過訪談法了解融雪劑在校園和市政工作中的使用情況，通過實地調查分析校園使用融雪劑的實際需求和環境影響，通過實驗分析典型融雪劑的效果和對植物生長發育的影響。研究旨在幫助師生、家長、社區居民進一步認識融雪劑的影響，通過科學控制融雪劑的用量，在盡可能降低其危害的前提下，減輕融雪劑的次生影響。

關鍵詞：融雪劑；危害；研究

本研究表明：目前，民眾對于融雪劑正確使用方法還缺乏科學認識，受條件所限，生活中使用和處理融雪劑的方式還不盡合理；校園調查表明，融雪劑的使用對于校園土壤存在影響；實驗表明，以氯化鈉為例，融雪劑含鹽量越高（溶液濃度越高）防凍性越好，對植物的生長發育影響越大，綜合來看，0.5%～1%的使用濃度相對合理；結合校園調查和實驗，本研究為三帆中學的除雪工作提供了改進方案，并對市政相關工作有所建議。

一、研究背景

在校園生活和日常生活中，我們發現：使用融雪劑之后，地面上會留下灰白色的痕跡，顯然，融雪劑的使用對路面有后續影響；在大雪過后進行掃除時，大量的含有融雪劑的冰雪融水除進入地下排水管道以外，也進入了市政和校園綠化區域的土壤之中；未完全融解的含有融雪劑的冰雪也常常被堆放在綠化區域邊沿的植被生長區域，而堆放過這類冰雪的草地的顏色也明顯呈灰白色，與正常草地不同。媒體上也時有對于融雪劑危害的報道。

二、研究目的及意義

我們希望通過此項研究，幫助師生、家長、社區居民進一步認識融雪劑的影響，立足校園，通過科學控制融雪劑的用量，在盡可能降低其危害的前提下，減輕融雪劑的次生影響，達到理想的融雪效果，促進校園、社區的環保工作。

三、研究方法

（一）文獻研究法

研究組成員通過圖書館、互聯網資源，查閱書籍、報刊和電子文獻，收集有關融雪劑研究的資料。

（二）問卷調查法

問卷調查旨在了解三帆師生、社區居民對融雪劑的認識，為改進有關工作提供參考。

（三）訪談法

研究組通過面談和電話交流等方式，訪談了三帆中學后勤部門的工作人員和北京市市政部門。在對三帆中學后勤部門工作人員進行的訪談中，主要了解了本校融雪劑的使用情況；在對北京市市政部門同志進行的訪談中，主要了解了北京市目前在用融雪劑的主要種類、使用標準和使用的后期影響等情況。

（四）實地調查法

研究組對三帆中學校園中與撒放融雪劑存在關聯的有關情況進行了實地調查，旨在獲得兩方面的數據。

（五）實驗法

考慮到氯化鈉是人們所公認的，同時兼備降低冰點性能好、貨源充足和價格低廉等多種優點的融雪材料，研究組將氯化鈉作為研究對象。

五、研究結果

（一）文獻研究

文獻表明，目前所用的融雪劑大致分為三類：一類是氯鹽型，例如氯化鈣、氯化鎂、氯化鈉等；第二類是非氯鹽型，例如鈣鎂乙酸鹽、乙酸鉀等；第三類是混合型。由于氯化鈉是一種降低冰點性能好、貨源充足、價格低廉的材料，所以各國多在使用氯化鈉作為融雪劑。

（三）訪談情況整理

（1）對三帆中學后勤部門工作人員的訪談結果

在對學校后勤部門工作人員的訪談中，我們了解到了以下一些情況。

首先，三帆中學所使用的融雪劑，是氯化鈉成分的工業鹽融雪劑。

其次，三帆中學的融雪劑使用，有著比較嚴格的要求。除雪的方式，一般是采用人工掃除。融雪劑主要是用于防止雪后道路結冰，或是在雪情嚴重的情況下，才有限地灑放，而且灑放地點嚴格地限制在以瀝青或是石材鋪設的室外地面，綠化區域和塑膠跑道等區域是禁止灑放的。

