當雪開始落在地面上時，第二種白色晶體也隨之而來：岩鹽。
如果您居住在冬季天氣是常見危害的地區，您可能已經習慣了在人行道上撒鹽或觀看卡車在街道上傾倒鹽。但它是如何工作的？人類向地球表面傾倒了多少鹽？第二個問題更容易回答：很多。僅在2018年，美國就在街道和人行道上覆蓋了近2300萬公噸的鹽。
鹽不會直接融化冰，也不會讓雪簡單地消失。相反，它使水在一種稱為冰點下降的現象中不太可能結冰。“它基本上破壞了冰凍時形成的晶體結構，”里士滿大學的化學家朱莉·波洛克說。
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這種能力來自於鹽在水中溶解並分解成離子的方式：以簡單的岩鹽為例，岩鹽是食鹽的粗糙、純度較低的版本，每個分子都會分裂成一個鈉離子和一個氯離子。通常，當水結冰時，其分子會排列形成穩定的、有序的六邊形結構。然而，鹽離子會干擾這種排列，溫度必須降得更低才能克服這種干擾併發生凍結。
但是，如果鹽需要與液態水相互作用，當溫度頑固地低於冰點，並且水應該已經是冰的形式時，它是如何發揮作用的呢？波洛克說，這就是汽車透過產生摩擦和熱量來幫助清理道路的原因。“摩擦力使已經凍結的冰融化一點點，併產生那種泥濘的物質，”她說，鹽然後溶解在其中。“那麼，這種泥濘的物質就不像純水那樣容易結冰。”
除了岩鹽清除結冰街道的能力外，它也可能具有破壞性。氯離子會腐蝕車輛和基礎設施。北美湖泊中氯化物濃度的增加可能會開始擾亂當地的生態系統，並干擾飲用水源。
明尼蘇達大學德盧斯分校的環境工程師陳嵐春說：“一旦道路鹽進入水中，就很難去除它。” “鹽本身是良性的——它不像有害或危險的化學物質，”她補充道。但是，由於鹽溶解成的離子強烈地被水吸引，因此鹽汙染可能需要數十年才能從生態系統中沖洗出去。“一旦它進入水中，它就不會消失。”
使用岩鹽作為鹽水，或已經與水混合，可以減少保持道路安全所需的量，並且可以使用仔細的計算來確定根據地麵條件真正需要多少鹽。
蒙大拿州立大學西部交通研究所的研究科學家勞拉·費伊說：“傳統上，人們只是撒下岩鹽。” “他們只是儘可能多地放出他們認為需要的量。現在有非常先進的犁車——當你進入它們時幾乎就像一架戰鬥機——它們擁有所有這些控制系統，它們實際上可以設定精確的施用率”，從而在最大限度地減少安全影響的情況下減少鹽的施用。
但許多州和地方政府也在尋找岩鹽的替代品。其他鹽類，如氯化鎂和氯化鈣，其工作原理與氯化鈉相同，而且它們可能更有效。這些鹽的每個分子都會產生三個離子——一個鎂離子或鈣離子加上兩個氯離子——來干擾冰的形成，而氯化鈉只會分解成兩個離子。但是，這些替代化合物比簡單的岩鹽更昂貴，並且不會減少氯離子的負面環境影響。
一些實驗正在測試其他防冰解決方案，包括那些含有溶解糖而不是鹽或除了鹽之外還含有溶解糖的解決方案。“任何物質的溶液都會破壞水輕鬆形成冰晶的能力，”波洛克說，並補充說，不同尺寸的離子或分子的混合物可能比尺寸相似的組分更有效地化學干擾凍結過程。
另一種方法更多地依賴沙子，沙子可以機械地使道路更安全。“實際上，它所做的只是為輪胎提供摩擦表面，”波洛克說。“當你在上面行駛時，如果已經有冰，沙子可以向下壓入冰中，並將冰分解成更小的碎片，這為陽光照射和融化冰提供了更大的表面積。”
陳指出，市和縣應評估當地材料的潛力，無論是威斯康星州的乳酪鹽水還是她所在州明尼蘇達州的磨碎的樹皮。她希望這些材料可能對鄰近生態系統的有害影響較小。“我們需要創新，與此同時，我們也需要有一點保護[心態]，”陳說。
費伊說，工程師們還在評估更引人注目的冬季道路維護方法。加熱路面是一個早期選擇，她覺得特別有趣。這是一種昂貴的方法，它用嵌入導電纖維的混凝土路面取代傳統的瀝青路面，因此可以直接融化冰雪。
費伊說，所有這些實驗都旨在確保人們可以在任何天氣條件下出行——當冬天帶來最惡劣的天氣時，這是一項艱鉅的任務。“每個人都想在路上開車，他們都希望安全，”她說。