国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心李冀骜
摘要：对融雪剂的分类、融雪原理、优缺点进行介绍，从专利保护现状的角度对融雪剂、特别是新型环保型融雪剂的研究现状进行分析，提出了融雪剂今后的发展前景。
关键词：融雪剂、无机融雪剂、有机融雪剂、发明专利
我国每年因降雪造成的交通堵塞与交通事故会造成重大经济损失，特别是2008年初的特大降雪，降雪时间之长、受灾区域之广、造成交通中断堵塞时间之长，都是百年不遇的，其直接经济损失就达537.9亿元之巨。
在研究如何处理道路结冰问题的过程中，曾经有多种方法被使用，而自上世纪中叶开始，最主要的方法之一就是在雪前、雪后向路面、桥面撒“融雪剂”。2010年1月北京遭遇59年的最大暴雪，道路桥梁表面积雪结冰严重，为保证正常交通出行，北京市政部门共使用近3万吨融雪剂[1]。因此深入了解融雪剂的现状、研究其未来发展前景，显得十分重要。
融雪剂的类型及融雪原理
融雪剂又称化冰盐(DeieingSalt)[2]、除冰盐、道路防冻剂，是用来使冰雪快速融化或者使新雪不能迅速结冰的试剂，主要用于冬季公路、机场、广场、停车场、铁路、城市道路等起到融雪化冰及防冻作用。
目前融雪剂主要分为两类：一类为无机融雪剂，以氯盐类为主要成分（如氯化钠、氯化钙、氯化镁、氯化钾等）；另一类为有机融雪剂，以醋酸钾、乙酸盐、醇类为主要成分。
融雪剂的融雪原理是：融雪剂溶于水（雪）后，成为盐溶液，盐溶液的冰点比水低，且随着浓度增大而降低。以氯化钠为例，在浓度为10%时，氯化钠溶液的冰点为-5.9℃，当浓度为20%时，则为-12.6℃。在冰雪表面撒上氯化钠固体颗粒或者一定质量浓度的氯化钠溶液，由于氯化钠溶解放热，积雪会融化。氯盐溶液的冰点比水低，融化后的盐水不容易再凝固结成冰，其原因就在于氯盐类极其容易在水中溶解，形成氯离子、钠离子等，这些离子的存在阻止了冰的形成。因此，撒上融雪剂可以除冰雪。
融雪剂的优点及存在的问题
1.无机融雪剂的优点及危害
（1）无机融雪剂的优点
a.无机融雪剂能够快速、彻底融化冰雪，防止残雪在低温下再次冻结，实现迅速恢复交通，保持道路畅通，这方面的优势无论是人工除雪还是机械除雪等其它方式无法比拟的。
b.无机融雪剂使用成本较低。2011年1月融雪剂的价格为1000元/吨左右，合理有效地利用融雪剂进行除雪，费用远远比人工除雪的人工费、机械除雪的台班费要低。而且材料来源广，无论在发达国家还是发展中国家都在广泛地使用，具有不可替代性。
（2）无机融雪剂的缺点
a.破坏桥梁
氯盐溶液渗人混凝土桥面内，几年后会引发桥板钢筋锈蚀及胀裂保护层问题，造成巨大经济损失。在最早使用融雪剂的美国，根据美国标准局调查结果表明：1998年美国用于桥梁腐蚀破坏的修补费用为1550亿美元（为桥梁初期建设费用的4倍）；目前，美国57.5万座钢筋混凝土桥梁中有一半以上出现了锈蚀破坏，40％桥梁因钢筋腐蚀造成承载力不足需修复加固处理。我国北方部分桥梁也因使用融雪剂除冰，出现了桥梁钢筋锈蚀和混凝土开裂等形式的破坏[1]。
b.破坏路基路面
融雪剂中的盐类遇水以后，会发生盐涨现象，造成道路路基破坏，这将加大道路维护难度。融雪剂中的盐类物质与沥青混凝土路面中的沥青会产生化学反应，大大折减沥青材料与砂石料的握裹能力，造成沥青表面脱落，在行车荷载的作用下进而导致大面积路面破损。
c.腐蚀交通车辆
融雪剂对交通车辆的影响主要是由于氯盐雪水溅到过往车辆上而腐蚀车体。氯盐在与金属接触的过程中，会形成电化学腐蚀反应，使汽车底盘的金属生锈甚至形成严重的腐蚀；而氯盐与轮胎橡胶中的高分子长期接触，也会产生一定的化学反应，加速轮胎老化，缩短轮胎的使用寿命；车底盘的球头、拉杆、减震器、油箱底等多是铁质的，长时间受腐蚀，非常容易生锈并导致零件破损，严重时还会影响到行车安全。为了增强车辆对氯盐的抗腐蚀性，车辆需要花费价格不菲的保养费用，或对车辆采取“底盘封塑”等处理方法，抵御氯化钠等腐蚀物的侵害。
d.危害绿植
融雪剂是名副其实的“绿色杀手”。2001年北京使用氯化钠融雪剂的撒布量为1000吨，2002年撒了7000吨的氯化钙。由于大范围使用融雪剂，造成第二年春天北京有4000多棵大树死亡，4万多株灌木死亡，直接经济损失达1500万元。园林专家曾对北京北四环路边的残雪及周边土壤进行了取样，发现含盐浓度比正常值高392倍[3]，氯离子、钠离子等的浓度也大大超标。可以说，这些草木都是被残余的融雪剂“腌”死的。
e.污染水体土壤环境
