摘要：沙子是混凝土、玻璃、道路和许多其他现代便利设施的重要组成部分。对于生活在全球沿海地区的10亿人来说，这些沙粒还可以抵御气候变化引发的强烈风暴和海平面上升。海岸海滩和沙丘就像极端天气的减震器，为滨鸟和海龟等物种提供了繁殖和海鸟养育后代的栖息地。沙子也是土地复垦和

沙子是混凝土、玻璃、道路和许多其他现代便利设施的重要组成部分。对于生活在全球沿海地区的10亿人来说，这些沙粒还可以抵御气候变化引发的强烈风暴和海平面上升。海岸海滩和沙丘就像极端天气的减震器，为滨鸟和海龟等物种提供了繁殖和海鸟养育后代的栖息地。沙子也是土地复垦和海岸防护的关键。

尽管在干旱地区有大量的沙子，但大多数沙子不适合商业用途或建筑。沙漠中的沙子，经过多年的风吹雨打，沙子颗粒光滑，无法与工业应用中的大多数材料结合。相比之下，从河流、湖泊或采石场提取的沙子因其不规则、棱角分明的颗粒特点而备受欢迎。

建筑业需求的增加导致世界某些地区出现沙子短缺，人们将转而将注意力转向来自海洋和沿海环境的沙子，也称为海沙。这反过来又推动了疏浚业的快速增长，然而这往往以牺牲沿海社区和环境健康为代价。

近日斯坦福大学邀请三位研究地球表面、海洋经济和沿海社区的专家，回答有关海洋采砂的后果及其在全球气候变化适应中的作用的问题。三位专家分别为斯坦福大学伍兹环境研究所海洋解决方案中心的Jean-Baptiste Jouffray、海洋解决方案中心首席科学家Colette Wabnitz和地质学家Mathieu Lapôtre。

作为海洋工业化方面的专家，Jouffray曾领导了一个全球研究团队，于2023年撰写报告《海沙：将沙纳入海洋可持续发展议程》（Ocean sand: putting sand on the ocean sustainability agenda），概述了近海和沿海采砂的可持续性和公平性挑战。

海洋解决方案中心首席科学家Colette Wabnitz的研究领域包括社会和生态系统如何应对变化，重点关注小规模渔业、可持续发展和海洋金融。

地质学家Mathieu Lapôtre是斯坦福大学杜尔可持续发展学院地球和行星科学助理教授，研究塑造行星表面的物理和物理过程。最近，他的实验室使用人工智能来识别单个沙粒的形成和运输，这是一种识别非法开采的沙子的潜在工具。

沙子是从哪里来的？

Jouffray：在热带地区，岛屿上的沙子是由造珊瑚礁的生物碳酸钙壳和骨骼分解而产生的；还包括鱼类的帮助，尤其是鹦嘴鱼，它们是岛上沙子的主要生产者，它们消化珊瑚碎片，并在排泄时将其转化为沙质沉积物。

Lapôtre：单个沙粒的粗细从一根人的头发到标准的铅笔芯不等。这使得沙子的大小正好合适，容易被河流和风运输和沉积。沙子在河流中形成沙洲，还可以在沙漠中被风吹动，形成沙丘。在冰川下也会积累沙子。冰川在移动过程中，会磨蚀基岩，将岩石磨碎成沙粒大小的颗粒。

在所有这些过程的作用下，沙子会沿着海滩堆积起来。河流将沙子从高地运送到三角洲，然后借助波浪和风将沙子重新分配到海岸沿线。此外，海岸侵蚀也可以在局部产生沙子，特别是如果形成海岸的岩石是砂岩，而砂岩本身就是古老的沙堆。

沙子在世界各地以及其它行星上呈现出令人惊叹的多样形态和颜色：

在夏威夷岛上的帕帕科莱阿海滩（Papakōlea Beach），游客们会被其独特的深绿色沙子所吸引。夏威夷的火山中含有被称为橄榄石的绿色矿物，随着时间的侵蚀，这种矿物逐渐滋养了岛屿的海滩。

