從填海造陸、興建住宅到製造晶片，砂子是支撐現代社會運作的重要原料。然而在需求快速攀升下，全球正面臨砂石供應短缺與生態破壞的雙重危機。當開發、氣候調適與生物多樣性保護彼此競逐有限的砂資源，人類又該如何在發展與永續之間取得平衡？
需求暴增超過再生速度 砂荒危機下的生態困境
隨處可見的砂礫似乎是再不起眼不過的成分了，但是在全球經濟中，採砂其實是一個十分複雜的產業；全球貿易數據庫〈經濟複雜度觀察站〉（OEC）的數據顯示，沙子的貿易約占全球的 0.011%，貿易額近 25 億美元，從填海造陸、基礎建築到精密半導體的製作，全部都缺一不可，而也正是因為其多元性，砂子現在正面臨大量盜採、供不應求的危機，這也造成了許多環境問題。
根據聯合國環境規劃署（UNEP）的研究，砂子在全球被過度開採的天然原物料中排名第二，僅次於水，其開採量在過去 20 年內加了兩倍，依照砂子來源和特性，其應用類別包含最大宗的基礎建設及建築、土地開發及防護（填海造陸、海灘養護），至能源轉型（再生能源和電子產品），再到工業製造（玻璃、鑄造及化學等），然而自然砂形成的時間平均需要耗費 2 億年，全球年消耗量達 500 億噸，已遠超自然再生速度。
作為地質形成程序的一部分，砂石復原的速度極為緩慢，以人類的時間尺度看來屬於不可再生資源，許多離岸的海沙沉積物甚至並不屬於現代沉積體系的一部分，因此一旦開採就不會再生，加上水壩等基礎設施也會攔截沉積物，下游的自然砂石補給量大幅減少，UNEP 在 2019 年發布的報告就已經發現，對砂子的需求持續增長已導致河流汙染和河水氾濫，同時也導致含水層萎縮及乾旱加劇。
成也用砂敗也用砂 「生砂」、「死砂」難兩全
有些人或許會問，沙漠、沙灘的沙子這麼多，怎麼可能會缺砂呢?要解答這個問題，就必須先將砂子的種類作出區別，也就是並不是所有砂都是「通用」的，我們可以從沙烏地阿拉伯的現況一窺一二。
沙烏地阿拉伯的全國國土大部分為全球最大的流動沙漠魯卜哈利沙漠（Rub’al Khali）所覆蓋，其大部分的建築工地也都位於這塊沙漠周邊，如果全部砂子都一樣的話，沙國建商根本就不需要從國外進口砂子，不過事實上，從澳洲進口砂子仍屬必要，因為沙漠裡的砂被風持續吹拂，最後被磨成光滑的近球型顆粒，一旦這些砂子被混入混凝土，會像滾珠軸承一樣滑動而非咬合並在成品中產生微小空隙和微弱接縫，加上內含許多氯化物會腐蝕混凝土內部的鋼筋，這種砂如果拿來建造花園圍牆事小，拿來蓋大樓、橋梁完全不可能。
也因為砂子的運用是如此的「專業化」，沙子在「死砂」(指被開採出來作為商品的砂石，為建築、電子產品及填海造陸工程的基礎材料)及「活砂」(指留在自然生態系統中的砂石，雖然其利益長期且難以量化，但對於維持地貌穩定、調節河流流量、保護海岸線和支持生物多樣性十分重要)狀態下皆有需求，而且兩者之間存在競爭，要滿足其中一方，另一方就會受到不可避免的削減。
UNEP 報告點名多處開採失衡的案例，如因砂石嚴重赤字導致河岸坍塌、三角洲沉降和鹹水入侵加劇的越南湄公河三角洲，肯亞、迦納、烏干達、盧安達等地成千上萬個分散且非正式手工採砂（ASM）點對河流系統造成了巨大的生態壓力，以及聖克里斯多福及尼維斯、牙買加等加勒比海島嶼國家因監管不力，敏感沙灘、近岸地區的開採導致了嚴重棲地破壞及海洋侵蝕等。
更實際的案例則是，2019 年馬爾地夫政府委託一間荷蘭公司在首都馬列（Malé）附近的古爾希法魯島（Gulhifalhu）進行填海造陸，這項 192 公頃的填海工程從馬列北部環礁約 13.75 公里處疏浚了多達 2,450 萬立方公尺的砂子，這個計畫有一半的作業在海洋保護區內進行並因此破壞了 200 公頃的珊瑚礁和潟湖棲息地，導致魚類、海龜、鳥類、螃蟹和其他物種的關鍵棲息地喪失，嚴重影響了該國重要的旅遊業；然而另一方面，馬國超過 80% 的陸地面積海拔不到一米，如果不加固島嶼就會被氣候變遷造成的洪水淹沒，無論是否執行工程，似乎都會產生負面的後果。
事實上，目前有超過 7 億人居住在沿海地區，預計 2050 年這個數字就會超過 10 億，海砂的需求正在推動疏浚活動的快速擴張，自 2000 年以來人口超過 100 萬的沿海城市中，78% 都進行了填海造陸，新增的土地面積達到 25.3 萬公頃，且 70% 位於海平面上升的高風險區；然而矛盾的是，沿海開發相關的疏浚活動可能反而會擾亂沉積物的自然流動、加速侵蝕，最後削弱其抵禦氣候變遷的能力。
從監測到循環經濟 永續砂資源管理模式的最佳解
這類疏浚活動的擴張和規模對生物多樣性保護構成了日益嚴峻的挑戰，UNEP日內瓦全球資源資訊資料庫（GRID-Geneva）因而於 2022 年聯合推出的「海洋沙監測」（Marine Sand Watch）計畫，這是首個旨在監測海洋砂開採的全球性計畫，利用先進的演算法結合船舶自動辨識系統（AIS）來追蹤全球大型疏浚船的作業狀況。
除了強化監管外，目前砂石使用的「獲取、製造、丟棄」模式也應該改變，這種模式使得建築業成為原材料消耗量最大的行業，由於損壞、遺失、超額訂購或溝通不良，運抵建築工地的建材有高達 10% 至 30% 被浪費，加上由於市場需求變化、所有權變更，建築物也常過早被拆除而導致大量材料被丟掉，另外，鑄造廠中的砂子也只能重複使用數次，每年產生的廢砂多達一億噸。
建築師、學者兼環保人士布朗（Duncan Baker-Brown）因而在其著作中敦促建築業應開採「人類圈資源」，而非進一步消耗自然環境。不過即使如此，單靠循環經濟仍無法解決日益增長的砂子、替代品的需求，還要從根本上減少砂子的使用量，如尋找合適的替代材料等。
除了建築業外，人們亦需要一個能幫助揭示採礦活動對採礦地點本身、附近及遠處生物多樣性造成被忽視、低估的直接及間接影響的框架，用於系統化理解人類與自然環境之間複雜交互作用的「全程耦合」（Metacoupling）框架即提供了一個可以有效解析砂子供應網絡的途徑，圍繞著輸送系統（採砂點）、接收系統（消費點，如海灘修復、建築工地）和溢出系統（受採砂點或砂從輸送系統到接收系統的影響區域）等三種由砂資源流動相互關聯的系統展開，可以評估人類與自然相互影響的程度。
對砂子日益增長的需求威脅著生物多樣性、生態系統服務和沿海韌性，如果沒有對供應鏈進行長期規劃、建立有效的治理機制，以及透明的監測，單是設置海洋保護區在阻止和扭轉該行業對生物多樣性的影響潛力仍然有限。透過全程耦合框架對研究和管理提供綜合方法，並進一步評估被忽視和低估的影響，以此在採礦、基礎設施建構以及生物多樣性保護之內取得平衡，從而確保一個更具韌性和永續性的未來。
參考資料
- ScienceDirect, Rethinking sand circularity through sufficiency
- ScienceDirect, Reducing sand mining’s growing toll on marine biodiversity
- UNEP, Sand and sustainability: An essential resource for nature and development
- UNEP, Sand and sustainability: 10 strategic recommendations to avert a crisis
- UNEP, The problem with our dwindling sand reserves
- Autonocion, Saudi Arabia sits on the largest sand sea on Earth, a desert the size of France, and still imports sand from Australia to build its towers. The reason is in the shape of every single grain.
- The Guardian, The global sand crisis: it’s being used up faster than it can be replaced
- Stockholm Resilience Centre, How sand mining threatens our planet—and what we can do about it
- OEC, Sand
- Jan De Nul, Sand and sustainability
- ResearchGate, Sand geographies: Disentangling the material foundations of the built environment
※本文轉載自台達電子文教基金會低碳生活部落格〈砂子成稀缺資源 發展與永續能兩全嗎?〉，由《BlueTrend 藍色脈動》共同企劃。
