天然砂背后的全球“砂荒”

近段时间，天然砂从公众认知的冷门词汇晋升为引发讨论的热词。那么，天然砂究竟是什么，主要用途是什么？

大家对沙并不陌生，它的本义是细小的石粒，后泛指细碎松散之物，然而此“砂”非彼“沙”。尽管“砂”和“沙”经常被混用，比如，“采沙”和“采砂”，“砂石”和“沙石”，但实际上“砂”的范围较“沙”要小得多，一般仅指特定的沙。在工业领域，砂石被称为细集料，按直径不同可分为粗砂、中砂和细砂，按照来源可以分为天然砂石和人造砂石。

天然砂贵在“天然”二字，它是由长时间的岩石风化自然形成的，是建筑行业的主要材料之一。天然砂按照开采的源头可分为河砂、海砂和山砂。山砂表面粗糙，颗粒多棱角，有机杂质含量也较多，质量较差；海砂表面圆滑，但含盐量较高，对建筑有一定腐蚀作用，脱盐处理会提高成本，效果也并不理想；只有河砂反复经过河水冲刷较为洁净，是上好的建筑材料。

作为一种产量较大的矿产资源，天然砂虽不像其他金属矿藏看上去珍贵和稀有，但我们对它的需求量远高于其他矿产资源，从建筑工业到科技制造都离不开它。同时，天然砂并不是取之不尽用之不竭，尽管自然风化会不断产生天然砂，但恢复周期很长，以现在人类开采的速度已经远超自然恢复的速度。目前，包括中国在内的世界很多国家面临着“砂石荒”的情况。

根据联合国环境规划署2022年发布的最新报告，过去20年，全球砂石资源需求翻了两番，每年开采砂石量重达500亿吨，开采量仅次于水资源，在需求翻番的同时也带动全球砂石价格暴涨。据统计，我国河砂的价格从10年前的每吨15元左右已涨到每吨150元左右，部分地区甚至更高。与此同时，世界各地的非法采砂活动也一直屡禁不止，可能引发各种地质灾害和环境灾害，威胁人类的长久生存与发展。

作为一个拥有14亿人口的大国，中国又处在高速建设发展的阶段，目前不仅是世界上最大的砂石生产国和消费国，同时也是世界砂石业的领跑者。近些年，随着我国环保重视程度的不断提高，天然砂开采的管控力度也在逐年提升。据中国砂石协会编制的《2021年中国砂石行业运行报告》显示，我国砂石工业已全面进入以绿色低碳为标志的高质量发展新阶段。近些年，我国的天然砂出口量已大大减少，取而代之的是生产更多机制砂作为替代型建筑材料，以减少对环境的污染和破坏。机制砂是以矿石、建筑垃圾等为原料，通过机械加工生产出来的砂石，同样可以满足建筑工业的需求，也正在全球呈普及趋势。

天然砂的种类很多，用途也很广泛，但是绝大部分的天然砂都应用在建筑工业领域，一般芯片所用基础材料是单晶硅，只有二氧化硅纯度极高的石英砂才符合制造的标准，这只是天然砂巨大产量中的极少一部分。除此之外，石英砂还可用于玻璃、陶瓷、铸造工业、水污染过滤处理等，同时由于具备良好的耐高温、耐腐蚀等特性，也备受航空航天制造的青睐。

我国幅员辽阔、资源丰富，这是大自然给予的馈赠，但同时我们也要用发展的眼光去看待这些“财富”，开采利用资源的同时要平衡好生态系统，特别是像天然砂这样重要的战略资源，更要规划好，把好“砂”用在刀刃上。

（作者系中国科技馆网络科普部工程师）