路面上散布的融雪剂在冰雪融化后也溶解在雪水中，与路面排水一起向河流或湖泊水域排放后，污染了水体，使鱼类和水生植物受到影响，并且受污染的雪水浸入地层到达地下水位置后，也在一定程度上污染了地下水源，食用被融雪剂污染的水会对人体健康产生严重危害。
含有氯化钠的融雪剂能够改变土壤的性质。随着氯化钠的渗入，钠离子置换了土壤中的钙、钾、镁离子，使土壤的PM（金属离子浓度的负对数）值升高，造成土壤板结，土壤的板结进一步恶化了植物的生长环境。
2.有机融雪剂的优点及存在的问题
有机融雪剂不存在无机融雪剂的上述缺点，对道路、桥梁。绿化、环境没有危害，属于环保型融雪剂，但除冰雪效果受环境温度影响较大，并具有反结冰现象，同时价格太高，大约相当于无机融雪剂价格的10倍。因此，在有机融雪剂产品的研发和使用在没有取得突破性进展的当前，其一般仅用于机场、大型广场等重要场所，并未广泛普及。
融雪剂的专利保护及研究现状
截至2013年2月，涉及融雪剂的专利申请共102件，其中发明专利申请73件，实用新型专利申请29件。获得专利权、且目前仍处于专利权维持状态共28件（如表1所示），其中发明专利16件，实用新型专利12件，明确涉及新型环保融雪剂生产及制备方法的发明专利共7件，关于缓解融雪剂对植物胁迫的方法的发明专利1件。
表1专利权维持状态的融雪剂及其相关专利
由表1中申请日可知，融雪剂的研究已经逐步被相关单位部门所重视，在最近几年取得了不少研究成果。从第一申请人判断，环保型融雪剂的研究以“交通运输部科学研究院”及大专院校为科研主力。而如何将上述研究成果转化为产业链上的产品，如何降低成本，以获得更广阔的市场，则需要科研单位与相关企业共同进一步研究解决。
融雪剂的发展前景
1.改变除雪理念
目前国内很多地方仍然处于降雪后，甚至降雪经碾压成冰后才开始扫雪和除冰。国内的这种除雪理念成本昂贵，同时还无法彻底清除冰雪，引起交通基础设施腐蚀，对交通安全带来了极大的安全隐患、造成了巨大的社会经济损失。而国外普遍采用的除雪理念是“即时除雪”，就是根据天气预报情况，在开始除雪前即采取防滑、防结冰措施；开始除雪时，即出动人员和设备，清除道路上的积雪，做到“雪中畅通、雪过路清、雪后不滑”。通过上述方式，可以有效降低融雪剂的浪费和失效，从而减少对交通基础设施腐蚀和环境危害。
2.与机械除雪等方式相配合
无机融雪剂对公路基础设施以及生态环境容易造成损害，而有机融雪剂价格相对较高，经济性不好，因此在降雪较多的地区特别是城市市区，应该大力推广机械除雪为主，人工除雪为辅的除雪方法；大力推广专业的大型除雪设备，包括推雪机、旋转式除雪机、犁式清雪机、扫雪机等；另外还有热雪机，包括各种融雪电气设备；并用科学的方法除雪[4]。2010北京天安门广场与长安街使用一种不用融雪剂的环保除雪车，这种车能对低温造成的结冰实现瞬间切碎，清扫冰雪。
3.大力研发推广新型环保融雪剂
环保型融雪剂是指产品中不含氯盐，并特别加入专用保护剂等成分，降低对道路及环境的影响和破坏的除冰产品。现有的环保型融雪剂，因其价格高昂，限制了它的推广应用，一般在机场等有特殊要求的场所使用这种融雪剂。美国白宫附近使用的就是有机融雪剂。
随着科学的不断进步，研究的不断深入，新产品应该绿色环保，对路面、绿化植物及公共设施基本无伤害，并且融雪速度快，投加剂量小，使用成本低。从源头上解决传统的产品对道路桥梁的腐蚀问题，最大限度地降低融雪剂对道路及环境的影响和破坏。融雪残留的产物可促进植物生产，实现二次利用，这样才能从根本上杜绝融雪剂的危害。
同时各级政府应加大宣传力度，鼓励推广环保融雪剂的使用，并考虑给予适当经济补贴，弥补环保融雪剂的价格劣势，最终实现无机融雪剂被价格适宜、环保高效的新型融雪剂所替代。
结论
通过本文对我国融雪剂现状使用问题的分析及今后发展前景的展望可以看出：在近期，无机融雪剂无法被替代的现状下，应当在除雪理念上借鉴国外的一些先进成果，将除雪成本降下来，合理高效的使用融雪剂。同时，积极开展对环保型融雪剂的研究，争取早日使此类融雪剂广泛应用于我国的交通领域中，实现道路与环境的可持续发展。
参考文献：
[1]初少凤、施养杭.氯盐类融雪剂对桥梁安全性的影响分析.温建筑技术，2010年9期12-14.
[2]郭东翼．浅议城市水泥混凝土道路的雪盐腐蚀[J]．民营科技，2008（3）：132-134.
[3]张颂、高金峰．融雪剂环境影响及保护对策[J]．环境保护科学，2008（2）：1639-1641.
[4]季山．城市路面除雪[J]．黑龙江水专学报，2001，28（4）：21-23。