从填海造陆、兴建住宅到制造晶片，砂子是支撑现代社会运作的重要原料。然而在需求快速攀升下，全球正面临砂石供应短缺与生态破坏的双重危机。当开发、气候调适与生物多样性保护彼此竞逐有限的砂资源，人类又该如何在发展与永续之间取得平衡？
需求暴增超过再生速度 砂荒危机下的生态困境
随处可见的砂砾似乎是再不起眼不过的成分了，但是在全球经济中，采砂其实是一个十分复杂的产业；全球贸易数据库〈经济复杂度观察站〉（OEC）的数据显示，沙子的贸易约占全球的 0.011%，贸易额近 25 亿美元，从填海造陆、基础建筑到精密半导体的制作，全部都缺一不可，而也正是因为其多元性，砂子现在正面临大量盗采、供不应求的危机，这也造成了许多环境问题。
根据联合国环境规划署（UNEP）的研究，砂子在全球被过度开采的天然原物料中排名第二，仅次于水，其开采量在过去 20 年内加了两倍，依照砂子来源和特性，其应用类别包含最大宗的基础建设及建筑、土地开发及防护（填海造陆、海滩养护），至能源转型（再生能源和电子产品），再到工业制造（玻璃、铸造及化学等），然而自然砂形成的时间平均需要耗费 2 亿年，全球年消耗量达 500 亿吨，已远超自然再生速度。
作为地质形成程序的一部分，砂石复原的速度极为缓慢，以人类的时间尺度看来属于不可再生资源，许多离岸的海沙沉积物甚至并不属于现代沉积体系的一部分，因此一旦开采就不会再生，加上水坝等基础设施也会拦截沉积物，下游的自然砂石补给量大幅减少，UNEP 在 2019 年发布的报告就已经发现，对砂子的需求持续增长已导致河流污染和河水泛滥，同时也导致含水层萎缩及干旱加剧。
成也用砂败也用砂 「生砂」、「死砂」难两全
有些人或许会问，沙漠、沙滩的沙子这么多，怎么可能会缺砂呢?要解答这个问题，就必须先将砂子的种类作出区别，也就是并不是所有砂都是「通用」的，我们可以从沙乌地阿拉伯的现况一窥一二。
沙乌地阿拉伯的全国国土大部分为全球最大的流动沙漠鲁卜哈利沙漠（Rub’al Khali）所覆盖，其大部分的建筑工地也都位于这块沙漠周边，如果全部砂子都一样的话，沙国建商根本就不需要从国外进口砂子，不过事实上，从澳洲进口砂子仍属必要，因为沙漠里的砂被风持续吹拂，最后被磨成光滑的近球型颗粒，一旦这些砂子被混入混凝土，会像滚珠轴承一样滑动而非咬合并在成品中产生微小空隙和微弱接缝，加上内含许多氯化物会腐蚀混凝土内部的钢筋，这种砂如果拿来建造花园围墙事小，拿来盖大楼、桥梁完全不可能。
也因为砂子的运用是如此的「专业化」，沙子在「死砂」(指被开采出来作为商品的砂石，为建筑、电子产品及填海造陆工程的基础材料)及「活砂」(指留在自然生态系统中的砂石，虽然其利益长期且难以量化，但对于维持地貌稳定、调节河流流量、保护海岸线和支持生物多样性十分重要)状态下皆有需求，而且两者之间存在竞争，要满足其中一方，另一方就会受到不可避免的削减。
UNEP 报告点名多处开采失衡的案例，如因砂石严重赤字导致河岸坍塌、三角洲沉降和咸水入侵加剧的越南湄公河三角洲，肯亚、迦纳、乌干达、卢安达等地成千上万个分散且非正式手工采砂（ASM）点对河流系统造成了巨大的生态压力，以及圣克里斯多福及尼维斯、牙买加等加勒比海岛屿国家因监管不力，敏感沙滩、近岸地区的开采导致了严重栖地破坏及海洋侵蚀等。
