砂子——這種毫不起眼、遍地都是的東西——據(jù)說(shuō)不夠用了？

這是真的。

今年以來(lái)，湖北省境內(nèi)，高鐵、機(jī)場(chǎng)、高速公路等重點(diǎn)工程因砂石斷供導(dǎo)致停工，居民裝修買砂甚至要到村委會(huì)開證明。

湖北26個(gè)在建高速公路碎石、黃砂缺口高達(dá)3700萬(wàn)噸，增加成本約50億元，工期延遲15%。

在江西上饒余干縣，為防止砂石資源外流，縣界各主要干道設(shè)立了檢查站，發(fā)現(xiàn)一起，查處一起。

在重慶市城口縣，500萬(wàn)噸砂石需求，市場(chǎng)供給僅160萬(wàn)噸左右，缺口超過(guò)60%。

據(jù)福建省相關(guān)部門測(cè)算，2019至2021年全省年均建設(shè)用砂預(yù)測(cè)約1.1億立方米，缺口達(dá)75%。

……

供需矛盾帶來(lái)了價(jià)格暴漲。

從去年下半年以來(lái)，砂子、石子等建筑砂進(jìn)入了瘋狂上漲的一年，部分地區(qū)砂石價(jià)格漲幅近100%。廣東、福建、浙江、江蘇、海南等沿海地區(qū)已開始“進(jìn)口河砂”。

不僅是在中國(guó)，砂子短缺已成為一個(gè)全球性問(wèn)題。

《自然》雜志日前就發(fā)布消息稱，全球的砂子已經(jīng)不夠用了！

英國(guó)礦物產(chǎn)品協(xié)會(huì)預(yù)計(jì)，全球?qū)τ谏白拥男枨髮?huì)以每年5.5%的速度增長(zhǎng)。如果利用不加以節(jié)制，砂子早晚會(huì)成為稀缺品。

說(shuō)到這有人要問(wèn)了，撒哈拉、塔克拉瑪干，這些大沙漠不有的是砂子嗎？海灘上的砂子也數(shù)不勝數(shù)，怎么突然就稀缺了？

今天，庫(kù)叔就來(lái)好好講講。

1

小小砂子，如此重要？

很多人覺得，砂子不夠用就不夠用嘛，沒(méi)啥大事。

地方政府可不這么想，面對(duì)砂子供應(yīng)的嚴(yán)峻形勢(shì)，湖北、福建、海南等多地已專門出臺(tái)文件，保障建設(shè)用砂。

湖北省出臺(tái)的《關(guān)于加強(qiáng)重大項(xiàng)目建設(shè)砂石料供應(yīng)保障有關(guān)事項(xiàng)的通知》提出，正確把握保護(hù)和發(fā)展的關(guān)系；進(jìn)一步科學(xué)編制、修訂河道采砂規(guī)劃；增加合法許可區(qū)采砂采石供給規(guī)模；避免“一刀切”簡(jiǎn)單工作法；加大重大項(xiàng)目砂石供應(yīng)保障；切實(shí)做好廢棄砂石綜合利用；積極開拓新砂源；建立部門協(xié)同聯(lián)動(dòng)機(jī)制等13條舉措。

福建省則由省住建廳等八部門牽頭，出臺(tái)《關(guān)于福建省保障建設(shè)用砂規(guī)范發(fā)展展指導(dǎo)意見》，明確開展機(jī)制砂替代，科學(xué)利用河砂，鼓勵(lì)資源回收利用。

從小司空見慣的沙子，怎么搞成這樣了？

原來(lái)，砂子是人類一種非常古老的建筑材料，也是現(xiàn)代文明的基礎(chǔ)。

古埃及人用砂子建造了金字塔。美索不達(dá)米亞人用它制作了最初的玻璃。

在中國(guó)，18世紀(jì)從西方引入水泥之前的漫漫數(shù)千年期間，我們的老祖宗用砂子、石灰、小石子混合蓋房屋、修城墻，甚至建萬(wàn)里長(zhǎng)城。

