影响地表水补给地下水的主要因素 融雪剂对地表水及地下水的影响研究

　　摘要：化学融雪剂用于清除道路积雪具有操作简便、价格低廉及融雪效果良好等优点，在国内外的寒冷地区应用广泛。随着化学融雪剂施用量的逐年增加，其对生态环境危害已日益凸现。本文结合近年来中国和其他国家有关化学融雪剂对生态环境影响的研究进展，阐述了化学融雪剂对地表水和地下水的影响，并提出了今后该领域的研究建议，以期为化学融雪剂对城市环境污染和生态影响的防治技术研究提供科学依据。
　　关键词：融雪剂；地表水；地下水
　　融雪剂顾名思义，其作用是融雪化冰，代替食盐主要作为城市道路、高速公路、机场、港口、桥梁等设施的除雪化冰，有的融雪剂还可用作建筑工程冬季施工冰雪融化的速融剂和防冻外加剂等。
　　一、融雪剂的特性
　　目前我国开发的融雪剂种类较多，按物态分为固体和液体；按组成分为无机物和无机物与有机物的混合，以无机物与有机物的的混合物为最多，其中环保型的融雪剂多为不含或少含氯的MgCl2-等化学品的混合物；也可按不同用途分类，一般用于城市道路的品质较低，用于桥梁机场等地的品质要求较高，但其质量都必须符合标准。
　　国内外使用的融雪剂一般有两大类，一类是以醋酸钾为主要成分的有机融雪剂：该类融雪剂融雪效果好，没有什么腐蚀损害，但它的价格太高，一般用于机场等重要场所。另一类则是以“氯盐”为主要成分的无机融雪剂，如氯化钠、氯化钙、氯化镁、氯化钾等，通称作‘化冰盐’。其优点是价格便宜，仅相当于有机类融雪剂的1/10，但它对大型公共基础设施的腐蚀是很严重的。我们常见的融雪剂就属于这类，用的最多的是氯化钠（即食盐）。“氯盐类”融雪剂虽然便于融雪、除雪，价格也便宜。但这样融化后的雪或冰变成液体，就流入下水设施、农田等，但其危害极大。
　　二、融雪剂对地表水的影响
　　地表水是个复杂的生态系统，不断地进行着各种物理和化学循环。路面上喷洒的融雪剂，被雨水冲刷后与路面排水一起流入河流或湖泊水域。向环境中施入大量的盐，生态系统需要很长时间适应这种环境变化，生态系统一旦失去平衡，就会严重影响水质。大量的研究表明，融雪剂的大量使用导致地表水中盐含量较高。
　　化学融雪剂进入水体后，主要通过以下几个方面影响水体：①水体密度梯度的变化。正常情况下水体各层要不断地流动，使湖泊中的溶解氧和营养物质均匀分布，维持生态系统平衡。化学融雪剂进入水体后改变了水体密度，消耗大量的溶解氧，改变了湖泊的物理和生态特征。如果地表径流中含有大量的盐分，流入水的密度上升，使得流入水滞留在湖泊的底层，从而抑制春季湖水对流运动的发生。②Cl-浓度上升。目前，国外对水体中氯含量的研究较多，理论相对比较成熟。影响Cl-浓度分布的主要是时间因素和空间因素。由于稀释作用，较大流域中的Cl-浓度要明显低于较小流域。因此，较小流域的地表水受到危害更大。Maxe（2001）研究表明，公路附近100m范围内约67%的井水中氯浓度很高。GodwinC2003）研究发现，从1950-1990年，Na+和Cl-浓度分别增加了130%和243%，而其他成分却下降或者保持不变。
　　加拿大环境部报道地表径流中的氯浓度己经超过18000mg·L-1，城市湖泊氯浓度达到5000mg·L-1，沟渠和湿地氯浓度达到4000mg·L-1。③刺激藻类生长。Briggms和Walsh（1989）认为Na+能够促进蓝绿藻的生长，当Na+浓度超过40mg·L-1时就会引起蓝藻的过分增长。
　　为了保证较好的融雪效果，融雪剂中往往含有一些含量较低的防腐剂、阻锈剂和表面活性剂等添加剂，这些微量的添加剂也会对环境造成污染。目前融雪剂经常存储在没有任何保护措施的仓库里，一旦融化也会造成地表水污染，而在该方面的研究却经常被忽视。Ohno（1990）检测了融雪剂存储地附近的地表水中的Na+、Cl-和全部氰化物的浓度，结果表明，Na+、Cl-、CN-浓度不断上升，总氰化物的浓度变化范围在10～200ug·L-1。氰化物在光照下发生光降解，释放一种有毒的氰化物。
　　CMA被认为是比较理想、无污染的融雪剂，但是CMA中的醋酸盐易生物降解，消耗水体中溶解氧，造成潜在的危害。如果CMA大量使用，醋酸盐的生物降解提高水体中的BOD含量，导致溶解氧的耗尽。Veltman等（1998）研究表明，机场附近的地表径流中的BOD、达到245000mg·L-1。目前飞机场使用的融雪剂主要成分是乙二醇、丙二醇和尿素的混合物。乙二醇和丙二醇生物耗氧量大，能够消耗水体中的溶解氧；尿素大量使用导致水体富营养化，藻类繁殖过快，破坏生态环境。雪融化后随着地表径流进入水体，导致机场附近的支流中无脊椎动物减少，而能充分利用尿素的细菌种类繁多，对水质和生态环境造成污染。尿素在环境中发生如下反应：（NH2）2CO＋H2O2NH3＋CO2；NH3＋H2ONH3·H2O←→NH4+＋OH-，导致河流中NH4+大量增加，污染水体。
　　三、化学融雪剂对地下水的影响
　　地表水的特征是流速和空间释放能力没有限制，而地下水空间却有限。目前国外关于融雪剂对水体的影响研究多集中于地表水，而对地下水的研究较少。融雪剂融化后渗透到土壤，进入地下水从而污染水体。影响地下水盐浓度分布的主要因素包括土壤性质、土壤渗透性能、离子交换能力、植被覆盖率、离子类型、土壤湿度和地下水位高度。融雪剂对地下水的影响主要是污染饮用水水质，改变口感，咸度变大，对人体健康有害，如诱发高血压等疾病。Breedveld等（2003）研究废弃机场附近的土壤和地下水水质，结果发现，土壤中的融雪剂添加剂苯并三唑（BT）浓度为0.33mg·kg-1，雪样中浓度为0.66mg·kg-1，沟渠沉积物中的浓度达到13mg·kg-1，井水中的浓度范围是1.2～1100μg·L-1，虽然未造成明显的急性毒性反应，但是BT不易被土壤基质吸附，不易生物降解，活性较高且能够长期地蓄积在土壤和地下水中。融雪剂不合理使用造成今年春季广东韶关发生的饮用水源污染事件，人饮用后出现发烧、喉咙痛、恶心等症状，而目前国内有关融雪剂对地下水的污染研究还不深入，有关水域的长期追踪研究尚鲜有报道。
　　四、结语
　　化学融雪剂对生态环境的影响是个复杂的生态学过程，研究其对水体环境的影响有着重要的意义。因此，今后应注重学科的交叉融合，并在以下几个方面加强化学融雪剂对生态环境的影响研究：（1）加强新型融雪剂对生态环境的影响研究。融雪剂成分不同，其对生态环境的影响不同，因而不同类型的融雪剂对生态环境的影响研究是今后融雪剂研究的主要方向之一。氯型融雪剂对环境的污染大，其中的Cl-活性高，在水中几乎处于离解状态，腐蚀性强。非氯型融雪剂如CMA被认为是比较环保的融雪剂，但醋酸盐易生物降解，消耗水体中的溶解氧。目前研制的复合型融雪剂对环境的危害相对较小，但是其中微量的添加剂也会造成污染。因此，系统研究新型融雪剂对生态环境的影响十分必要。（2）注重化学融雪剂对水生生态系统的影响研究。从种群水平、群落水平上综合研究融雪剂对两栖动物、脊椎动物和无脊椎动物的毒理学与生长发育的影响。（3）加强化学融雪剂的合理使用技术（如施用数量、时间和方法等）方面的研究，根据气象资料、路面结构、除雪量、积雪深度和气温等条件，制定融雪剂合理使用的相关技术规范，减少其不合理使用所导致的环境风险。（4）研究化学融雪剂对生态环境影响的区域分异性机理。目前国内外有关区域分异性机理很少被重视和研究，仅有的研究也主要集中水体或者土壤方面。研究分析融雪剂在不同区域的生态环境影响机理，尤其是注意化学融雪剂对生态环境影响的长期累积效应，将为科学评价化学融雪剂对生态环境的影响提供科学依据。
　　参考文献
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