Мифы и правда о реагентах
Зима закончилась и кажется, что больше она никогда не вернется. Ну, по крайней мере, могу поспорить, что к концу года снег будет для всех сюрпризом ))). А пока народ прячет в шкафы пуховики, я хочу закрыть тему с реагентами. Тем более сейчас можно эту тему обсуждать спокойно без истерик.
Я сам живу в Москве, хожу по улицам и каждый год выкидываю обувь. Я знаю, что такое, стоя в прихожей, говорить себе: «Нет, это хорошие ботинки, их жалко убивать на улицах Москвы!» И я давно изучаю тему, а как обстоят дела с реагентами и уборкой снега в других странах. Помню, дет 5 назад я приехал в Лондон. Было относительно тепло и солнечно, +5 где-то, но меня поразило, зачем они засыпают все тротуары солью, когда даже снега нет! Потом мне объяснили, что так положено. Потому что, если снег вдруг пойдет, а в Лондоне «вдруг» может случиться в любой момент, не должно образоваться гололеда.
Миф о том, что в Европе и Канаде в отличие от России снег и гололед давно уже победили, я постарался развеять в одном из предыдущих постов. На самом деле сильный снегопад – тяжелое испытание для любого города, будь то Осло, Хельсинки или Монреаль. И судя по моему опыту, никто не справляется с этим испытанием на отлично.
Теперь пришло время разобраться в еще одном большом заблуждении, что реагенты – это чисто российская болезнь и в цивилизованных странах от них давно уже отказались. Безусловно, реагенты – это плохо для экологии, и я против того, чтобы использовать реагенты на тротуарах. Однако когда речь идет о дорогах, тем более с интенсивным трафиком, без реагентов не обойтись. Еще раз, мы с вами сейчас говорим про дороги с интенсивным движением! Когда выбор встает между экологичностью и безопасностью, приходится выбирать безопасность, что и делают везде. Сегодня в мире нет ни одной северной страны, которая полностью отказалась бы от реагентов.
Есть ли такие же эффективные и при этом экологичные способы борьбы со снегом и гололедом? Теоретически есть. Это например, подогрев дорог горячей водой или электричеством, асфальт из солнечных батарей, асфальт с солью внутри. Такие проекты пытались реализовывать во многих странах, но они так и остались пилотными, не получив широкого распространения. Проблема всех этих методов в том, что они слишком уж дорогие. Наиболее же дешевое и эффективное средство – реагенты. Поэтому вопрос о том, чем заменить реагенты, в последние годы для цивилизованных стран сменился вопросом, как правильно с ними обращаться. Давайте разбираться.
Когда дороги начали солить
Необходимость борьбы с гололедом возникла задолго до появления автотранспорта. В исторических заметках царской России уже можно встретить сообщения о том, что лошади поскальзывались на оледеневшей дороге и падали. Поначалу с проблемой пытались бороться песком – это был самый подручный и дешевый способ. Однако уже в XVIII веке появляются упоминания об использовании на дорогах соли. Так как материал был в то время все еще дорогим, очистка дорог солью была привилегией и признаком богатства двора.
С распространением автотранспорта проблема борьбы со снегом и гололедом вышла на новый уровень. В 1940-х годах в разных странах мира практически одновременно появляются исследования о воздействии снега и льда на безопасность движения. Все они содержат один и тот же вывод: наличие на дороге снега и льда увеличивает риск возникновения аварий в 3-4 раза. При этом длина тормозного пути в этом случае не зависит от скорости движения. То есть не важно, как аккуратно ты двигаешься, если дорога зимой не очищена полностью, шансы попасть в аварию возрастают на 400%.
Тогда же, в 1940-х годах, во всем мире начинают появляться сообщения о применении хлорида натрия и других солей для борьбы со скользкостью. Наиболее активно внедряют реагенты в США и Скандинавских странах.
А как было у нас?
Когда в Европе и Северной Америке уже вовсю использовали реагенты, в СССР из-за не столь бурного развития химической промышленности основным способом борьбы со скользкостью оставался песок с добавлением небольшого количества соли (5-10%).
