路盐的第22条军规:它有效,但要付出代价

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如果你知道这条路没有盐,你还会走吗?yu_chimiris /伤风

近年来,美国经历了一些恶劣的冬季天气,但如果没有道路盐和其他“除冰”化学物质,许多冬季风暴的影响可能会更糟。根据一个被广泛引用的说法研究在美国,道路盐可以在冬季风暴期间和之后将高速公路事故率降低约80%。

但就像食盐一样,路盐的好处也夹杂着危险。尽管它拯救了许多生命,但它也与一系列环境疾病有关,从水生的。”beplay体育官网电脑死区“盐破坏的植物,有毒的两栖动物,受伤的宠物,甚至可能增加人类患癌症的风险。

盐的总体过剩是问题的一部分,但未经精炼的道路盐也可能含有餐桌盐中没有的杂质。除了各种金属和矿物外,通常还包括化学添加剂,如亚铁氰化钠(一种抗结块剂),这些添加剂会被雨水和融雪冲入湖泊、河流和小溪。甚至纯盐也不是完全有益的,因为它提高了当地供水的盐度,可能会使当地野生动物中毒。

这就给国内寒冷地区带来了一种“第二十二条军规”(Catch-22),显然是公路与水路、短期安全与长期健康之间的对立。资金紧张的市县仍然广泛使用盐来清理道路,因为这通常是最便宜和最容易获得的选择。但是,随着人们对盐对环境影响的担忧,替代除冰剂近年来也变得越来越普遍,在如beplay体育官网电脑何平衡公共安全和生态健康方面提供了更多选择。下面将介绍道路盐是如何工作的,它是如何影响环境的,以及其他除冰化学物质是如何堆积起来的。beplay体育官网电脑

什么是路用盐?

盐车把盐撒在雪里
一辆盐车把盐撒在冰雪中。 Paola博纳/ Shutterstock.com

所有的盐都来自海洋——要么是已经干涸的史前海洋,要么是可以通过淡化海水提取盐分的现存海洋。后一种盐被称为“海盐”或“太阳盐”,今天它是世界上生产的第一种盐。但北美的大部分盐来自矿场,古老的海洋释放出厚厚的岩盐沉积物,也就是“岩盐”。这可以通过传统的竖井开采或溶液开采来实现,即将液体泵入地下,取出盐水。不管怎样,美国三分之二的盐最终用于道路除冰,只有6%被精炼成食盐。(剩下的13%用于水软化,8%用于化学工业,7%用于农业。)如果你好奇的话,不,吃路用盐不安全

盐是一种很好的除冰剂,因为它能降低水的凝固点,使水在较低的温度下仍保持液体状态。全美的高速公路机构大致都在倾倒垃圾1500万吨他们不仅利用了路面盐的防冻能力,还利用了它的大颗粒,可以在现有冰(通常借助沙子)的帮助下为车辆轮胎提供牵引力。道路盐缺乏精制,这意味着它可能含有额外的金属,如汞或砷,以及钙和镁等矿物质。它通常还含有添加剂,如防止结块的抗结块剂,或防止破坏钢铁和混凝土的腐蚀抑制剂。

但盐本身可能是盐水除冰器最常见的问题,这要感谢氯化钠的双刃剑。盐的化学成分是生命所必需的营养素,在许多美国人的饮食中扮演着特别重要的角色。然而,就像它会导致高血压等人类健康问题一样,它也与全国大部分地区日益严重的环境问题有关。beplay体育官网电脑

盐与环境beplay体育官网电脑

冬天遛狗的女人
在冬天,加了盐的街道和人行道会伤到宠物的爪子。 thka /伤风

每年冬天倾倒在美国道路上的1500万吨盐最终会在积雪融化或春雨到来时被冲走。取决于它最终流到哪里,这些含盐径流会给植物和动物,包括人类带来问题——不仅仅是因为它腐蚀我们的汽车、桥梁和其他金属结构。下面我们来看看盐对环境的一些主要影响:beplay体育官网电脑

野生动物:道路盐径流主要流入附近的小溪、池塘或含水层,有时流向湖泊和河流等较大的水体。在那里,它提高了当地水的盐度,同时降低了溶解氧水平,创造了本地野生动物通常无法应对的外来环境。鱼类可能会逃跑或死亡,而两栖动物因其可渗透的皮肤尤其危险。根据一项来自新斯科舍省的研究,道路上的盐可以形成栖息地突然有毒对耐盐两栖动物如林蛙和斑点蝾螈来说。道路盐中的亚铁氰化钠在阳光和酸性下也会分解,产生有毒化合物,如氰化氢,这与鱼死亡.即使含盐径流只是停留在水坑里,它仍然可以通过引诱它们靠近道路来伤害陆地动物,在那里它们更有可能被汽车撞到。驼鹿、麋鹿和其他哺乳动物经常造访自然环境盐舔为了获取钠,道路盐可能会在繁忙的高速公路旁充当危险的替身。

植物:出于同样的原因,“盐化地球”会使农田贫瘠,道路盐径流也会消灭植物生命在附近的土壤里。这是因为盐永无止境地吸收水分——用过湿盐瓶的人都知道——当盐最终进入土壤时,它会在植物之前迅速吸收水分。盐渍土壤因此为植物创造了干旱条件,即使它们周围有充足的水。盐中的钠离子和氯离子也会在水中分解,使氯离子被植物的根部吸收并运输到叶子中,在那里它累积到有毒的水平,导致叶子烧焦。当盐水直接喷到路边的植物上时,盐可能会进入它们的细胞,降低它们的抗寒能力,增加它们被冻住的风险。除了野生植物,高盐度也会使灌溉对作物有毒。

人:过多的道路盐对野生动物的威胁可能大于对人类的威胁,但对某些有高血压风险的人来说,这可能是坏事。美国疾病控制与预防中心推荐的钠的平均日摄入量低于2300毫克(某些群体为1500毫克),但美国人平均每天摄入的钠超过3400毫克。对于那些有高血压风险的人来说,他们已经摄入了两倍于正常值的钠,因此,即使是供水中的少量盐也会产生重大影响。城市供水有时会被过多的道路盐污染,因此必须暂时关闭。虽然添加到道路盐中的亚铁氰化钠本身没有剧毒,但当它暴露在高温和酸性下时,会产生有毒的氰化物,对健康构成另一种威胁。例如,香烟烟雾中也含有氰化氢,已知它会麻痹肺部的纤毛。长期接触氰化物也与肝脏和肾脏问题有关,根据一些研究,这是可能的增加患癌风险,尽管这尚未得到证实。

宠物:如果你的狗或猫走在加了盐的街道和人行道上,要留意它们的爪子是否受到伤害。大的、锯齿状的岩盐颗粒很容易夹在狗和猫的脚垫之间,每走一步都会刺激周围的皮肤。狗狗在中度疼痛时尤其坚忍,所以要观察。咸爪子通常会导致动物跛行或舔脚,这可能会使情况更糟,因为道路上的盐可能会刺激它们的消化,氰化物或其他污染物可能会毒死它们。如果爪子擦伤不及时处理,伤口很容易感染。如果你的狗或猫在有盐的表面附近,要注意是否有跛行或其他不寻常的行为,或者在让它们出门之前给它们穿上鞋子。雪橇狗通常会穿鞋子来保护脚垫不受伤害和冻伤,如果你的狗狗在寒冷的环境中待了很长时间,可能值得为它买一些狗腿。

替代防冻剂

Oregon Department of Transportation [CC BY 2.0]/Flickr" data-caption="There are other options available to clear off those winter roads." data-expand="300" id="mntl-sc-block-image_1-0-29" data-tracking-container="true">
还有其他方法可以清除这些冬季道路。 俄勒冈州交通部[CC BY 2.0]Flickr /

虽然在美国,岩盐和卤水仍然是最常见的除冰剂,但出于对环境的考虑,也出现了各种各样的其他选择。beplay体育官网电脑让我们来看看路用盐的主要增强剂和竞争对手的优缺点。

沙:沙子不能融化冰,但它被广泛地与盐和其他除冰剂一起使用在道路、停车场和人行道上,以产生牵引力。使用沙子的主要好处是它的成本,它比所有主要的除冰化学品,包括盐,都要低。沙子在防止人行道上的行人受伤方面发挥着重要作用,因为它的低成本使它即使在那些可能没有除冰的地方也可以实际使用。它也大量用于道路,通常与岩盐或卤水。不过,沙子本身也会带来一些环境问题—beplay体育官网电脑—它会堵塞雨水渠,迫使城市支付清理费用或冒洪水的风险,而且沙子在嵌入冰雪后会失去作用。它还使小溪和其他水道密布,阻止阳光照射到一些水生植物,并埋葬了河床上的生物。

醋酸钙镁:根据密歇根大学盐使用改进小组的说法,乙酸钙镁(CMA)是“从环境角度来看最好的东西”,虽然它对野生动物不是中性的,但它通常被称为最环保的除冰剂之一。beplay体育官网电脑它对植物和微生物的毒性很低,比盐更环保,对钢铁的腐蚀性也更小。beplay体育官网电脑它在与盐相同的温度范围内工作——大约20华氏度(零下6摄氏度)——但它的成本更高,需要大约两倍的产品才能达到同样的效果。大量的CMA还会降低土壤和水中的溶解氧水平,潜在地伤害水生生物。

氯化钙:氯化钙比盐有几个优点。它还可以降低水的冰点,但它在零下25华氏度(零下31摄氏度)时有效,而盐只在15华氏度(零下9摄氏度)左右有效。氯化钙对植物和土壤的危害也比氯化钠小,但有证据表明它可能会损害路边的常绿树木。它还能吸收水分帮助雪融化,甚至在融化时释放热量。使用氯化钙可以减少10%到15%的道路盐用量,但也有一些缺点:例如,氯化钙的成本大约是食盐的三倍,而且它还会保持路面潮湿,这可能会破坏它使道路不那么光滑的努力。它对混凝土和金属也具有腐蚀性,在室内追踪时可能会留下破坏地毯的残留物。

氯化镁:和氯化钙一样,氯化镁是比盐更有效的除冰剂,在零下13华氏度(零下25摄氏度)下也能工作。因为氯化镁对植物、动物、土壤和水的危害更小,对环境的威胁也更小,使用后也不需要清理。beplay体育官网电脑它还会从空气中吸收水分,加速溶解和融化的过程,通常会与沙子、盐水和其他除冰剂混合,然后以液体的形式喷洒到道路上。但这种湿气的吸引力也有风险,因为它会使路面光滑,尽管可以防止结冰。氯化镁对金属也有腐蚀性,其价格大约是盐的两倍。

泡菜盐水:泡菜汁的作用和普通盐水差不多。据报道,像岩盐一样,腌黄瓜盐水可以在零下6华氏度(零下21摄氏度)的温度下融化冰国家地理.与盐相比,它的优势在于用果汁预先润湿地面,可以防止冰雪与路面结合,从而使冰更容易脱落和清除。新泽西州有用腌黄瓜卤水做实验这种咸味混合物每加仑只卖7美分,而盐每吨要卖63美元。

奶酪盐水:奶酪漂浮的咸水可以回收利用,融化道路上的冰雪。它在威斯康辛州特别受欢迎,因为那里盛产大麻。波尔克县高速公路部门的技术支持主任莫·诺比说:“奶牛场免费为我们提供牛奶,我们每年要用掉3万到6.5万加仑。”告诉《连线》杂志.波萝伏洛干酪卤水因其高含盐量而广受欢迎。这种液体与化学物质混合后喷洒在道路上,以防止积雪结冰,使其温度降至零下23华氏度(零下30摄氏度)。奶牛场可以清除多余的卤水,高速公路部门可以喷洒路面喷雾。据《国家地理》杂志报道,唯一的缺点是可能会有一股令人不快的奶酪气味。

甜菜或玉米溶液:人们发现某些以碳水化合物为基础的液体可以阻止冰的形成,即两种农业副产品:酒精蒸馏厂剩下的麦芽浆和甜菜汁。为了减少盐的用量,人们有时会把它们加入到除冰鸡尾酒中,用甜菜或玉米泥制成的除冰溶液比只加盐效果更好。当这些化合物与盐水混合并喷洒在道路上时,它们的工作温度要低得多——可能低到零下25华氏度(零下31摄氏度),与氯化钙相当。但是碳水化合物溶液不会像盐和氯化钙那样对环境造成破坏——它们不仅不会腐蚀金属,而且实际上会beplay体育官网电脑减少腐蚀,也减少了对缓蚀剂的需求。它们不会对野生动物或人类构成重大威胁,但由于它们是由有机物制成的,所以它们可能有强烈的气味。

乙酸钾:醋酸钾通常被用作盐等固体除冰剂之前的预润湿剂,即使在极冷的天气中也能起作用,在零下75华氏度(零下59摄氏度)的低温下也能阻止冰的形成,比其他任何主要除冰剂都要低得多。它也比盐更安全,因为它是无腐蚀性和可生物降解的,比许多其他除冰剂需要更少的应用。如果需要的话,它也可以单独使用,当作为液体应用在道路的窄带时效果最好。但是,像所有的除冰化学品一样,它也有缺点——它会使路面光滑,而且,像盐和CMA一样,它会降低水中的氧气水平。但也许它最大的一个缺点是它和其他环保除冰器(包括CMA)一样:成本。一般来说,醋酸钾的价格大约是盐的8倍。

太阳能道路:除冰化学物质的另一种替代方案是道路自动除冰。这一想法仍处于初级阶段,但它涉及到道路上的太阳能电池板,它要么加热路面本身,要么加热道路内充满液体的管道。这比传统高速公路的建设成本更高,但倡导者表示,它可以通过减少除冰和事故应对的成本来收回成本。此外,剩余的太阳能可以为附近的家庭、企业甚至电动汽车充电站提供额外的电力。

防冰高效

内华达州的道路天气信息系统(RWIS)
一个道路天气信息系统在监控内华达州的一条高速公路。 fammartin [CC BY-SA 3.0]/Wikimedia Commons

除了把盐换成危害较小的化合物之外,市政当局减少清理街道对环境影响的另一种方法是更有效地使用除冰剂。beplay体育官网电脑一种方法是使用道路天气信息系统(RWIS),该系统利用路边传感器收集有关空气和地面温度、降水水平以及道路上已有的除冰化学物质含量的数据。这些数据结合天气预报来预测路面温度,让道路机构预测要覆盖的确切区域和时间范围,以及要使用的除冰剂数量。根据联邦高速公路管理局,马萨诸塞州高速公路管理局拯救了53000美元仅在使用RWIS后的第一年,在盐和沙子上的花费就高达2.1万美元。

另一个策略是使用“防冰”——撒盐和其他除冰剂之前一场冬季风暴,试图在开始前阻止冰的形成。这可以减少整个风暴中使用的化学物质的数量;环保局引用了一项估计,防冰可以减少除冰器的总使用量41%至75%.其他除冰剂如醋酸钾、CMA或甜菜汁衍生物可以与岩盐或卤水一起使用,但时间是关键——专家建议在风暴袭击前两小时使用除冰剂,以达到最大效果(这也是详细的天气预报有帮助的另一个原因)。不过,沙子对于防冰是没用的,因为它只能在冰雪上面提供牵引力,而不能在冰雪下面。

在寒冷的气候条件下,除冰和防冰道路可能总是必要的飞机除冰已经成为许多机场的现实。虽然盐和沙曾经是唯一的选择,但它们对生态的影响正日益被更新、更温和(也更昂贵)的一代除冰器所抵消。当作为一项广泛战略的一部分一起使用时——包括盐和非盐除冰剂和除冰剂,加上综合研究和规划——这种选择组合可以帮助确保地方政府在保护公路和栖息地方面物有所值。