全球面臨沙子短缺危機(jī)？我們?nèi)钡牟皇巧匙?，而?.....

出品：科普中國(guó)
制作：關(guān)鵬（遼寧省自然事務(wù)服務(wù)中心）
監(jiān)制：中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心

前不久，美國(guó)媒體CNBC報(bào)道了一條讓很多人感到費(fèi)解的消息，稱(chēng)目前全球正在面臨沙子短缺的危機(jī)。

緊接著，CCTV再次報(bào)道了一則新聞，稱(chēng)坐落在沙漠中的阿聯(lián)酋，每年要從國(guó)外進(jìn)口沙子，迪拜每年也要花至少4億美元進(jìn)口沙子。

沙子是真的不夠用了嗎？

沙漠里的沙子那么多，為什么不用呢？

多個(gè)報(bào)道提到，“沙漠的沙子顆粒非常的細(xì)小，在顯微鏡下可以看到，沙子由于風(fēng)蝕形成而非常圓潤(rùn)，不能作為建筑用砂”，這個(gè)表述基本是正確的。

但并不是因?yàn)椤皥A潤(rùn)”不適合用于建筑，而是風(fēng)成砂分選性更高，粒度非常小，以至于很難承擔(dān)建筑中的骨料的作用。一些水成砂的磨圓度可以非常高，但依然可以作為優(yōu)質(zhì)的建筑用砂。

但沙漠中的沙子并非一定不能用于建筑，沙漠地區(qū)一些低矮的建筑，當(dāng)?shù)氐纳匙优浜险惩梁推渌囊恍┏洚?dāng)骨料的成分，依然可以滿足建設(shè)要求。

風(fēng)的吹揚(yáng)讓沙漠中的砂子顆粒更細(xì)

（圖片來(lái)源：Pixabay.com，CC0）

砂石能否用于建筑的決定性條件在于需要具備一定粒度，且分選性不好，參差不齊恰好可以承受多種角度的力，實(shí)現(xiàn)骨料的抗壓和抗剪。

阿聯(lián)酋之所以需要大量進(jìn)口砂石，更確切的是因?yàn)槠浣ㄔO(shè)的建筑物設(shè)計(jì)需求大，需要理化特性更好的砂石骨料。

如何才能成為一粒合格的建筑用砂？

成為合格的建筑用砂的標(biāo)準(zhǔn)并不高，但人類(lèi)使用現(xiàn)代混凝土的歷史僅百余年，但很多建筑物的設(shè)計(jì)使用壽命都要超過(guò)這個(gè)數(shù)。所以，很多建筑材料的問(wèn)題是在幾十年后才發(fā)現(xiàn)的，進(jìn)而對(duì)建筑骨料的認(rèn)識(shí)也一直在發(fā)展變化，要成為優(yōu)質(zhì)建筑砂的要求也越來(lái)越高。

最開(kāi)始的要求僅僅是砂的粒度（細(xì)度模數(shù)）和配比，配合碎石滿足建筑骨架的構(gòu)建。

但后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)，建筑用砂中的含泥量和石粉含量，會(huì)影響粘合劑（主要是水泥）的效用。

隨著建筑設(shè)計(jì)需求的提高，發(fā)現(xiàn)砂子的材質(zhì)（成砂母質(zhì)），自身堅(jiān)固性對(duì)建筑抗壓性有很大的影響。

生產(chǎn)中用到不同粒度的砂石骨料

（圖片來(lái)源：作者拍攝）

在混凝土成型后的若干年后，發(fā)現(xiàn)堿性物質(zhì)與活性成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，會(huì)生成膨脹物質(zhì)(或吸水膨脹物質(zhì))而引起混凝土產(chǎn)生內(nèi)部自膨脹應(yīng)力而開(kāi)裂，這就是混凝土的堿集料反應(yīng)。

沙漠中堿含量高，會(huì)影響建筑使用。這些原因都制約了沙漠的沙子成為優(yōu)質(zhì)建筑用砂，不能滿足一些強(qiáng)度要求稍高的建筑。

我們也不難理解為何擁有堪稱(chēng)藍(lán)星建筑展覽館的迪拜、阿布扎比等城市的阿聯(lián)酋需要舍近求遠(yuǎn)的滿世界進(jìn)口優(yōu)質(zhì)砂石了。

全球砂石資源并不缺，真正危機(jī)的是開(kāi)采方式

如果家里正在裝修或者對(duì)建筑行業(yè)有所了解的話，就會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)下的砂石價(jià)格確實(shí)水漲船高，真的是砂石短缺導(dǎo)致價(jià)格上漲嗎？

首先可以確定的是，我們并不缺少砂石資源，特別是人類(lèi)城市的發(fā)展特點(diǎn)——逐水而居，導(dǎo)致世界上絕大多數(shù)城市都建設(shè)在沖積平原上，既有平整的土地用于耕種和建設(shè)房屋，又可以獲得足夠的水源和便捷的交通，而在這些沖積平原下還有著豐富的砂石資源。

不缺砂石資源，為什么還會(huì)有沙子危機(jī)？

問(wèn)題出在砂石資源開(kāi)采方式上。

天然砂資源作為無(wú)風(fēng)險(xiǎn)礦種，無(wú)論是勘查還是開(kāi)采都非常容易，既不需要高昂的勘查成本，資源稟賦條件幾乎是肉眼可識(shí)，也不需要什么復(fù)雜的開(kāi)采技術(shù)，甚至連礦山開(kāi)采中幾乎非常常規(guī)的炸藥都不需要申請(qǐng)，只需要一臺(tái)鉤機(jī)就可以滿足采掘條件（這也是天然砂盜采嚴(yán)重的重要原因）。