作為被應(yīng)用廣度僅次于水、位居第二的自然資源，砂子是一種廉價(jià)但使用量極大的原料，采集量比化石燃料還要多。

2013年，加拿大歷史學(xué)家瓦科拉夫·斯米爾在其著作《現(xiàn)代世界：材料和非物質(zhì)化》中就聲稱：“在我們的文明中，最重要的物質(zhì)是水泥。”而砂子又是水泥的基礎(chǔ)，目前建筑業(yè)是砂子消耗最大的行業(yè)。

在混凝土中，砂子能同水泥分子相結(jié)合，增加水泥分子的擴(kuò)散面積，形成水泥漿后，增強(qiáng)水泥的水化作用。在水泥水化過(guò)程中，砂子能有效地降低水泥水化熱，抑制水泥因物理、化學(xué)反應(yīng)體積變化時(shí)裂縫的產(chǎn)生。砂子還能填充石子顆粒間的空隙，起到骨架作用，提高混凝土的密實(shí)性和強(qiáng)度，并可有效地節(jié)省水泥。砂子還可在膨脹土、冰凍土等不良土層中充當(dāng)墊層，起到保護(hù)作用。

除了眾所周知的建筑用途，砂子還用來(lái)制造玻璃，玻璃器皿和手機(jī)屏都需要熔化砂子制成的玻璃；沙子還用在自來(lái)水廠、排污系統(tǒng)和泳池的過(guò)濾系統(tǒng)；沙子還是牙膏中作為硅磨料的原材料；沙子更是硅材料的重要來(lái)源——工業(yè)領(lǐng)域用碳和二氧化硅在高溫下反應(yīng)制取硅，然后用來(lái)生產(chǎn)太陽(yáng)能電池、集成電路芯片等。

開采石油也要用到沙子。近年來(lái)受到追捧的水力壓裂法是開采頁(yè)巖油氣時(shí)所使用的一種鉆井技術(shù)，主要目標(biāo)是讓油氣井增產(chǎn)。原理就是利用地面高壓泵，將大量化學(xué)物質(zhì)摻雜水、砂子、石子制成壓裂液，再灌進(jìn)巖石深處并壓裂巖石，最終釋放出石油或天然氣。

可以說(shuō)，砂子是現(xiàn)代生產(chǎn)不可或缺的資源。

2

沙漠那么大，砂子不夠用？

砂子用了幾千年沒(méi)碰到什么危機(jī)，為什么突然就不夠用了？

一言以蔽之：用得多，來(lái)源少。

基建與工業(yè)消耗在增加

近年來(lái)，大量的基建是造成砂子需求暴增的主要原因，鐵路、公路、工廠等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)都離不開這種材料。

2012年，法國(guó)導(dǎo)演丹尼斯·德斯特拉克制作了一部名為《沙戰(zhàn)》的紀(jì)錄片，給出了驚人的數(shù)據(jù)：

建造一座100平米的三層普通住宅需要200噸砂子，造一所醫(yī)院所需的砂子量為3000噸，建1公里高速公路所需的砂子量是3萬(wàn)噸，造一座核電站所需的砂子量是1200萬(wàn)噸。

有研究顯示，中國(guó)在過(guò)去幾年中所用掉的砂子總量，已經(jīng)超過(guò)了美國(guó)上世紀(jì)100年中的砂子消耗量。聯(lián)合國(guó)商品貿(mào)易數(shù)據(jù)庫(kù)的統(tǒng)計(jì)，中國(guó)占據(jù)了全球砂子進(jìn)口總量的五分之一。

對(duì)于砂子的消耗，遠(yuǎn)不止建筑業(yè)，在玻璃制造、太陽(yáng)能光伏、集成電路、開采石油、頁(yè)巖氣等多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域都會(huì)產(chǎn)生對(duì)砂子的大量消耗。

2014年，聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署曾發(fā)布《砂子，比你想象的更稀缺》報(bào)告，估計(jì)全球每年有超過(guò)400億噸的砂子和礫石（顆粒稍大的砂子）被開采出來(lái)。2012年，全球使用的砂子就能沿著赤道建造出高和寬各27米的混凝土墻。