更实际的案例则是，2019 年马尔地夫政府委托一间荷兰公司在首都马列（Malé）附近的古尔希法鲁岛（Gulhifalhu）进行填海造陆，这项 192 公顷的填海工程从马列北部环礁约 13.75 公里处疏浚了多达 2,450 万立方公尺的砂子，这个计划有一半的作业在海洋保护区内进行并因此破坏了 200 公顷的珊瑚礁和潟湖栖息地，导致鱼类、海龟、鸟类、螃蟹和其他物种的关键栖息地丧失，严重影响了该国重要的旅游业；然而另一方面，马国超过 80% 的陆地面积海拔不到一米，如果不加固岛屿就会被气候变迁造成的洪水淹没，无论是否执行工程，似乎都会产生负面的后果。
事实上，目前有超过 7 亿人居住在沿海地区，预计 2050 年这个数字就会超过 10 亿，海砂的需求正在推动疏浚活动的快速扩张，自 2000 年以来人口超过 100 万的沿海城市中，78% 都进行了填海造陆，新增的土地面积达到 25.3 万公顷，且 70% 位于海平面上升的高风险区；然而矛盾的是，沿海开发相关的疏浚活动可能反而会扰乱沉积物的自然流动、加速侵蚀，最后削弱其抵御气候变迁的能力。
从监测到循环经济 永续砂资源管理模式的最佳解
这类疏浚活动的扩张和规模对生物多样性保护构成了日益严峻的挑战，UNEP日内瓦全球资源资讯资料库（GRID-Geneva）因而于 2022 年联合推出的「海洋沙监测」（Marine Sand Watch）计划，这是首个旨在监测海洋砂开采的全球性计划，利用先进的演算法结合船舶自动辨识系统（AIS）来追踪全球大型疏浚船的作业状况。
除了强化监管外，目前砂石使用的「获取、制造、丢弃」模式也应该改变，这种模式使得建筑业成为原材料消耗量最大的行业，由于损坏、遗失、超额订购或沟通不良，运抵建筑工地的建材有高达 10% 至 30% 被浪费，加上由于市场需求变化、所有权变更，建筑物也常过早被拆除而导致大量材料被丢掉，另外，铸造厂中的砂子也只能重复使用数次，每年产生的废砂多达一亿吨。
建筑师、学者兼环保人士布朗（Duncan Baker-Brown）因而在其著作中敦促建筑业应开采「人类圈资源」，而非进一步消耗自然环境。不过即使如此，单靠循环经济仍无法解决日益增长的砂子、替代品的需求，还要从根本上减少砂子的使用量，如寻找合适的替代材料等。
除了建筑业外，人们亦需要一个能帮助揭示采矿活动对采矿地点本身、附近及远处生物多样性造成被忽视、低估的直接及间接影响的框架，用于系统化理解人类与自然环境之间复杂交互作用的「全程耦合」（Metacoupling）框架即提供了一个可以有效解析砂子供应网络的途径，围绕著输送系统（采砂点）、接收系统（消费点，如海滩修复、建筑工地）和溢出系统（受采砂点或砂从输送系统到接收系统的影响区域）等三种由砂资源流动相互关联的系统展开，可以评估人类与自然相互影响的程度。
对砂子日益增长的需求威胁著生物多样性、生态系统服务和沿海韧性，如果没有对供应链进行长期规划、建立有效的治理机制，以及透明的监测，单是设置海洋保护区在阻止和扭转该行业对生物多样性的影响潜力仍然有限。透过全程耦合框架对研究和管理提供综合方法，并进一步评估被忽视和低估的影响，以此在采矿、基础设施建构以及生物多样性保护之内取得平衡，从而确保一个更具韧性和永续性的未来。
参考资料
- 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
※本文转载自台达电子文教基金会低碳生活部落格〈砂子成稀缺资源 发展与永续能两全吗?〉，由《BlueTrend 蓝色脉动》共同企划。