第三，使用融雪劑的冰雪及其融水，大部分進入了地下排水管道，但在雪情較大、氣溫較低時，也有沿路邊堆放的情況，所以，會有少量的融雪劑隨冰雪和融水，進入地表土壤。

（2）對相關政府、事業單位同志的訪談結果

在對北京市環衛科研所的同志進行的電話訪談中，我們了解到了以下一些情況。

首先，北京市目前主要使用的融雪劑，分為氯鹽型和非氯鹽型兩種。其中，氯鹽型融雪劑，成分以氯化鈉為主，另有加入一定比例氯化鈣的。這類融雪劑，價格低、使用效果好，在國內和國外廣泛使用，但是會腐蝕建筑材料等，因此在此類融雪劑中還會加入一定量的緩蝕劑。非氯鹽型融雪劑，腐蝕性小，但是價格高，因此一般只在機場跑道等有限的、養護要求高的場所使用。近年來，廠家也在開發一些其他類型的融雪劑，如利用秸稈發酵的過程產物制成新型融雪劑，但是這些新產品尚在小規模試用階段。

（四）實地調查法

（1）三帆中學硬化地面面積

根據三帆中學后勤部門提供的工程存檔資料，我們了解到，三帆中學室外硬化地面總面積約4500平方米。這是在有需要的情況下，三帆中學校園內可以灑放融雪劑的完全面積。

（2）土壤鹽度情況

研究組對校園室外綠化區域的土壤進行了取樣。

取樣時，我們對每個點的土壤取樣一次，總深度20cm，按0-5cm、5-10cm、10-20cm三個深度分裝。

整體分析土壤總鹽度和土壤鈉離子的數據，有理由認為，含融雪劑的冰雪或是融水會對土壤的成分產生影響，并且這種影響在淺層土中更為強烈。而長年的含融雪劑的冰雪或是融水將可能使得土壤產生非正常的鹽分富集，對土壤的結構和性質產生一定影響。

（五）實驗結果及分析

（1）氯化鈉溶液凍結實驗

為了研究不同劑量融雪劑的防凍效果，研究組設計了氯化鈉溶液凍結實驗。

實驗方法如下：分別配置濃度為0%、0.5%、1%、2%和4%濃度的氯化鈉溶液，裝入同型器皿中，然后放入冰箱冷凍室，每隔半小時觀察一次凍結情況并做記錄。

為保證結果可靠，研究組先后進行了兩次實驗。通過對比不同濃度氯化鈉溶液的凍結情況，可以發現，0.5%和1%濃度的氯化鈉溶液防凍有差異，但不太顯著；2%濃度氯化鈉溶液防凍性較前兩者有明顯提高；4%濃度氯化鈉溶液的防凍性十分顯著。總的來說，隨著氯化鈉濃度的增加，溶液防凍性增強，兩者成正相關。

（2）種子發芽和生長實驗

考慮到綠化帶草本植物中禾本科植物較多，研究組首先選取了禾本科的玉米作為實驗對象來研究融雪劑對植物的影響；作為補充，還選取了北方常見的豆科植物，以綠豆作為實驗對象來研究融雪劑對其他植物的影響。

①玉米發芽和生長實驗

實驗方法如下：選取四個同型培養皿，每個里放20顆玉米籽粒，分別添加清水和0.5%、1%、2%濃度的氯化鈉溶液，放在室內的相同區域，每日添加清水以補充蒸發量，連續觀察7天，記錄發芽的情況和幼苗生長情況。

通過實驗可以發現，0.5%濃度氯化鈉溶液對玉米籽粒發芽率幾乎無影響，但與清水相比，表現出影響根毛發育、抑制生長速度的情況；1%濃度的氯化鈉溶液對玉米籽粒的發芽率影響加大，抑制生長發育的情況更為明顯；2%濃度氯化鈉溶液對玉米籽粒的發芽率影響極大，雖有個別發芽跡象，但從試驗結果看幼苗難以成活。

②綠豆發芽實驗

實驗方法如下：選取四個同型培養皿，每個里放20顆綠豆，分別添加清水和0.5%、1%、2%濃度的氯化鈉溶液，放在室內的相同區域，連續觀察5天，記錄種子發芽的情況。

通過實驗可以發現，0.5%和1%濃度氯化鈉溶液對綠豆發芽率的影響較小，2%濃度氯化鈉溶液對綠豆種子的發芽率影響極大。

（3）綜合結論

綜合分析上述兩類型的三個實驗，可以得出以下結論：融雪劑含鹽量越高（溶液濃度越高）防凍性越好，對植物的生長發育影響越大；融雪劑的含鹽量和防凍能力呈正相關，和植物生長呈負相關。

