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南方周末特约撰稿 祝叶华
近期英国《自然》杂志发表的评论称，目前沙子和砾石的采掘速度，已经超过了其自然恢复的速度。
全球采集量最大的矿物不是石油或煤炭，而是沙子。
沙漠的沙子是由风化形成的，太过细腻和光滑，加之含有大量的钙盐和黏土，可塑性较差，不适合用在建筑和混凝土中。
沙尘暴让人不胜其烦，地处沙漠腹地的人却在疯狂地购买沙子。
阿拉伯诸多地区包括迪拜，正从澳大利亚大量进口沙子——迪拜的哈利法塔，这个世界最高建筑就含有澳大利亚的沙子。
沙子是世界上仅次于水的第二大自然资源，全球采集量最大的矿物不是石油或煤炭，而是沙子。越来越多的数据表明，沙子快不够用了。
2014年，联合国环境规划署发布的《沙子，比你想象的更稀缺》报告提到，全球每年有超过400亿吨的沙子和砾石（颗粒稍大的沙子）被开采出来。仅在2012年，全球使用的沙子就能沿着赤道建造出高和宽各27米的混凝土墙。全球每年近70%的沙子消耗在亚洲，仅中国在2011-2013年所使用的沙子就超过了美国20世纪整整100年的消耗量。
沙子和它所维系的生态系统正陷入困境，不管握紧还是松开，沙子正从我们指缝中流失。
农健 制图
◆ ◆ ◆“沙战”：全球性短缺
迪拜人放着家里的那么多沙子不用，为何要买别人的？
建筑用沙有其特殊的要求和标准，主要来自河床和海洋，耗沙量巨大的建筑工程，让迪拜的海上沙自我供应“力不从心”，而沙漠的沙子是由风化形成的，太过细腻和光滑，加之含有大量的钙盐和黏土，可塑性较差，不适合用在建筑和混凝土中。
其实，沙子进口量最大的往往是那些被沙子包围着的海湾国家，他们虽然拥有丰富的沙子资源，但随着开采难度和成本的递增，进口沙子成为不二之选。
2013年，加拿大历史学家瓦科拉夫·斯米尔在其著作《现代世界：材料和非物质化》中称：“在我们的文明中，最重要的物质是水泥。”而沙子又是水泥的基础，目前建筑业是沙子消耗最大的行业。2012年，法国导演丹尼斯·德斯特拉克制作了一部名为“沙战”（Sand War）的纪录片，给出了惊人的数据：建造一座普通住宅需要200吨沙子；建造医院所需的沙子量为3000吨；修建1公里高速公路所需的沙子量是3万吨；建造一座核电站所需的沙子量是1200万吨。
锁在深山、守在水边的岩石，历劫千年的风化和侵蚀才能形成沙子。它们看上去一样，主要成分是石英，但有差异——有的圆滑有的有棱角，有的含有石膏，有的含有贝壳碎片甚至分解的塑料垃圾。
不只是用于建筑行业，沙子还是牙膏的摩擦剂，在太阳能电池、计算机芯片、智能手机、个人电脑等科技产品中，硅是主要原材料，大部分也源于沙子。
开采页岩气居然也需要沙子。近年来，美国大范围推广的水力压裂法，需要利用地面高压泵，将水、沙子和化学品制成压裂液灌入水平钻井，压入岩层，从而提取页岩气。2011-2014年间，美国水力压裂技术中沙的需求翻了一番还多，从2400万吨增长到了5900万吨。
气候变化也引发了海滩用沙的全球性短缺，但很少有人注意到这一点。在一般人看来，随着四季的变化，沙子与海滩似乎在玩捉迷藏的游戏，冬天的风暴会把沙子吹到海面上，海滩上只留下鹅卵石；而较小的海浪在夏天又将沙子们推回海滩上。
其实，天然沙滩在不断地瘦身。2014年，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）对地球温室效应给社会带来的影响进行了评估，若温室效应持续，日本许多沙滩将会因海平面的上升而消失。
然而，这场全球危机的严重程度被掩盖了，所谓的“海滩营养项目”和“人工育滩”计划试图在夏季人们返回的时候，把沙子固定在原地，并修复受损的土地，从而制造出一种“海滩永在”的假象。
上述联合国的报告指出，世界上3/4的海滩正在衰落。
◆ ◆ ◆采沙：不可小觑的“后遗症”