而隨著全球人口增加及城市化的發(fā)展，砂子資源的需求量不斷提升，目前每年會(huì)用到320億噸到500億噸砂子。

填海造陸，也消耗大量砂子

新加坡的國(guó)土，從1819年的578平方公里，到今天的719平方公里，生生增加了大約25%的國(guó)土面積，而這新增的141平方公里新加坡國(guó)土就是用砂石骨料“填”出來(lái)的。

新加坡砂石主要從馬來(lái)西亞進(jìn)口。根據(jù)聯(lián)合國(guó)商品貿(mào)易統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)（UN Comtrade）資料顯示：新加坡去年從馬國(guó)進(jìn)口的砂子有5900萬(wàn)噸，成本為3.47億美元（約合人民幣24億元），占新加坡去年砂子進(jìn)口總量的97％，也占馬來(lái)西亞去年出口砂子總量的95％。

挖砂嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境，而新加坡的需求又如此巨大，以至于柬埔寨、馬來(lái)西亞等國(guó)紛紛限制砂子出口到新加坡。

美國(guó)大范圍開采頁(yè)巖油氣，也是耗“砂”大戶。

近年來(lái)，美國(guó)大力推廣水力壓裂法來(lái)開采石油、天然氣，通過(guò)這種新的開采方法，實(shí)現(xiàn)了油氣資源開采的爆炸性增長(zhǎng)。

前文中也提到，這項(xiàng)逆天的技術(shù)有一個(gè)必需品就是砂子，需要將水、砂子和化學(xué)品灌入水平鉆井，壓入巖層，從而提取石油或天然氣。從2011至2014年，水力壓裂中砂的需求翻了一番，從2400萬(wàn)噸增長(zhǎng)到了5900萬(wàn)噸。

目前砂子、礫石的開采速度已經(jīng)超過(guò)了自然恢復(fù)速度，預(yù)計(jì)到本世紀(jì)中葉，需求量就會(huì)超過(guò)供給量。

《自然》雜志認(rèn)為，砂子資源比想象中更早出現(xiàn)短缺，是因?yàn)槿祟惒](méi)有準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)過(guò)砂子的開采量。

在許多國(guó)家，采砂是不受管制的。砂子開采方法，從挖泥船和抽吸泵，到用鏟子和徒手挖掘，多種多樣。在需求最大的發(fā)展中國(guó)家，采砂行業(yè)大多是小型、非正規(guī)的，很難監(jiān)測(cè)和控制。然而由于國(guó)際砂土貿(mào)易數(shù)據(jù)庫(kù)過(guò)于粗糙，科學(xué)家目前還不清楚有多少砂從河流中被開采，因此無(wú)法追蹤其可持續(xù)性。

3

這種砂子，真用不了

很多人怎么都不相信砂子會(huì)短缺，因?yàn)?，沙漠占到了地球上陸地表面積的20%，沙漠里面不有的是砂子嗎？海灘上的砂子也是數(shù)不勝數(shù)。

但事實(shí)上，“自然界的砂子多得是=作為資源的砂子不短缺”，這種論斷是錯(cuò)的。

看個(gè)例子。

中東的阿聯(lián)酋，就在沙漠邊吧？而根據(jù)聯(lián)合國(guó)的數(shù)據(jù)，其在2014年進(jìn)口了價(jià)值4.56億美元的砂子。

為什么？

首先，沙漠的砂太細(xì)。

一般來(lái)說(shuō)，建筑用砂直徑比較大，一般在1-3毫米左右。建筑業(yè)需要的砂子，截面要盡量圓，近似于圓形的砂粒各方向受力才合理。而沙漠砂直徑很小，一般在0.25毫米以下，也沒(méi)有混合水泥和瀝青所需的足夠碎裂面，不符合建筑要求。

此外，沙漠的砂，其中黏土的含量通常比較高，還含有鈣鹽。如果用于混凝土的話，這些黏土成分會(huì)大大降低混凝土的強(qiáng)度。

還有，沙漠中的砂子是在干燥的環(huán)境中形成的，堿含量過(guò)高，腐蝕性較大，這也是最致命的缺點(diǎn)。

同樣，由于氯離子含量超標(biāo)會(huì)造成鋼筋銹蝕，給建設(shè)工程質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全帶來(lái)隱患，海砂也不能用于工程建設(shè)。

2018年10月，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部等8個(gè)部、局專門出臺(tái)了《關(guān)于加強(qiáng)海砂開采運(yùn)輸銷售使用管理工作的通知》。

通知明確要求，違法違規(guī)使用海砂，將會(huì)嚴(yán)重威脅人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。工程竣工驗(yàn)收資料必須包含混凝土氯離子含量檢測(cè)合格的證明文件。

那么，能夠供人類所用的砂子從何而來(lái)呢？

工業(yè)使用的砂子主要來(lái)自河流，但河流面積只占地球面積的1%。

某種程度上，砂子如同煤、石油、天然氣一樣，形成需要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間，短時(shí)間內(nèi)是不可再生的。

河流、風(fēng)，在自然界中打磨石塊、剝離山體，經(jīng)過(guò)成百上千年的風(fēng)化和侵蝕而分解，形成巖石。巖石經(jīng)歷數(shù)千公里的路程，沿著河流移動(dòng)，并在沿途中不斷地碰撞，變成更小的巖石，磨圓了棱角，改變了形狀，沉積在河道中，成為能夠被人類所使用的砂子，整個(gè)過(guò)程非常漫長(zhǎng)。

而近現(xiàn)代以來(lái)，各江河干流的大壩建設(shè)大幅減少了河砂的下泄總量。

河流修建大壩后，上游來(lái)水中挾帶的泥砂多沉積在水庫(kù)之中，大量的河砂沉淀在水庫(kù)的死庫(kù)容以下，無(wú)法沖刷出來(lái)。【注：死庫(kù)容，指水庫(kù)在正常運(yùn)用情況下，允許消落到的最低水位以下的庫(kù)容?！?/p>

以湖北省十堰市為例，十堰市城區(qū)建筑用砂主要來(lái)源于漢江鄖縣段的河砂。如今，漢江上游層層攔壩，下泄水含砂量逐年減少，在自然力沖擊下，河水中的河砂含量日漸稀少，相對(duì)應(yīng)的自然是下游河床的河砂逐年降低，這是河砂總量減少的總要源頭原因。

下游河砂禁采

砂子開采一般都會(huì)瞄準(zhǔn)水生生態(tài)系統(tǒng)，如果不合理布局，除了破壞砂子資源，還會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。

無(wú)序采砂，使河床深度下切，入滲加重，枯季水位下降，水量變少，水面變窄，會(huì)破壞生物賴以生存的環(huán)境。2018年3月2日，在《科學(xué)》的報(bào)道中，中科院南京地理與湖泊研究所的環(huán)境水文專家賴錫軍表示：“砂石開采已經(jīng)大大降低了鄱陽(yáng)湖的水位，尤其是在冬季。”

面對(duì)采砂產(chǎn)生的負(fù)面環(huán)境影響，1988年國(guó)務(wù)院就出臺(tái)了《中華人民共和國(guó)河道管理?xiàng)l例》。近年來(lái)，有關(guān)部門在全國(guó)范圍內(nèi)加強(qiáng)整治。2018年7月，水利部辦公廳發(fā)布《關(guān)于開展全國(guó)河湖采砂專項(xiàng)整治行動(dòng)的通知》，實(shí)施河湖采砂專項(xiàng)整治行動(dòng)。

采砂業(yè)在全國(guó)范圍內(nèi)迎來(lái)整治風(fēng)暴，多地政府發(fā)文，明確禁止一切采砂行為。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，禁止和限制采砂的省直轄市已經(jīng)超過(guò)20個(gè)，地級(jí)市近200個(gè)，縣級(jí)市千余個(gè)。

長(zhǎng)期看，加強(qiáng)河砂開采管理，是利國(guó)利民的好事，但是受部分地區(qū)“一刀切”禁采政策影響，砂石企業(yè)出現(xiàn)大批關(guān)停，成為砂子供應(yīng)緊缺的因素之一。

市場(chǎng)流通梗阻

廣東、湖北、江西等地頻頻出現(xiàn)砂石統(tǒng)一由某一企業(yè)供應(yīng)，人為控制供應(yīng)價(jià)格和供應(yīng)總量的現(xiàn)象，使出貨量在需求端更加減少。

