Pierwsze oficjalne dokumenty dotyczące rozsypywania soli na zamarzniętych ulicach pochodzą ze Stanów Zjednoczonych, z lat 40-tych ubiegłego wieku. Możemy przyjąć, że od tego momentu praktyka ta stała się dorocznym, zimowym standardem. Zaledwie trzydzieści lat później zaczęły pojawiać się badania naukowe jasno wskazujące, że takie działanie może mieć bardzo duże, nieznane dotąd konsekwencje dla środowiska. Może wręcz przekształcać całe ekosystemy. Mimo to, w USA wysypuje się nadal kilkanaście-kilkadziesiąt milionów ton soli każdego roku [1]. W milionach ton liczy się ją też w Europie, Kanadzie czy Japonii. Oczywiście, sól drogowa może być zastąpiona innymi substancjami, ale każda z nich zdaje się mieć potencjalne konsekwencje dla natury. W takim razie czy solenie ulic i chodników jest w ogóle niezbędne?

Po co nam sól na drogach?

Niestety tak. W krajach, gdzie śnieg spada cyklicznie (a nawet okazjonalnie), potrzebny jest nam sposób na ułatwienie przejezdności dróg czy zminimalizowanie ryzyka wypadku na chodniku. Od tego zależy bezpieczeństwo poruszania się zimą w autach i na własnych nogach. Każdy, komu zależy na środowisku na pewno wolałby usłyszeć inny werdykt – na przykład, że wystarczy nam oprószyć jezdnię piaskiem. Pomijając fakt, że jego pozyskanie (jak każdego surowca w dużych ilościach) ekologiczne też do końca nie jest, zasada działania tych dwóch substancji jest zupełnie różna.

Jedynym zadaniem piasku jest zwiększenie przyczepności kół/butów do powierzchni. W przeciwieństwie do soli, nie zapobiega on powstawaniu śliskiego lodu przy wahaniach temperatury. Jednak wbrew powszechnemu wyobrażeniu, sól drogowa także lodu nie topi, a raczej obniża temperaturę zamarzania wody. W kontakcie z cieczą substancja rozpada się na jony, które lokują się między cząsteczkami wody i jednocześnie utrudniają jej krzepnięcie [2]. To ogólna zasada, ale skuteczność tego procesu zależna jest od rodzaju soli wysypywanej na drogę.

Sól drogowa, czyli jaka?

Najtańszy i najłatwiej dostępny – a więc też najczęściej stosowany – jest NaCl, czyli po prostu chlorek sodu. Najpopularniejsza sól drogowa nie różni się zatem zbytnio od tej, której używamy w kuchni. Z tym wyjątkiem, że nie musi być pozbawiona niewielkich zanieczyszczeń stałych. Nie musi też spełniać standardów, których oczekujemy od substancji dodawanych do żywności. Niekiedy dodaje się do niej też substancje zapobiegające korodowaniu metali, które mają z nią kontakt. W niektórych krajach do udrożniania dróg używa się także innych soli (czasem samodzielnie, czasem jako domieszki). Może być to chlorek potasu (KCl), chlorek magnezu (MgCl) czy chlorek wapnia (CaCl2). Mimo, że wykazują większą skuteczność przy niższych temperaturach i zazwyczaj wystarczy użyć ich nieco mniej, stosuje się je nieporównywalnie rzadziej niż chlorek sodu [2], [3].

Jak wspomnieliśmy, w kontakcie z nawet niewielką ilością wody NaCl rozpada się na dwa rodzaje jonów: Na+ i Cl-. Oba te pierwiastki oczywiście występują w naturze i bez ludzkiej ingerencji, ale nadużywanie takich substancji jak sól drogowa podnosi ich zawartość do poziomu zagrażającego stabilności ekosystemów (i zdrowiu publicznemu).

Łatwiej posolić, niż odsolić

Chociaż sól drogowa bynajmniej nie jest jedynym źródłem jonów sodowych i chlorkowych obecnych w wodzie, odpowiada aż za 90% ich wartości [4]. Chlorek sodu rozsypany na ulicy czy chodniku rozprzestrzenia się w środowisku szybko i na rozmaite sposoby. Kilka lat temu amerykańscy naukowcy zebrali i przeanalizowali dane – począwszy od 1894 roku – dotyczące zanieczyszczenia wód gruntowych Connecticut [5]. Jak się okazuje, stężenie chlorków drastycznie wzrosło (i stale wzrasta) od kiedy zaczęliśmy solić ulice. Co więcej, w całym stanie nie ma już miejsca, które nie byłoby skażone nadmiernym stężeniem tego pierwiastka. Do podobnych wniosków dochodzą naukowcy z Kanady, którzy ostrzegają, że jeśli nie zaprzestaniemy intensywnego solenia ulic, poziom chlorków w wodzie sprawi, że będzie niezdatna do picia i toksyczna dla organizmów słodkowodnych [6].

