您可能没有意识到，但沙子是我们现代世界最必不可少的商品之一。根据联合国环境规划署的数据，沙子和砾石是仅次于水的第二大最常用的自然资源。作为水泥、沥青和玻璃的关键成分，沙子在我们生活的方方面面都扮演着重要角色，从基础设施和道路到我们个人的电子设备。
然而，不同国家的采矿实践和法规各不相同，这使得我们很难更密切地跟踪全球沙子资源。在世界一些地区，沙子已经是监管最少的自然资源之一。如果不以可持续的方式开采和使用，我们将继续危害生态系统，造成污染，甚至迫使成千上万人背井离乡。
日益增长的沙子需求
尽管沙子几乎遍布地球的每一个角落，但并非所有沙子都被以同样的方式使用。从海床和海岸线上开采的沙粒更具棱角，这使得它们在形成混凝土时能很好地粘合。相比之下，加拿大麦吉尔大学地理系助理教授Mette Bendixen博士说，沙漠中的沙粒太圆、太光滑，无法用于建筑行业。与此同时，硅砂——一种二氧化硅含量很高的沙子——被用于高尔夫球场的沙坑、计算机芯片、玻璃、电子设备屏幕甚至太阳能电池板。
随着一个快速城市化世界的居民不断增长，在过去20年里，对沙子的需求翻了三倍。只要想想我们在这段时间里建造的所有基础设施和目睹的巨大的技术进步。“我们的现代环境基本上是由沙子建造的，”Bendixen说。
全球每年消耗的沙子和砾石超过400亿公吨，这已经超过了它们的自然再生率。到2050年，预计将有另外25亿人居住在城市和其他城市地区，这可能会进一步增加全球对沙子的需求。按照我们使用沙子的方式，全球短缺并非遥不可及。Bendixen说，人口越多，我们就需要越多的沙子来建造我们的建筑和基础设施产品，而这正是全球沙子稀缺的主要驱动因素。
虽然沙子可能稀缺，但有些人说世界永远不会真正耗尽这种商品——它只会变得昂贵得多。
德克萨斯大学奥斯汀分校地球物理研究所的Richard T. Buffler博士后研究员Zachary T. Sickmann博士说：“虽然现代世界每年用于建筑的沙子和砾石骨料材料的需求量是所有世界河流每年自然输送到海洋的20到40倍，但地球的自然系统已经生产了数十亿年的沙子和砾石。”“我们有足够的沙子储备可以满足人类文明剩余的建筑需求。那么问题是：代价是多少？”
采砂的环境成本
钢铁是从矿石中提炼出来的，木材是从树木中加工出来的，石油是从地下油井中抽出来的，但大自然为沙子做了大部分的加工和提炼工作。Sickmann说：“只需稍作清洗和尺寸分拣，沙子就可以自然状态下使用。”“提取的货币成本很低。沙子的真正成本在于环境和社会负外部性，这些通常不会被纳入商品的定价中。”
沙子通常形成于侵蚀作用分解地表岩石，然后雨水将沉积物冲刷到河流和溪流中，最终将其带到沿海。Sickmann解释说，将沉积物扩散系统想象成一种传送带。在途中，一些沉积物会从传送带上溢出，而一些则在前往海岸的途中保持运输状态，比如河岸沙洲或海滩。
开采仍然在传送带上的沙子当然有其好处。Sickmann说：“沙子就在地表，通常没有植被，已经清洗干净，并且[它]通常具有良好的粒度分布，适合用于混凝土。”“从单个采矿点的角度来看，它每年都可以补充，并似乎取之不尽。”
然而，这最终可能会破坏整个扩散系统。在A点开采沙子意味着流向下游B点和C点的沙子会减少，如果其他点也被开采，最终将有一天没有沙子供应X、Y和Z点。问题就在这里。
Sickmann说：“这是一个简单的质量平衡方程。”“流动的河水有能力携带一定质量的沙子。如果这些沙子没有从上游来源自然补充，河流就会侵蚀周围的物质来弥补差额，直到无可侵蚀。”因此，过度开采可能会导致河道退化和土地侵蚀，使现有基础设施或自然栖息地受到破坏，即使是那些远离采矿点的地方。
例如，Bendixen说，在中国珠江的采砂活动降低了水位并加剧了河床的冲刷，这使得饮用水的提取更加困难，并损害了沿河的桥梁和堤岸等基础设施。在越南，近50万人被迫搬迁，因为他们的房屋和稻田坍塌进湄公河。
从河床和海岸线上移除沙子还会威胁生物多样性，因为它会破坏繁殖和育雏的栖息地，并降低极端天气事件（如洪水或风暴潮）的防护能力。显然，采砂对环境的负面影响延伸到人类健康和生态系统，带来了巨大的社会和经济危害。
潜在解决方案
作为一种自然资源，沙子必须以可持续的方式开采和使用。然而，价格低廉且没有高昂环境和社会成本的沙子选择却很少。鉴于我们对其的依赖程度，完全停止采矿是不可能的——而且也不是解决方案。为了在不损害环境的情况下满足日益增长的全球需求，密切监测和监管沙子资源是必要的。
Sickmann说：“这个问题的一个显而易见的出路是寻找更可持续的替代品。”“然而，在沙子方面，这说起来容易做起来难。虽然能源行业有很多选择，如太阳能、风能和核能，可以帮助我们摆脱对化石燃料的依赖，但还没有明显的方法可以摆脱对天然沙子的依赖。”
Bendixen和她的同事们建议使用来自格陵兰岛融化的冰盖的沙子来满足全球需求——这发生在气候变化导致的情况下。随着全球变暖的持续，未来几年很可能会有稳定的沙子供应。开发技术以使沙漠沙子变得可用，以及用碎石砂、稻壳灰或回收塑料替代天然沙子是其他可以进一步探索的方案。
还可以实施一种循环经济方法，为使用拆除废料进行建造创造激励措施，因为许多被摧毁建筑物的材料都是可回收的。
Bendixen说：“然而，这里的挑战是，目前没有任何政治或财政激励措施来实际做到这一点。”“这个问题真的没有快速修复或快速解决方案，在我看来，这是我们目前面临的最大的全球性过度挑战之一。”