在日本的琉球群岛，一种名为硅藻的微小玻璃状海洋藻类被冲上岸。这些沙子保护海岸线免受侵蚀的沙子。在显微镜下观察时，硅藻看起来像小星星。

在百慕大岛上，一种名为有孔虫的微小海洋生物给沙子染上了粉色。当它们死亡时，其碳酸钙的外壳沉入海底，与白色的石英结合，使海滩看起来像是红色的。

火山玄武岩的侵蚀形成了黑沙。氧化铁通常会浓缩成一层细小的尘埃，覆盖在沙子上，使这颗星球呈现出红色。

采砂对人类和环境有何影响？

Jouffray：挖泥船通过拖曳机械沿海床移动，影响底栖生物栖息地。它们还会产生所谓的浊度羽流，即由将沙子吸入船舱并释放过量海水而形成的巨大沉积物云。这些羽流可以覆盖和扼杀需要阳光才能生存的敏感生态系统，如珊瑚礁或海草床。

Lapôtre：地形、风、水流都决定了沙子的堆积位置。采砂会破坏这种自然平衡，并会产生连锁反应。其中一个例子是在美国路易斯安那州，密西西比河三角洲上游的水坝减少了沉积物向海岸的运输，此外，再加上海平面上升，导致大量土地流失。除了重塑景观外，采砂还会破坏整个生态系统，并释放出被困在相对古老的沉积物中的污染物。

Wabnitz：采砂对环境有重大影响。我在巴巴多斯从事港口扩建项目影响评估时亲眼目睹了这一点。疏浚产生的沙流威胁着附近的一个大珊瑚礁。疏浚产生的沙柱要淹没附近的大型珊瑚礁。为了缓解这种情况，我们挖掘并重新安置了珊瑚。虽然希望部分珊瑚礁系统能够恢复，但完全移植整个生态系统是不可能，这可能会造成重大损失。

然而承担采砂后果的人通常几乎没有机会参与决定是否进行采砂。如果被排除在这些过程之外，附近社区可能会失去他们赖以生存的土地、家园和他们赖以生存的生态系统，这些生态系统包括食物、生计、地方感、文化遗产等等。

沙子是如何与气候变化影响和适应联系起来的？

Jouffray：面对气候变化和海平面上升，沙子对稳定海岸线至关重要。海滩养护和海岸防护已成为常见的气候适应策略。但沙子必须来自某个地方，而这往往以牺牲天然沙地为代价，比如附近的沙丘或屏障岛。在一个地方疏浚通常会加速其他地方的海岸侵蚀。此外，用于补充或“滋养”被侵蚀地区的沙子只是堆积在海滩上，里面没有生命。在重新养护的海滩上筑巢的海龟生活得很差，因为海龟蛋无法在密集的沙粒中呼吸。

Wabnitz：太平洋地区绝大多数人口居住在距离海岸5公里以内的地区，海平面上升对他们构成了重大威胁。不断变化的海平面也改变了是哪些陆地露出水面。尽管小岛屿国家联盟的39位领导人已发表声明，称岛屿国家的边界不能因气候变化导致的海平面上升而重新划定，但因气候变化而失去沙子或岛屿意味着失去家园、生计和文化遗产。

是什么使得沙子难以监管？有哪些选择可以遏制从海洋中挖沙的负面影响？

Jouffray：有人可能会认为，沙子是人类世（Anthropocene）的典型代表，人类世是指人类活动开始对地球产生深刻且前所未有的影响的时期。沙子无处不在，我们做任何事情都需要它。然而，从时间尺度来看，我们开采沙子的速度远远超过了其自然补充的速度，这对人类和环境都造成了严重的影响。

与渔业类似，采砂除了高度工业化的疏浚活动外，还具有独特的小规模或手工作业。对两者进行监管、传播最佳实践标准和遏制非法行为将是至关重要的。政府还可以通过近乎实时地跟踪船只的位置，并使用卫星图像识别浊度羽流或非法活动来监控疏浚活动。

Wabnitz：监管机制必须考虑到受采砂影响的不同实体。这意味着要认识到采砂对环境和人类的影响。有效的监管不仅意味着对大企业进行监管，而且尤其要确保以某种方式依赖于这些沙子系统的小社区在这个过程中有一席之地和有意义的发言权。

在国际层面，关于气候变化造成的损失和损害的赔偿的讨论往往集中在“土地损失”上。但沙子就是土壤的重要组成部分之一，所以沙子需要成为更广泛的损失和损害对话的一部分。

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编译 | Sara
审核 | Daisy
排版 | 绿叶

来源：小刘说科学