Stężenie chlorków w wodach gruntowych Connecticut w 1894 roku (na górze) i 2002-2007 (na dole); Cassanelli & Robbins, 2013.

Niezbyt pocieszający jest też fakt, że sól, która przedostała się do cieku czy zbiornika wodnego, może się w nim kumulować. Powrót do naturalnego poziomu jonów sodowych i chlorkowych w wodzie to proces wieloletni. Według modeli stworzonych przez naukowców z Cary Institute [7], nawet gdybyśmy drastycznie zmniejszyli ilość chlorku sodu wysypywanego na drogi, potrzeba będzie kilku dekad, żeby pozbyć się go z rzeki i żeby poziom jonów się ustabilizował. Problemem są także wody stojące. W tym przypadku sól kumulująca się przy dnie zbiornika może nawet uniemożliwić letnią stratyfikację, czyli naturalne mieszanie się mas wodnych związane ze zmianami temperatury [8]. To, jak łatwo sobie wyobrazić, może mieć duże konsekwencje dla całego ekosystemu.

Sól drogowa w słodkiej wodzie

Sam wzrost zasolenia w rzekach czy jeziorach (wodach słodkich) stanowi poważne zagrożenie dla ich mieszkańców. Niektóre organizmy są na tego typu zmiany wyjątkowo wrażliwe. Na przykład drobne, słodkowodne skorupiaki. Już niewielki wzrost zasolenia wody potrafi widocznie zmniejszyć populację niektórych rozwielitek, czyli bardzo ważnych organizmów wchodzących w skład zooplanktonu [9]. Spadek ich liczebności może z kolei skutkować zwiększoną ilością glonów w wodzie (którymi żywią się rozwielitki) i ograniczeniem dostępności pokarmu dla ryb (dla których rozwielitki stanowią pożywienie). To z kolei łatwą drogą prowadzi do całej kaskady zdarzeń w łańcuchu troficznym.

Znaczącym problemem przy wzroście zasolenia jest także zaburzenie równowagi osmotycznej między środowiskiem, a wnętrzem ciała zwierzęcia. Chociaż ryby są z reguły odporne na delikatne zmiany tego typu, mogą dotknąć je pośrednio poprzez zmniejszenie bazy pokarmowej. Dla innych kręgowców mają one jednak nieco bardziej dotkliwe konsekwencje, niż zmniejszona ilość pożywienia. Dużą wrażliwością na zmiany właściwości chemicznych wody odznaczają się np. płazy takie jak traszki czy salamandry [10]. Jeśli wykluwają się w zbyt słonym środowisku, częściej wykazują dotkliwe wady rozwojowe. Takie, jak zniekształcenia kręgosłupa, niedorozwinięcie lub brak kończyn czy narządów wewnętrznych.

Degradacja środowiska czy nowe habitaty?

Oczywiście nie mniejszy problem może być to dla najczęściej spotykanych w słodkich wodach owadów, takich jak jętki, widelnice czy chruściki [11]. Ich dziedzictwo ewolucyjne sprawia, że przystosowanie się do tego typu zmian zachodzących w wodzie jest bardzo mało prawdopodobne. Wraz ze wzrostem zasolenia różnorodność gatunków każdego z tych rzędów owadów maleje. I chociaż w ich miejsce może pojawić się wiele gatunków o wyższej tolerancji na sól, mówimy tutaj o szeroko zakrojonym przeorganizowaniu słodkowodnych społeczności.

Badania wykazują, że cieki wodne, do których trafia sól drogowa, często różnią się składem gatunkowym drobnych organizmów od cieków o mniejszym zasoleniu [11]. Nie oznacza to bynajmniej, że wszyscy ich dotychczasowi mieszkańcy muszą się wynieść. Co więcej – niektóre organizmy, na przykład poszczególne gatunki rozwielitek, mogą przystosować się do pewnego poziomu zasolenia na drodze gwałtownej ewolucji. W zaledwie kilka-kilkanaście pokoleń mogą wykształcić tolerancję na zmienione warunki środowiskowe na poziomie genetycznym [12]. Taka właściwość daje poszczególnym gatunkom ogromną przewagę w ewolucyjnym wyścigu i może w szybkim czasie skutkować zmianą zależności ekologicznych w ekosystemie. Dla jednych oznaczać może to wymieranie, ale dla innych nowe szanse.