部分控制砂石料資源、碼頭資源、物流運(yùn)輸資源的主體，也會(huì)采用囤積居奇、漫天要價(jià)的方式，不斷炒高砂價(jià)，進(jìn)一步加劇了砂短缺的局面。

此外，今年受淮河流域降雨偏少影響，京杭運(yùn)河砂石運(yùn)輸嚴(yán)重受阻，也導(dǎo)致全國(guó)砂石供需形勢(shì)緊張。

4

開源節(jié)流，精打細(xì)算吧

越來(lái)越多的人意識(shí)到砂危機(jī)的存在，是時(shí)候考慮謹(jǐn)慎使用砂子，開源節(jié)流，并著手尋找其替代品了?。?/p>

增加供應(yīng)成為當(dāng)務(wù)之急。

湖北、福建等地都在砂資源保障中提到，堵住盜挖亂采“口子”的同時(shí)，科學(xué)有序開“正門”，為市場(chǎng)提供合法砂源。避免“一刀切”簡(jiǎn)單工作法，實(shí)行精準(zhǔn)、分類施策。

業(yè)內(nèi)專家則建議，可研究利用三峽水庫(kù)清淤砂，研究增加長(zhǎng)江上游采砂量的可行性；完善支流、湖泊的采砂規(guī)劃，長(zhǎng)江流域采砂形成“一盤棋”格局。比如，荊南四河河道是逐步淤塞形成的，洞庭湖多年平均淤砂量達(dá)到了1億噸，這些砂源都應(yīng)該得到合理有序利用。

此外，工業(yè)化生產(chǎn)機(jī)制砂將是未來(lái)保障砂子供應(yīng)必不可少的選擇。

所謂人造砂，即通過(guò)機(jī)械設(shè)備，工程化地生產(chǎn)砂子。

具體的辦法是，通過(guò)機(jī)械設(shè)備，將大石塊敲打成小塊，然后研磨成碎顆粒。機(jī)械化生成的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是，可以根據(jù)不同需求，加工成不同規(guī)則和大小的砂子。機(jī)械化生產(chǎn)的砂子，由于采用機(jī)器破碎，所以產(chǎn)出來(lái)的形狀不規(guī)則，而且表面積比較大，粘結(jié)面積也會(huì)比較大，質(zhì)地非常堅(jiān)硬，粘接性能也很好。

說(shuō)干就干！

2018年，鐵路總公司就已經(jīng)開始對(duì)機(jī)制砂混凝土運(yùn)用于高鐵箱梁進(jìn)行試驗(yàn)。

2019年8月21日，浙江省交通廳出臺(tái)《浙江省交通工程建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)用推廣機(jī)制砂若干意見》加強(qiáng)交通工程建設(shè)項(xiàng)目機(jī)制砂應(yīng)用推廣。

2019年，福建省推動(dòng)規(guī)模化機(jī)制砂項(xiàng)目落地，新增機(jī)制砂年產(chǎn)能1500萬(wàn)立方米；到2021年，累計(jì)新增機(jī)制砂年產(chǎn)能7000萬(wàn)立方米，實(shí)現(xiàn)全省建設(shè)用砂供需基本平衡。

……

機(jī)械制砂是可選的一條替代路徑。當(dāng)然，由于機(jī)制砂石生產(chǎn)過(guò)程中，環(huán)保、設(shè)備、運(yùn)輸?shù)确矫尜Y金投入較大，雖然能增加市場(chǎng)供應(yīng)，一定程度緩解短缺問(wèn)題，但成本帶來(lái)的價(jià)格攀升，依然是一大難題。此外，由于過(guò)去大量工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都是以河砂的性能指標(biāo)為基礎(chǔ)，替換成機(jī)制砂以后，還需要做大量的工程試驗(yàn)，尤其是在應(yīng)用于重大工程項(xiàng)目前需要做充分的試驗(yàn)和論證。

所以，要走這條替代之路還需要大量鋪墊。

此外，除了機(jī)制砂，碎石、工業(yè)礦渣、回收塑料等，在一定程度也能夠替代砂子，但尚未形成規(guī)模。

微小的砂子帶來(lái)了全球的危機(jī)，未來(lái)怎么辦

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