Так продолжалось вплоть до конца 90-х годов, и это при том что во многих странах к тому времени песок признали не просто неэффективным, а даже опасным. В Германии, Норвегии, Франции, некоторых штатах США применение песка в городах полностью запрещено даже на низкоинтенсивных дорогах из-за опасной пыли, которую тот образует весной. Кроме того, песок не плавит лед и снег, поэтому применение его для очистки дорожного полотна бессмысленно.
В России же объемы применения пескосоляных смесей только росли, причем катастрофическими темпами. Весной на 1 квадратный метр дороги иногда приходилось до 20 кг песка, потому что средний расход смесей при одной обработке – 250-300 граммов на квадратный метр, а проходить по дороге нужно было несколько раз за день, так как песок сдувается, вмерзает в снег, его засыпает другим снегом.
Только после нескольких пыльных весен и серьезных потопов, причиной которых стала забитая песком ливневая канализация, Лужков поручил наконец убрать песок из города. Поначалу перешли на техническую соль (хлорид натрия), но уже после нескольких лет применения такой соли выяснилось, что в столице засолено почти 90% почв и уровень соли в Москве-реке растет катастрофическими темпами.
Надо было срочно что-то делать. Тогда в России впервые была собрана комиссия из ученых, которой поручили изучить заграничный опыт в сфере реагентов и предложить что-то более безопасное. Началось время экспериментов. Пробовались разные вещества – ацетаты, которые запретили после года использования из-за запаха уксуса; бишофит, который тоже быстро запретили из-за накопления ионов магния в почвах и высокой коррозии и вязкости; хлористый кальций модифицированный, от которого опять-таки отказались из-за массовых аварий, так как он оказался маслянистым.
Только к 2010 году комиссией были подобраны составы, которые максимально отвечали требованиям безопасности и которые по большей части используют до сих пор. Это была смесь хлорида натрия, хлорида кальция, формиата натрия и хлорида калия для автомобильных дорог, а для тротуаров — смесь хлорида натрия, формиата натрия и мрамора.
Таким образом, те вещества и смеси, которые сегодня используются в России – это результат анализа мирового опыта, а не чисто российская история, как у нас многие почему-то считают.
Сколько «солят» в разных странах
Возможно, дело не в реагентах как таковых, а в их количестве? Давайте посмотрим, какой объем реагентов ежегодно закупают на зимний сезон в разных странах мира. Понятно, что Москву некорректно напрямую сравнивать в этом плане с Осло или Хельсинки, потому что Москва во много раз больше. Как некорректно сравнивать ее и с Нью-Йорком, например, поскольку в Нью-Йорке совершенно другой климат и снега выпадает гораздо меньше. Но эти цифры помогут составить хотя бы общее представление о масштабах использования противогололедных материалов.
Начнем, само собой, с нас. В зимний сезон 2018\2019 года мэрия Москвы приобрела:
— 156 тысяч тонн твердого противогололедного реагента «на основе композиции хлористого кальция с другими хлоридами (натрия и калия) и формиатом натрия» за почти 2,7 млрд рублей;
— 66 тысяч тонн твердого реагента «на основе композиции хлористого кальция и натрия» за 0,904 млрд рублей;
— 102 тысячи тонн композиции карбоната кальция (мраморный щебень), формиата натрия (соль муравьиной кислоты) и хлорида натрия (пищевая соль) «для уборки дворовых территорий и межквартальных проездов города» и тротуаров за 2,4 млрд рублей.
В общей сложности 324 тысячи тонн примерно на 6 тысяч км дорог. Или же на 100 млн квадратных метров дорог. Квадратные метры более наглядно отражают ситуацию, ведь понятно, что на дорогу с шестью полосами нужно в разы больше противогололедных материалов, чем на двухполосную. Итак, 324 тысячи тонн на 100 млн квадратных метров, то есть 3,4 кг на 1 квадратный метр за сезон.
В Норвегии соли используют с 1970 года. Применяют их только на магистралях с высокой интенсивностью движения – более 5000 автомобилей в сутки. На дорогах с менее интенсивным движением, где допустим снежный накат, применяют гравий, щебень или песок.