Czy takie zmiany są złe? Niekoniecznie, ale na ten moment możemy tylko gdybać.

Sól drogowa w glebie

Zanim NaCl przedostanie się z dróg do wód powierzchniowych, trafia oczywiście do gleby. Już na tym poziomie może wyrządzić niemałe szkody w środowisku, szczególnie w bezpośredniej bliskości ruchliwej ulicy. Sól drogowa może, w pierwszej kolejności, przyczynić się do alkalizacji gleby (wzrostu jej pH) i wystąpienia suszy fizjologicznej [13]. Zbyt duże stężenie soli w środowisku niekiedy ogranicza (lub uniemożliwia) bowiem roślinom pobieranie wody, mimo iż ta znajduje się w glebie. Przejawia się to odwodnieniem tkanek roślinnych, a niekiedy obumieraniem całych roślin.

Z kolei jony sodowe kumulujące się w liściach w zbyt dużej ilości, często powodują zmniejszenie ilości chlorofilu (tzw. chloroza) [14]. To zasadniczo najczęściej obserwowany skutek użycia dużych ilości soli na drogach. Liście wyraźnie żółkną lub brązowieją, a roślina po prostu marnieje. Duży wpływ na taki stan rzeczy ma nie tylko sól, która przedostała się do rośliny przez glebę. Winna jest także ta, która została rozbryźnięta na nią bezpośrednio podczas zimowych zabiegów na drodze.

Więcej toksyn, więcej metali ciężkich

Niestety z samą solą używaną do odśnieżania dróg związane są też inne, szkodliwe substancje. Chlorki są silnie higroskopijne, dlatego NaCl często uzupełniana jest o tzw. antyzbrylacze [13]. Ich zadaniem jest uniemożliwić powstawanie grudek, bryłek soli, zanim ta zmiesza się z wodą. Najczęściej są to żelazocyjanki, których degradacja uwalnia toksyczne jony cyjankowe.

Jako, że sól drogowa jest nieoczyszczona, zdarza się, że razem z nią trafiają do środowiska metale ciężkie. Są to jednak relatywnie małe ilości. Mimo to, NaCl silnie wpływa na przemieszczanie się metali ciężkich już obecnych w glebie. W końcu przy drogach jest ich pod dostatkiem. Skutkiem tego może być wzmożone przedostawanie się ich w głębsze warstwy gleby i zanieczyszczanie wód gruntowych. Stamtąd mogą już w łatwy sposób trafić do rzek, jezior, a nawet naszych kranów [15], [16]. To jeszcze nie koniec – woda o większym zasoleniu, przepływając przez rury z ołowianymi elementami, może powodować uwalnianie, wypłukiwanie tego metalu. Zanieczyszczenie metalami ciężkimi ma oczywiście szereg negatywnych skutków ekologicznych i zdrowotnych [15], ale zostawmy to na następny raz (lub, jeśli chcecie, doczytajcie o nich w źródłach).

Jakie mamy alternatywy?

Skoro nie bardzo możemy pozwolić sobie na całkowite zaniechanie używania soli w zimowych miesiącach, ale ta może powodować zbyt duże zmiany w środowisku, to co powinniśmy zrobić?

Możemy stosować alternatywy. Oprócz wspomnianych na początku artykułu soli innych, niż chlorek sodu (preparaty typu ClearLane), coraz chętniej przyglądamy się zamiennikom bazującym na substancjach organicznych [17]. Mogą być to na przykład produkty uboczne rafinacji cukru buraczanego, a nawet produkcji kiszonych ogórków. Pozwoliłoby to efektywnie wykorzystać coś, co i tak zostałoby zutylizowane. Tak wykorzystane mogą być potencjalnie nawet płynne odpady z destylarni wódki. Mimo, że takie dodatki zmniejszyłyby ilość potrzebnej soli drogowej, również mogą mieć swoje konsekwencje środowiskowe. Nawet pozornie nieszkodliwy sok z buraka, wylany na drogi w dużych ilościach, może finalnie doprowadzić do zmniejszenia ilości tlenu w wodzie i eutrofizacji pobliskich zbiorników wodnych [17]. Nadal nie jest to zatem rozwiązanie idealne – a przynajmniej niewystarczająco dobrze zbadane.