具體來說，濃度為0.5%的氯化鈉溶液有一定的防凍效果，對植物發芽、生長的影響較??；濃度為1%的氯化鈉溶液防凍效果較好，對植物發芽、生長有一定影響；濃度為2%的氯化鈉溶液防凍效果更好，但對植物發芽、生長的影響極大；濃度為4%的氯化鈉溶液雖然防凍效果很好，但是可以預計，將導致植物不能正常發芽、生長。

六、建議

本項研究表明：融雪劑的使用廣泛，但日常的使用方式不盡科學；人們對融雪劑的認識也有待提高；有鑒于此，應該將融雪劑的灑放，融雪的后期處理，以及普及科學除雪知識等作為一項系統性工作來進行。

根據本項研究，在校園除雪工作和市政除雪工作方面，研究組提出如下的方案和建議。

（一）北京三帆中學除雪工作和融雪劑使用建議方案

（1）繼續保持以人力除雪為主要除雪手段的科學工作傳統。本著對學生進行勞動教育的需要，在保證安全的前提下，還可以發動學生掃雪、除雪，共同參與學校工作。

（2）根據雪情，進一步科學地規范融雪劑用量。

首先，在氣象上，雪情有不同標準。小雪指12小時內降雪量小于1.0mm（折合為融化后的雨水量，下同）或24小時內降雪量小于2.5mm的降雪過程；中雪指12小時內降雪量1.0～3.0mm或24小時內降雪量 2.5～5.0mm或積雪深度達30mm的降雪過程；大雪指12小時內降雪量3.0～6.0mm或24小時內降雪量 5.0～10.0mm或積雪深度達50mm的降雪過程。暴雪指12小時內降雪量大于6.0 mm或24小時內降雪量大于10.0mm或積雪深度達80mm的降雪過程。

根據三帆中學的室外硬化地面的面積，結合雪情，若以0.5%氯化鈉濃度作為灑放融雪劑后的融水鹽度控制標準，可以換算出不同雪情下三帆中學全校融雪劑的控制用量。

以24小時計，全校融雪劑的灑放控制量如下：小雪時不超過56.25千克；中雪時在56.25～112.5千克，大雪時在112.5～225千克。

（3）在經費許可的前提下，采購非氯鹽型的或是新型的融雪劑。

（4）在條件允許的情況下，灑放融雪劑后，處理融水時，盡量不要使其流入地表土壤，未完全融化的冰雪，盡量不要堆放在綠化帶邊沿，建議集中堆放和處理。

（5）在下雪時和雪后，師生員工在校內行走時，不要進入綠化帶植被和地表裸露土壤區域，避免由于人員通行將帶含有融雪劑的冰雪和融水帶入到上述區域。

（二）北京市政除雪工作和融雪劑使用建議

（1）普及科學知識，讓民眾都知道融雪劑的不利影響，支持市政部門的科學工作。

（2）在日常生活中盡量少用或是不用融雪劑；確需使用融雪劑時，應根據雪情，嚴格控制灑放量，爭取將終端鹽濃度控制在0.5%、不超過1%，以降低次生影響。

（3）在適當使用融雪劑的同時，在人力和物力許可的前提下，加大機械除雪、人工除雪等物理除雪辦法的比重，減少融雪劑的使用。

（4）灑有融雪劑的冰雪盡量不要堆放在綠化帶的土壤和植被表面或是行道樹的樹坑里，最好集中處理。

（5）在綠化帶植被中增加耐鹽植物的比重。

（6）城市建筑、道路路面、排水管線要考慮融雪劑的影響，盡量選擇能抗融雪劑影響的材料。尤其是城市排水設施的材料一定要抗腐蝕。

七、致謝

感謝參與問卷調查的師生、家長和居民。

感謝接受訪談的北京三帆中學后勤部門的工作人員和北京市環衛科研所的同志。

感謝北京師范大學地理和遙感科學學院的老師們。

感謝我們的課題指導老師，感謝課題組成員的家長。

感謝每一位課題組同學。

參考資料：

[1]嚴霞等.化學融雪劑對生態環境的影響.《生物學雜志》2008年第27卷第12期.

[2]吳澤媚.氯鹽融雪劑對瀝青混合料低溫抗裂性的影響.《公路工程》2012年第37卷第4期.

課題成果：本課題獲得第37屆北京青少年科技創新大賽二等獎。