Всего в стране около 8 тысяч км дорог с интенсивным движением. За последние 5 лет объем используемой на них соли варьировался от 190 до 260 тысяч тонн. Это поменьше, чем в Москве, но тут надо учесть, что тротуары, на которые у нас уходит почти треть от общего количества противогололедных материалов, в Норвегии не солят. Вообще.
Финляндию у нас очень любят приводить в пример, ведь и климат там такой же суровый, как у нас, да и находится она совсем близко, а потому знакома многим россиянам лучше других северных стран. Однако при сравнении России и Финляндии, особенно в отношении дорог, часто не учитывают разное количество трафика в наших странах. Самая загруженная трасса Финляндии – из аэропорта в Хельсинки, по ней проезжают ежедневно 100 тысяч автомобилей. На МКАД в Москве – свыше 250 тысяч автомобилей в сутки.
В целом количество трасс первой категории, которые не должны иметь снежного наката и всегда быть расчищены до голого асфальта, в Финляндии составляет около 8 тысяч километров. Общий объем используемых в стране реагентов за зимний период составляет около 150 тысяч тонн. При этом на 1 квадратный метр за зиму в среднем высыпают до 8 кг солей. Это в два с лишним раза больше, чем в Москве.
И это при том, что финны очень озабочены ущербом, который реагенты наносят экологии, и делают все возможное, чтобы его снизить: в районах, где грунтовые воды подходят близко к поверхности, они используют только наиболее экологичный реагент — формиат натрия; совсем не применяют сухую соль в качестве противогололедного средства, только увлажненную – от нее вреда меньше; а также используют широкую сеть метеопрогнозирования, которая помогает предсказывать крупные снегопады и заранее готовиться к ним. Несмотря на все эти меры, объем используемых реагентов, как мы видим, остается все еще достаточно высоким.
Вот уж где не скупятся на реагенты, так это в США. Общий годовой объем реагентов в целом по стране – 20 млн тонн, из них на один только Нью-Йорк приходится 1,1 млн тонн. Почти в четыре раза больше, чем в Москве, но это вполне нормально, ведь и протяженность улично-дорожной сети Нью-Йорка примерно в четыре раза больше.
В США используют вообще все подряд: и твердые химические вещества, и жидкие, и абразивные материалы, и химические смеси. Хлорид натрия, хлорид кальция, хлорид магния, ацетат кальция магния, ацетат калия, ацетат кальция – здесь на дороги высыпается пол-таблицы Менделеева. Причем хлорид магния, распространенный в США повсеместно, в разы хуже хлорида натрия, который используется в Скандинавии и у нас – такой состав разъедает не только обувь, но даже металл автомобилей.
В Канаде отношение к реагентам такое же, как и в США – чем больше, тем лучше. Я уже показывал вам кучи соли, которые лежат в Оттаве и Монреале прямо на тротуарах. Общий же объем реагентов по стране – 5-7 млн тонн в год. Ежегодно на очистку дорог страна тратит до 1 млрд долларов.
При этом в Канаде пытаются применять и альтернативные способы борьбы с гололедом. Например, уже при строительстве дорог в асфальт добавляют верглимит – смесь на основе хлористого кальция. Считается, что такая добавка препятствует образованию наледи. Однако уменьшить объем использования реагентов это не помогает.
Еще один интересный метод борьбы со снегом начали использовать в Калгари зимой 2018 года – это свекольный рассол. Свекольный рассол стоит дороже соли, однако альтернативный реагент более эффективен и менее токсичен. Насколько удачна эта практика и распространится ли она по всей стране? Поживем, увидим.
Немцы стараются бороться со снегом и льдом превентивными мерами. По всей стране действуют метеостанции и датчики температуры. Длительные и кратковременные прогнозы позволили снизить количество используемой соли для обработки дорог в зимний период – соль рассыпается только в тех местах, где ожидаются снегопады.
Однако это не значит, что соли нужно совсем мало. Нет, в 2009 и 2010 годах немцы уже напоролись на то, что соли катастрофически не хватало, а ждать доставки новой партии приходилось по несколько недель. Поэтому c 2012 года объем закупаемой на зимний период соли, наоборот, был удвоен – с 1,2 млн тонн до 2,4 млн.
Как обстоят дела с уборкой снега и использованием реагентов в других странах мира, можно изучить здесь. Дороги «солят» все. Причем в больших количествах. Нужно ли уменьшать количество реагентов? Да. Но делать это необходимо с умом, как в Германии или Скандинавии – внедрять системы метеопрогнозирования и датчиков состояния покрытия на дорогах, чтобы обрабатывать дороги до снегопадов и заморозков, а не после них. А просто взять и отказаться от реагентов, как в Питере – это скорее наплевательское отношение к безопасности, а не забота об экологии.
Источник
Нескользкая дорожка: как работают дорожные реагенты
Что лучше — всю зиму отмывать прихожую от грязи и песка или сломать одну-две ноги, поскользнувшись на тротуаре?«Площадь Свободы» рассказывает, из чего делают смеси, которыми посыпают российские дороги зимой, и почему раствор соли замерзает медленнее, чем обычная вода. Без страшных слов не обойдется: вас ждет знакомство с эвтектической точкой.
Простите за капитанское вступление, оно здесь необходимо: в России две беды — низкоквалифицированные высокомотивированные люди и дороги. И если от дураков мы страдаем равномерно в течение всего календарного года (разве что весной и осенью мотивация некоторых из них усиливается), то дороги становятся особенно тяжелым испытанием примерно на пять месяцев в году — с наступлением зимы.
Их засыпает снегом, они обрастают льдом, становясь опасными и для водителей, и для пешеходов. Но человек — существо умное и изобретательное. Мы научились делать дороги условно комфортнее даже зимой: противогололёдные материалы мешают образованию льда или плотно спрессованного снежного слоя.
Фрикционные материалы: трение — сила
В России работу с противогололедными материалами определяет ГОСТ 33387-2015 . В нем говорится, что наши главные помощники в борьбе с зимой — фрикционные материалы, противогололедные реагенты и их комбинации.
Фрикционные материалы — это твёрдые вещества, измельченные в крошку: гравий, измельченный щебень, шлак. И, конечно, песок. Они не растворяются в воде и увеличивают сцепление между нашими подошвами или протекторами автомобиля и дорогой: не дают человеку или машине проскальзывать на уплотненном снеге или льду.
Фрикционные материалы недорогие и эффективные: с гарантией не дают буксовать на уже образовавшейся ледяной корке. Но ни предотвратить, ни замедлить формирование наледи ни песок, ни гравий не могут.
Противогололедные реагенты: как под нами тает лед
Образованию ледяной корки или уплотнению снега мешают противогололедные реагенты. К ним относят хлориды натрия, кальция и магния, ацетаты, производные мочевины и другие вещества, которые хорошо растворяются в воде.
Про них иногда говорят, что они способны «плавить снег или лёд». Но правильнее говорить, что они понижают температуру замерзания воды. Это происходит из-за того, что растворенные реагенты мешают молекулам воды собраться в регулярную кристаллическую решетку (перейти из жидкого состояния в твердое). В итоге она замерзает при минусовой температуре, а не при нуле градусов.
Насколько сильно понизится точка замерзания воды, в которой растворен реагент, зависит от природы вещества и от его концентрации. Чем она больше, тем ниже сдвигается температура замерзания.
Для каждого вещества существует эвтектическая точка — максимально низкая температура, при которой начинает замерзать его водный раствор. Для хлорида натрия (то есть, для поваренной соли) такая точка составляет –21,1°C: при этой температуре станет льдом вода, в которой 23,3% соли. Больше уже при таких низких температурах просто не растворится. Для хлорида магния это –33°C (и в растворе будет 21,6% MgCl2).
Хлориды и другие соли эффективно мешают образованию льда. Если зима не очень холодная и небогатая на снегопады, а коммунальщики исправно сыплют реагенты на дорогу, то ни снег, ни наледь на ней накапливаться не будут.
Дворники и коммунальщики ликуют, но есть в этой ситуации и серьезный минус. К сожалению, большинство дешевых противогололедных реагентов отличаются высокой коррозионной активностью. Это из-за них ржавеют открытые металлические детали машин и портится обувь.
Особенно ожесточенно нужно бороться с обледенением авиационным службам: наледь нужно снимать и со взлетно-посадочных полос, и с самих самолетов.
Неорганические соли вызывают коррозию материалов, из которых сделан корпус воздушного судна. Поэтому в авиации используют специальные противообледенительные жидкости: в их составе — в основном органические соединения. Чаще всего это многоатомные спирты этиленгликоль или пропиленгликоль, водные растворы которых замерзают при –50°C и –60°C соответственно. Они бережнее относятся к тому, на что попадают.
Но дороги и тротуары ими обрабатывать пока не получится: органические противообледенители слишком дорогие.
Комбинированные материалы: одно вещество хорошо, а два — лучше
Лучше всего работают те материалы, в которых есть и компонент, понижающий температуру замерзания воды, и минеральная крошка, обеспечивающая хорошее сцепление с дорогой.
В российских городах для спасения от гололеда чаще всего используют самый простой и дешевый материал: пескосоляную смесь. Она примерно на 70% состоит из песка и на 30% — из поваренной соли. В зависимости от температуры на улице, толщины наледи и влажности воздуха, процент хлорида натрия в реагенте увеличивают или уменьшают. Чем холоднее, тем больше соли в составе, и тем дороже получается смесь.
Рассыпать реагент лучше всего перед началом снегопада, чтобы на дороге не образовалась плотная ледяная корка. Но коммунальные службы чаще всего до последнего момента не верят, что зимой может идти снег (см. первую беду России). Поэтому разбрасывают смесь уже после того, как снегоуборочная техника расчистит проезжую часть.
Из-за этого приходится и увеличивать в реагенте отношение соли к песку, и рассыпать больше смеси. В итоге растет стоимость противогололедной обработки, и, конечно, ее суммарное влияние на окружающую среду, мрачный вид городов, наши машины, обувь и грязищу в прихожке.
По нормам, на один квадратный метр поверхности можно высыпать не больше 2 кг соли за сезон (за один раз квадратный метр можно подсаливать примерно 15–25 граммами соли).
В некоторых смесях вместо хлорида натрия используют другие соли — хлориды или ацетаты магния и кальция. Их точка замерзания ниже — значит, их можно использовать при сильных морозах. А еще они не так губительны для обуви и металла.
Что лучше: лед или грязь?
Самым безопасным компонентом комбинированного противогололедного материала можно считать песок. Он не вызывает коррозию, не растворяется в воде, нейтрален для окружающей среды. Казалось бы, самое неприятное, что связано с песком — это грязь в прихожей, которую нужно постоянно убирать.
Но страдают от песка еще и коммунальные службы. Если пескосоляной смеси на дороги высыпают много, то к весне он накапливается на обочинах, засоряет водостоки, загрязняет проезжую часть, тротуары и газоны. На то, чтобы очистить город, уходят очень много денег. Если они есть.
Возможно, именно поэтому в некоторых городах проводят эксперимент: используют только соли.
Чтобы ходить по зимним дорогам и не падать, приходится «плавить» снег и лед до самого асфальта. Для этого приходится высыпать все большие дозы противогололедных смесей. И хотя всё чаще вместо поваренной соли для борьбы с гололедом используют менее коррозионноактивные соли магния или кальция, абсолютно безопасных реагентов, позволяющих ходить по зимним дорогам, пока еще нет. Растворы солей впитываются в почву, разъедают нашу обувь и далее по списку.
Поэтому, выгуливая собаку или кошку, смотрите, чтобы питомец не пытался лизать проступивший из-под снега асфальт, не пил воду из лужиц на дороге. Чтобы обувь дольше служила, мойте её после прогулок (особенно подошвы и нижнюю часть).
Ну и самое главное — терпите. Зима все равно рано или поздно кончится. Без «этих ужасных реагентов» на наших улицах лёд, конечно же, был бы чище и красиво блестел. Но безопаснее бы такие дороги точно не стали. Поэтому пусть ровный и чистый лёд остаётся там, где ему должно быть — на катках и в хоккейных коробках, но не там, где ежесекундно движется транспорт и ходят люди.
Источник