Oczywiście pierwszym – i najłatwiejszym – co możemy zrobić już teraz, to wykorzystywać precyzyjne urządzenia do rozprowadzania soli. Powinniśmy dokładnie monitorować ten proces na każdym jego etapie. Tak, żeby zużyć dokładnie i tylko tyle soli, ile jest jej niezbędne do zapewnienia bezpieczeństwa na drogach.

Źródła

• [1] Houska C., 2007: Deicing salt – recognising the corrosion threat. TMR Consulting, International Molybdenum Association. Dokument dostępny tutaj.
• [2] Pollock J., 2019: Salt Doesn’t Melt Ice—Here’s How It Makes Winter Streets Safer. Scientific American [dostęp 23.02.2021].
• [3] Kimborough D. R., 2006: Salting roads – the solution for winter driving. Chemmaters, 14-16.
• [4] Kelly V.R., Findlay S.E.G., Weathers K.C., 2019: Road Salt: The Problem, The Solution, and How To Get There. Cary Institute of Ecosystem Studies.
• [5] Cassanelli J.P., Robbins G.A., 2013: Effects of Road Salt on Connecticut’s Groundwater: A Statewide Centennial Perspective. Journal of environmental quality, 42: 737-748.
• [6] Perera N., Gharabaghi B., Howard K., 2013. Groundwater chloride response in the Highland Creek watershed due to road salt application: A re-assessment after 20 years. Journal of Hydrology, 479: 159-168.
• [7] Kelly V.R., Findlay S.E., Hamilton S.K. et al., 2019. Seasonal and Long-Term Dynamics in Stream Water Sodium Chloride Concentrations and the Effectiveness of Road Salt Best Management Practices. Water, Air & Soil Pollution, 230: 1-9.
• [8] Bubeck R.C., Diment W.H., Deck B.L., Baldwin A.L., Lipton S.D., 1971. Runoff of deicing salt: effect on irondequoit bay, Rochester, New York. Science, 172: 1128-1132.
• [9] Searle C.L., Shaw C.L., Hunsberger K.K. et al., 2016: Salinization decreases population densities of the freshwater crustacean, Daphnia dentifera. Hydrobiologia, 770: 165-172.
• [10] Hopkins G.R., French S.S., Brodie E.D., 2013: Increased frequency and severity of developmental deformities in rough-skinned newt (Taricha granulosa) embryos exposed to road deicing salts (NaCl & MgCl2). Environmental pollution, 173: 264-269.
• [11] Kefford B.J., Buchwalter D., Cañedo-Argüelles M., Davis J., Duncan R.P., Hoffmann A., Thompson R., 2016: Salinized rivers: degraded systems or new habitats for salt-tolerant faunas? Biology letters, 12: 1-7.
• [12] Coldsnow K.D., Mattes B.M., Hintz W.D., Relyea R.A., 2017: Rapid evolution of tolerance to road salt in zooplankton. Environmental Pollution, 222: 367-373.
• [13] Kostka A., Strzebońska M., Sobczyk M., Zakrzewska M., Bochenek A., 2019: The effect of de-icing roads with salt on the environment in Krakow (Poland). Geology, Geophysics and Environment, 45: 195-205.
• [14] Czerniawska-Kusza I., Kusza G., Dużyński M., 2004. Effect of deicing salts on urban soils and health status of roadside trees in the Opole region. Environmental Toxicology, 19: 296-301.
• [15] Schuler M.S., Relyea R.A., 2018: A Review of the Combined Threats of Road Salts and Heavy Metals to Freshwater Systems. BioScience, 68:327–335.
• [16] Amrhein C, Strong J.E., Mosher P.A., 1992: Effect of deicing salts on metal and organic matter mobilization in roadside soils. Environmental Science and Technology, 26: 703-709.
• [17] Schuler M.S., Hintz W.D., Jones D.K., Lind L.A., Mattes B.M., Stoler A.B., Sudol K.A., Relyea R.A., 2017: How common road salts and organic additives alter freshwater food webs: in search of safer alternatives. Journal of Applied Ecology, 54: 1353-1361.

Emilia Obluska

Jestem absolwentką SGGW, Wydziału Nauk o Zwierzętach, oraz UW, Artes Liberales. Pasjonuje mnie zgłębianie wiedzy o złożonych zależnościach między organizmami, społecznościami i systemami na świecie. Interesuję się prawami zwierząt, ochroną bioróżnorodności i innowacjami technologicznymi, które pomagają nam radzić sobie z konsekwencjami ludzkiej ekspansji na Ziemi.

Jeśli podoba Ci się treść na blogu, możesz podziękować za moją pracę stawiając mi wirtualną kawę: