初中生科學(xué)論文(2)
初中生科學(xué)論文篇二
科學(xué)使用融雪劑
【摘 要】融雪劑是清除道路積雪的有效方法，而融雪劑對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的危害是當(dāng)今世界頭痛的問題之一。本文綜述了融雪劑的種類、融雪原理以及融雪劑對(duì)生態(tài)環(huán)境的危害，對(duì)融雪劑的應(yīng)用提出了建議。
【關(guān)鍵詞】融雪劑;融雪原理;環(huán)境危害
長(zhǎng)期以來，世界各國(guó)清除道路積雪的方法主要有機(jī)械法和融雪劑法，機(jī)械除雪設(shè)備昂貴，且需較高的維護(hù)費(fèi)用;融雪劑法除雪成本低，毋須大量的人力、物力且融雪速度快，不必運(yùn)輸和處理積雪， 交通恢復(fù)快。近年來融雪劑除雪被越來越多的國(guó)家所廣泛采用。那么，融雪劑究竟是什么?融雪劑為什么能融雪?使用融雪劑會(huì)不會(huì)對(duì)環(huán)境、人類造成危害?如何安全使用融雪劑?下文將就此作簡(jiǎn)單分析。
一、融雪劑的種類
目前，國(guó)內(nèi)外使用的融雪劑一般有兩大類：一類是以醋酸鉀為主要成分的融雪劑，該類融雪劑融雪效果好，沒有什么腐蝕損害，但它的價(jià)格高，一般用于機(jī)場(chǎng)等重要場(chǎng)所融雪除冰。另一類是以“氯鹽”為主要成分的融雪劑，如氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂、氯化鉀等，通常稱作“化冰鹽”。其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，但對(duì)公共基礎(chǔ)設(shè)施的腐蝕嚴(yán)重。我們常見的融雪劑就屬于這一類，其中氯化鈉由于來源廣、價(jià)格低，所以用量最大，使用最廣泛。
2.融雪原理
融雪劑是通過降低水的冰點(diǎn)來達(dá)到融雪效果的。“氯鹽”類融雪劑溶于水(雪)后，其冰點(diǎn)下降至零度以下。這一點(diǎn)可以通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)：向100g 冰或雪加入33g 氯化鈉可以使冰點(diǎn)降到零下21℃以下，即使在零下20℃的環(huán)境中也不結(jié)冰。原因就在于，鹽極易在水中溶解，形成氯離子、鈉離子等，這些離子的加入，阻止了冰的形成。
同時(shí)，融雪劑溶于水后，水中離子濃度上升，使水的液相蒸氣壓下降，但冰的固態(tài)蒸氣壓不變。為達(dá)到冰水混和物固液蒸氣壓相等的狀態(tài)，冰便溶化了。這也是鹽水不易結(jié)冰的道理。
此外，水是一種特殊的物質(zhì)，結(jié)冰后其密度變小(一般物質(zhì)固態(tài)下的密度大于液態(tài)下的密度)，壓強(qiáng)越大，冰的熔點(diǎn)越低。因此常常見到，車輪碾過的地方雪往往易于融化。積雪的路面上灑上融雪劑后，再經(jīng)車輛的碾壓就更易使雪融化。
3.融雪劑的危害
氯鹽類融雪劑具有強(qiáng)烈的腐蝕性，對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施(如道路、橋梁、建筑等)、金屬(汽車、鋼結(jié)構(gòu)、地下管線等)均能造成嚴(yán)重腐蝕破壞，并且?guī)砭薮蠼?jīng)濟(jì)損失。同時(shí)對(duì)環(huán)境、植物也會(huì)造成較大的危害。
3.1 融雪劑對(duì)建筑物的危害
熱沖擊：我們知道雪都是從下面化的，這是因?yàn)楸┰谌诨瘯r(shí)要吸收大量的熱。由于空氣是熱的不良導(dǎo)體，冰雪融化時(shí)，從空氣中只能吸收很少熱量，大部分熱量需要從接觸冰雪的路面吸收，這樣路面溫度就會(huì)下降。而融雪劑的使用更會(huì)加劇路面溫度降低的程度。比如：下雪時(shí)氣溫為-5℃，路面積雪僅相當(dāng)于1�的降水量時(shí)，撒鹽數(shù)分鐘后，可使路面溫度下降至-14℃。這種突然降溫的熱沖擊，使路面急劇收縮，產(chǎn)生很大的拉力，對(duì)路面十分不利，甚至導(dǎo)致路面開裂。
剝蝕破壞：大多數(shù)融雪劑會(huì)引起混凝土嚴(yán)重的剝蝕破壞。由于融雪劑降低了路面溫度，使混凝土變硬、變脆，在外力作用下遭到破壞。剝蝕破壞的最主要特征是表面剝蝕，從而造成表面凹凸不平，骨料裸露。并且融雪劑溶液會(huì)從表面裂縫或氣孔混入混凝土中，之后很難從中排出，因此它會(huì)不斷富集，甚至產(chǎn)生結(jié)晶鹽。即使以后停止使用融雪劑，受降雨及空氣濕度影響，這些鹽的剝蝕作用仍將繼續(xù)，直至受鹽污染的混凝土層完全破壞為止。
加速鋼材銹蝕：融雪劑從路面裂縫滲入橋體鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中形成原電池結(jié)構(gòu)，加速鋼材銹蝕。氯離子在鋼筋鈍化膜薄弱處促進(jìn)陽(yáng)極半電池作用，使鐵溶解在混凝土孔隙的溶液中成為鐵離子;釋放出的電子使陰極半電池形成氫氧離子，最終導(dǎo)致生成氫氧化鐵，即鐵銹。一般的鋼筋銹蝕是一層一層由表及里向鋼筋內(nèi)部銹蝕，但氯離子是在鈍化膜薄弱處開始，逐步深入促進(jìn)鋼筋銹蝕的電化學(xué)作用，銹蝕在一點(diǎn)發(fā)展形成孔蝕，使鋼筋遭到破壞，受力不均，并且銹蝕產(chǎn)物的發(fā)展與體積膨脹(2～6倍)，使混凝土保護(hù)層發(fā)生順鋼筋開裂、脫落，整個(gè)建筑物形成安全隱患。
3.2 融雪劑對(duì)土壤的影響
含有氯鹽的融雪劑能夠改變土壤的性質(zhì)。隨著氯鹽的滲入，土壤中的PM (金屬離子濃度的負(fù)對(duì)數(shù)) 值升高，造成土壤板結(jié)，出現(xiàn)鹽堿化現(xiàn)象。
3.3 融雪劑對(duì)水體的影響
路面上散布的融雪劑，被雨水沖刷與路面排水一起匯入河流或湖泊水域后，就會(huì)污染水體。融雪劑中的鹽類物質(zhì)大多是強(qiáng)電解質(zhì)，它們進(jìn)入水體后必將破壞水中原有的電力平衡，從而使魚類和水生植物的生長(zhǎng)受到影響。如果滲入地下也會(huì)對(duì)飲用水造成影響。高鹽度的飲水對(duì)人體健康也有害，尤其是會(huì)導(dǎo)致高血壓病。據(jù)報(bào)道，2008年初京珠高速公路化冰時(shí)所用的融雪劑污染了上萬人飲用水源――廣東韶關(guān)一些村莊蓄水池的水變得苦咸發(fā)澀，村民飲用后出現(xiàn)了發(fā)燒、喉嚨痛、惡心等癥狀。積雪融化后本是水滿為患，村民卻遭遇無水可喝的飲水困局。
3.4 融雪劑對(duì)植物的影響
融雪劑是名副其實(shí)的“綠色殺手。鹽分過高的土壤環(huán)境中高濃度鹽分首先影響細(xì)胞的原生質(zhì)膜，使其兩側(cè)的滲透壓改變，造成細(xì)胞脫水，形成生理性干旱。使植物的呼吸作用增強(qiáng)，光合作用減弱，不利于植物生長(zhǎng)。
3.5融雪劑對(duì)大氣的影響
融雪劑對(duì)大氣質(zhì)量也有一定影響，融雪劑中的鹽類物質(zhì)附著在粉塵顆粒中，被人們吸入到呼吸道中，對(duì)人體造成損傷。因?yàn)閲姙Ⅺ}水使水滴中含有的溴和氯與雪混合，在氣溫升高積雪融化后，這兩種物質(zhì)以氣體形式被釋放出來，它們的上升也將造成臭氧層的破壞。
4.減少危害，合理使用融雪劑
目前在沒有研制出具有明顯環(huán)保功能，造價(jià)比較低的融雪劑前，只能繼續(xù)使用氯鹽類。只是在使用過程中，首先應(yīng)盡量做到嚴(yán)控除雪劑的使用量，實(shí)施“機(jī)械除雪為主、融雪劑融雪為輔”的原則。像歐美一些國(guó)家一般都是盡量使用鏟雪車來機(jī)械除雪，少用融雪劑。美國(guó)一些州甚至已經(jīng)徹底禁止使用鹽來融雪，而是在機(jī)械鏟雪后，在道路上灑碳渣、粗沙、樹枝渣類物質(zhì)來防滑，同時(shí)利用這些渣類物質(zhì)的深色來吸收太陽(yáng)的能量，以幫助增加地面的溫度來融雪。使用后的碳渣、樹枝渣可以放入道邊的綠地中，成為改善綠地土質(zhì)的好幫手。對(duì)實(shí)在要灑融雪劑的路面，也是先用鏟雪車掃掉路面的大部分積雪，然后灑少量的融雪劑來防止道路的凍結(jié)，因?yàn)槿谘﹦┯玫脑缴伲瑢?duì)環(huán)境的危害就會(huì)越小。其次，要避免植物與融雪劑接觸，將路旁的綠化帶護(hù)牙提高，以防止融雪劑濺入綠化帶。同時(shí)混有融雪劑的殘雪不能堆積在樹下，應(yīng)清運(yùn)到離植物較遠(yuǎn)的地方。國(guó)家有關(guān)部門也應(yīng)及時(shí)出臺(tái)融雪劑的使用標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)人們科學(xué)使用融雪劑。
參考文獻(xiàn)：
[1]《北京道路冬季融雪問題研究》(J)傅沛興.
[2]《城市路面除雪》(J)季山、李向東.
[3]《融雪劑的科學(xué)使用》(J)王傳虎、揚(yáng)周生.
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