生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單的砂石礦山 （圖片來(lái)源：作者拍攝）

但成也蕭何敗也蕭何，簡(jiǎn)單松散的賦存特點(diǎn)也決定了天然砂必須使用露天開(kāi)采的生產(chǎn)方式，而且開(kāi)采厚度不大，但挖掘面積大，這就造成了極大的生態(tài)成本。

開(kāi)采面巨大的露天砂石礦山 （圖片來(lái)源：作者拍攝）

當(dāng)人民對(duì)生活環(huán)境和生態(tài)安全的需求迫切起來(lái)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和循環(huán)經(jīng)濟(jì)成為最響亮的聲音，這種環(huán)境代價(jià)巨大的天然砂產(chǎn)業(yè)發(fā)展必然受到管控。

新型砂石骨料生產(chǎn)全封閉的車(chē)間，極大的減少的粉塵等環(huán)境影響

（圖片來(lái)源：作者拍攝）

從產(chǎn)業(yè)角度來(lái)看，對(duì)砂石土礦山采減數(shù)減量的管控，從源頭確定了合法開(kāi)采砂石土礦山的數(shù)量和規(guī)模，匹配產(chǎn)能、產(chǎn)量和需求三者的關(guān)系，提高大中型礦山的比例，關(guān)停隨便一挖的小礦山，留存集約化、規(guī)?；拇笾行偷V山。

滿足綠色礦山建設(shè)要求的新型砂石骨料生產(chǎn)基地沙盤(pán)

（圖片來(lái)源：作者拍攝）

在國(guó)土空間管制的角度，隨著新的“國(guó)土空間規(guī)劃體系”建立，生態(tài)保護(hù)紅線、永久基本農(nóng)田和城鎮(zhèn)開(kāi)發(fā)邊界三條管制區(qū)域落地，留給對(duì)環(huán)境影響巨大的礦業(yè)生產(chǎn)的時(shí)間不多了（大霧：空間不多了）。

以遼寧省為例，2018年底出臺(tái)了號(hào)稱(chēng)歷史上最強(qiáng)的《關(guān)于深入貫徹落實(shí)新發(fā)展理念全面實(shí)施非煤礦山綜合治理的意見(jiàn)》（遼委發(fā)〔2018〕49號(hào)）管控政策，砂石土礦山從2018年基期的1200余家，減量至2000年末的300家。

當(dāng)然這也提高了礦山生產(chǎn)的成本和準(zhǔn)入門(mén)檻，但企業(yè)也因此獲取了更高的收益，有能力也有愿望進(jìn)行合理的編寫(xiě)并實(shí)施《礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用方案》和《礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理恢復(fù)方案》，進(jìn)行綠色礦山建設(shè)等高投入，降低生態(tài)和環(huán)境影響的生產(chǎn)工作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了砂石產(chǎn)業(yè)的供給側(cè)調(diào)整。

如此一來(lái)，砂石價(jià)格也出現(xiàn)了迅速上漲，而且引起了一些聲音。但這種上漲是在一個(gè)合理的區(qū)間內(nèi)，而且也是對(duì)生態(tài)影響的合理補(bǔ)償。

未來(lái)獲取砂石資源還有哪些好的途徑？

鑒于新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義可持續(xù)發(fā)展思想和十八大提出的生態(tài)文明建設(shè)，合理控制天然砂開(kāi)采，逐步提升機(jī)制砂石等替代砂源利用比例，優(yōu)化產(chǎn)銷(xiāo)布局，加快構(gòu)建區(qū)域供需平衡、價(jià)格合理、綠色環(huán)保、優(yōu)質(zhì)高效的砂石產(chǎn)業(yè)體系的礦政管理工作勢(shì)在必行。

不同粒度的機(jī)制砂生產(chǎn)車(chē)間 （圖片來(lái)源：作者拍攝）

多部委聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于推進(jìn)機(jī)制砂石行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干意見(jiàn)》，就是在砂石價(jià)格的上漲，市場(chǎng)需求仍然巨大，刺激機(jī)制砂產(chǎn)業(yè)興起的的背景下出臺(tái)的。

正所謂，天然不夠，機(jī)制來(lái)湊，天然砂資源被嚴(yán)格管控，但依然有非常多的具備制砂潛質(zhì)的材料可以開(kāi)發(fā)。

除了大家想到的河道航道疏浚砂、水庫(kù)庫(kù)區(qū)淤積砂，甚至海砂，建筑垃圾、礦山剝離廢石、礦渣和尾礦等砂石資源，在符合安全、生態(tài)環(huán)保要求的前提下也可以實(shí)現(xiàn)“變廢為寶”。

鐵礦山產(chǎn)生過(guò)程中產(chǎn)生的剝離廢石具有巨大潛力 （圖片來(lái)源：作者拍攝）

因?yàn)榫G色文明建設(shè)需求的提升，建筑用砂的要求也越來(lái)越高，出現(xiàn)了生產(chǎn)方式和銷(xiāo)售價(jià)格雙提升。在制砂機(jī)的卷動(dòng)下，砂子也“卷”了起來(lái)！

（ps：對(duì)文中一會(huì)兒“沙子”，一會(huì)兒又用“砂子”是不是挺懵？

通常來(lái)說(shuō)，我們使用沙子作為統(tǒng)稱(chēng)，而使用“砂”則是具有工程意義，意味著對(duì)其粒度是有所要求。）

感謝中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心遼寧總隊(duì)荊博對(duì)文章科學(xué)性的審核。