海沙开采曾一度被认为是河沙开采的替代工程，合法开采之外，有的沙子在一夜之间被偷走，海滩上留下丑陋的坑和被连根拔起的植物。
沙子是由矿物和岩石沉积物组成的颗粒状物质，构成了陆地的一部分，也为生态系统提供了至关重要的支持作用。
无论合法还是非法的采沙，都会造成严重的海岸侵蚀，还会对河流、海岸和海洋生态系统产生不可忽视的影响。
这些影响并非立等可见，但河流与海洋拥有“长久记忆”，那些被挖掘的痛、被掠夺的伤，都会随时间的推进一一展现出来。从破坏微生物栖息地到影响植物的光合作用，从迫使河流改变航道到影响地下水水位……留下不可小觑的后遗症。
很多微生物藏在沙子里并不可见，也不为人所知，但它们对土壤结构和肥力至关重要。沙子被开采走了，微生物也就失去了栖息地。
英国斯旺西大学生态学家理查德·安斯沃思与同事在一篇发表于《整体环境科学》上的文章中，研究了采沙导致印度尼西亚海草减少的原因。他们发现，在挖沙过程中产生的沉淀物会阻碍海草的光合作用，而以海草为食的物种，又可能进一步因为海草的减少而受到威胁。
沙子对于地下水的补给也很重要，在河床上它是流动的河流和地下水位之间的联系，也是蓄水层的一部分，所以从某种角度看，非法的挖沙就相当于抢劫水资源。沙子含有大量的水，当它被盲目地开采并装载到卡车上时，大量的水会在运输过程中丢失。
在中国，挖沙造成的生态影响也受到了学界关注。
鄱阳湖是中国最大的淡水湖，也是国际重要湿地，处于阿拉斯加至澳大利亚这条候鸟迁徙路线的中间地带，每年这里会迎来数十个迁徙物种，包括四千多只幸存的西伯利亚鹤。21世纪初以来，因长江中游地区的采沙活动迅速扩大等原因，鄱阳湖水位下降，来此迁徙的物种也大受影响。
2018年3月2日，在《科学》的报道中，中科院南京地理与湖泊研究所的环境水文专家赖锡军表示，“沙石开采已经大大降低了鄱阳湖的水位，尤其是在冬季。”下降的水位减少了鸟类获得水生植物的机会。当湖底的泥土干燥变硬的时候，这些以水生植物为食的鸟类，如以浮水植物根茎为食的鸿雁和以草滩上苔草的嫩叶和嫩芽为食的白额雁等可能会因“拔不动”水生植物的营养的块茎而挨饿。
◆ ◆ ◆留沙：减少利用和回收再造
物以稀为贵，沙子的价格在飙升，全球贸易也在发生变化，一些国家已经开始采取行动，禁止出口沙子，并开始研究人造沙子。
多年来新加坡的填海造陆工程之所以得以延续，主要是依赖大量的沙子进口。2017年，鉴于挖沙造成的生态环境危害，新加坡最大的沙子供应国之一柬埔寨出台政策，永久禁止沙子出口。断了粮的新加坡为了应对不断增加的人口对基础设施的需求，也计划尝试采用较少沙子的填海技术。
沙子的替代材料——机制砂逐渐被推上市场。模拟沙子的形成过程，通过机械，岩石被加工成不同规格和大小的机制砂，目前在桥梁、机场和高速公路等大型设施建筑上使用较多。不过，如何降低机制砂的含泥量还有待进一步研究。
回收沙子也被看好，建筑和采石场的尘埃材料，甚至玻璃和混凝土中也可回收出沙子。
新西兰一家啤酒厂就设计出了酒瓶变沙子的炫酷回收机，将玻璃瓶子投入回收机后，激光启动一个快速旋转的切割钢锤，切割钢锤将玻璃碎成渣子，双重真空系统就会除去渣子中的二氧化硅粉尘和塑料标签，产生200克的沙子替代品。
除此之外，提高建筑标准，延长建筑寿命，优化现有建筑和基础设施的使用是减少沙子消耗的另一种方法。
中国还处于快速发展、需要消耗大量沙子的时期，但我们目前还未留意到国内关于优化沙子资源的政策。
“你是风儿我是沙，缠缠绵绵绕天涯……”不管沙儿是不是被风儿吹走的，沙子们可能要集体去浪迹天涯。学会用更聪明的方法减少沙子的使用，我们才能阻止这些最珍贵的资源永远地从我们的手指中溜走。
（作者为清华大学环境科学与工程博士）
【本文首发于2018年4月5日南方周末，原文标题《沙荒：沙子的稀缺超乎想象》。原创作品，欢迎转载，转载须联系后台取得授权。】
编辑 视觉 | 汪韬