每当冬季来临,皑皑积雪覆盖道路,为保障交通安全,大量除冰盐被撒向街道。然而,这些看似微不足道的盐分,随雪水融化渗入湖泊、河流和地下水,逐渐损害着淡水生态系统。近年来,部分湖泊盐度显著攀升,除冰盐这一隐蔽威胁日益凸显,理应得到高度重视。本文将探讨这一现象的成因与影响,并提出解决措施,期望通过进一步的研究,引导更可持续的冬季道路管理和城市融雪策略。
冬天一场大雪过后,环卫人员会迅速撒上除冰盐,让道路尽快恢复畅通。然而,人们是否想过,这些除冰盐最终流向何处?它们并不会凭空消失,而是随着融雪流入我们的河流、湖泊,甚至渗透到地下水系统。研究发现,长期大量使用除冰盐,可能致使周边湖泊的盐度显著上升,破坏淡水生态系统,甚至影响饮用水安全。面对这一日益严重的问题,我们是否有更好的解决方案?本研究深入探讨了除冰盐如何影响淡水资源、生态系统及人类社会,并探寻降低环境风险的策略。
图1 除冰盐对美国淡水盐碱化的影响:(A) 近20年来美国降雪覆盖率的年际变化、淡水湖泊中长期氯化物趋势及城市人口增长情况;(B) 明尼苏达州双子城的城市扩张与当地淡水湖泊中长期氯化物趋势;(C) 美国蜗牛湖(Snail Lake)盐碱化的相关性分析。
除冰盐引发的环境与社会风险
除冰盐的环境危害主要表现为水体盐化与土壤污染。冬季融雪径流携带高浓度氯离子冲击受纳水体,当氯离子浓度超过阈值时,将触发水生生态系统突变,导致生物多样性锐减,耐盐物种取代敏感物种,食物链结构改变等一系列生态问题。同时,氯离子通过土壤渗透造成地下水污染,其持续释放机制导致水质的长期恶化,威胁联合国可持续发展目标中清洁饮水的实现(SDG 6)。社会风险层面,氯离子超标不仅增加居民高血压患病风险(SDG3),还加速供水管网腐蚀,推高市政维护成本,阻碍可持续社区建设(SDG 11)。然而,当前针对除冰盐的研究仍存在一系列的局限性。
气候变化和人类活动加剧了除冰盐问题
气候变化和人类活动加剧了除冰盐污染的复杂性和严重性。如图a所示,在气候变化的影响下,过去20年间美国东北部和大湖区的季节性积雪年际变化超过50%,这给除冰盐的使用带来挑战。从业者难以依据历史数据规划除冰盐用量,从而导致除冰盐的过量使用,进而恶化了该地区部分淡水湖的盐碱化问题。与此同时,过去20年间美国城市人口激增约5000万,城市化加速带动道路和基础设施建设,致使降雪季节融雪盐使用量进一步增加。以明尼苏达双城为例(图b),不透水面积增加约400平方公里,导致该地区部分湖泊盐碱化问题日益严重。图c的相关性分析表明,降雪量、地表不透水性和除冰盐消耗量的增长共同导致了湖泊盐碱化的加剧,这为进一步量化各因素对湖泊盐度的影响提供了关键依据。
在不断变化的环境中应对除冰盐污染
为了在气候变化和人类活动的协同作用下应对除冰盐引发的污染问题,需要采用创新性的分析技术与针对性的综合措施。一方面,有必要系统地描述除冰盐在环境中的迁移和分布特性,为此可以创新性地融合地理回归分析、水文及水动力模型与机器学习等技术。在针对性措施中,从源头控制盐的使用是最为有效的策略,例如采用纯机械除雪或集中堆雪。同时积极推广有机盐和生物盐等环保替代品。此外,除冰盐的回收利用作为一种新兴方向,其技术可行性和经济效益仍需深入探讨。而基于自然的解决方案(NbS)能有效捕获地表径流,从而实现除冰盐污染的管控。
总结与展望
在气候变化和人类活动等多重胁迫的协同作用下,预计未来的除冰盐污染问题将进一步加剧,对联合国可持续发展目标(SDGs)的实现构成挑战。对此,我们呼吁各国的科学家、从业人员和决策者,在整合创新性的科学、技术、工程、政策的基础上,加强合作以应对不断加剧的除冰盐污染问题,从而保护水环境和人类健康。
责任编辑
顾西辉 中国地质大学
原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666675825000657
本文内容来自Cell Press合作期刊The Innovation第6卷第6期以Commentary发表的“Deicing salt exacerbates freshwater salinization under climate change and human activities” (投稿: 2024-08-01;接收: 2025-02-26;在线刊出: 2025-02-26)。
DOI:10.1016/j.xinn.2025.100862
引用格式:Zhao Z., Yang W., Hua P., et al. (2025). Deicing salt exacerbates freshwater salinization under climate change and human activities. The Innovation 6:100862.
作者简介
赵子庸,博士研究生,德国德累斯顿工业大学。主要研究方向为水文建模,洪水风险管理及面源污染控制。
杨文瑜,博士,副教授,云南大学高层次引进人才,生态与环境学院、高原湖泊生态与治理研究院硕士生导师。主要研究方向为洪水风险管理、面源污染防治、变化环境下生态水文过程。
华 佩,博士,副教授,华南师范大学环境学院。主要研究方向:消毒副产物生成机制与过程控制,水质风险智能预警与应急管控。
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期刊简介
The Innovation是一本由青年科学家与Cell Press于2020年共同创办的综合性英文学术期刊:向科学界展示鼓舞人心的跨学科发现,鼓励研究人员专注于科学的本质和自由探索的初心。作者来自全球59个国家;已被151个国家作者引用;每期1/5-1/3通讯作者来自海外。目前有200位编委会成员,来自22个国家;50%编委来自海外(含39位各国院士);领域覆盖全部自然科学。The Innovation已被DOAJ,ADS,Scopus,PubMed,ESCI,INSPEC,EI,中科院分区表(1区TOP)等收录。2023年影响因子为33.2,2023年CiteScore为38.3。2023年6月25-28日,四本姊妹刊(The Innovation Life、The Innovation Geoscience、The Innovation Materials、The Innovation Medicine)联袂创刊;2024年2月26日,第五本姊妹刊The Innovation Energy出版创刊号。秉承“好文章,多宣传”理念,The Innovation刊群在海内外各平台推广作者文章。
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