砂子和礫石是采掘量最大的一類原料，甚至比化石燃料更多。需求大幅增加的原因是城市化和全球人口增長(zhǎng)，尤其是中國(guó)、印度和非洲。全世界每年大約會(huì)使用320-500億噸砂子，主要用來(lái)制造水泥、玻璃和電子產(chǎn)品。這個(gè)用量比自然再生率要高，因此到本世紀(jì)中葉，需求可能會(huì)超過(guò)供給（見(jiàn)圖“全球短缺”），導(dǎo)致這種不可持續(xù)采挖的原因則是無(wú)知和失察。

來(lái)源：Sverdrup, H. U., Koca, D. & Schlyter, P. BioPhys. Econ. Res. Qual. 2, 8 (2017).

砂漠里的砂子太過(guò)光滑，無(wú)法使用。適合工業(yè)用的有棱角的砂子絕大多數(shù)都來(lái)源于河流（占地球面積不到1%）。在河里采挖砂子和礫石對(duì)生態(tài)環(huán)境、基礎(chǔ)設(shè)施和沿河居住的30億人口具有非常長(zhǎng)遠(yuǎn)的影響（見(jiàn)“砂與流”）。例如，中國(guó)珠江因?yàn)椴缮耙呀?jīng)導(dǎo)致河床降低，使得抽取飲用水的難度加大，并加速了河床沖刷，損害了橋梁和河堤。

大多數(shù)砂子貿(mào)易都未記錄在案。例如，2006年到2016年之間，新加坡報(bào)告從柬埔寨進(jìn)口了8千萬(wàn)噸砂子，但柬埔寨確認(rèn)出口的量只有不到4%。大約70個(gè)國(guó)家或地區(qū)都存在大規(guī)模的非法采砂行為。過(guò)去十年來(lái)，印度和肯尼亞等國(guó)家有成百上千的人死于爭(zhēng)砂沖突，其中包括普通民眾、警察和政府官員。

所有這些問(wèn)題在世界自然基金會(huì)（WWF）和聯(lián)合國(guó)環(huán)境署（UNEP）的報(bào)告中都有所強(qiáng)調(diào)，報(bào)告也質(zhì)疑采砂是否具有可持續(xù)性。問(wèn)題的根源在于缺乏足夠的數(shù)據(jù)和政策來(lái)引導(dǎo)人們以合理的速度消耗和采挖砂子。

我們現(xiàn)在呼吁UNEP和世界貿(mào)易組織（WTO）建立并監(jiān)管一個(gè)全球性的砂子監(jiān)控系統(tǒng)。研究人員則需要構(gòu)建一套系統(tǒng)以統(tǒng)計(jì)河流中砂子的生成量和采挖量——包括合法和非法的采挖。他們需要將這個(gè)問(wèn)題的規(guī)模赤裸裸地展現(xiàn)在學(xué)界、大眾和政客面前。此外，各地必須訂立用砂限額和法案，以鼓勵(lì)合理的使用。

當(dāng)前對(duì)全球采砂量的估計(jì)并不可靠，無(wú)疑是過(guò)低了。大多數(shù)關(guān)于河流沉積層的研究都在關(guān)注堤壩是如何阻攔水流的，學(xué)術(shù)界很少關(guān)注商業(yè)采砂。例如，截至2019年初，我們從Web of Science上搜索到443篇關(guān)于采砂的論文，其中只有38篇定量地描述了采砂量。

長(zhǎng)期性、全流域的沉積層監(jiān)控項(xiàng)目也很少。技術(shù)上，想要定量評(píng)估砂子如何移動(dòng)或是沿河流如何沉積是很困難的。此外，很多大河都相當(dāng)偏遠(yuǎn)。公開(kāi)這些數(shù)據(jù)還涉及到政治和工業(yè)上的敏感問(wèn)題，因此讓統(tǒng)計(jì)變得困難。

很多大河會(huì)流經(jīng)多個(gè)國(guó)家，使得統(tǒng)計(jì)和推行國(guó)際政策變得十分困難。例如，湄公河流經(jīng)中國(guó)、緬甸、老撾、泰國(guó)、柬埔寨和越南。

在很多國(guó)家，采砂沒(méi)有法律限制，可能會(huì)受當(dāng)?shù)氐?ldquo;采砂幫”控制。采砂的方式從挖泥船加抽吸泵到空手鏟都有，不分白天黑夜。在需求最高的發(fā)展中國(guó)家，采砂大多是一種規(guī)模小且不規(guī)范的行業(yè)，因此很難監(jiān)管和控制。和淺河灘與漫灘挖出的砂子相比，挖砂船的采掘源更難定位。

國(guó)際砂子貿(mào)易數(shù)據(jù)庫(kù)則過(guò)于簡(jiǎn)陋，無(wú)法判斷可持續(xù)性。例如，聯(lián)合國(guó)的商貿(mào)數(shù)據(jù)庫(kù)僅根據(jù)質(zhì)量和成分，將砂子和礫石的進(jìn)出口量分成一兩種類別。其中沒(méi)有區(qū)分砂子的來(lái)源是有自然補(bǔ)充的主動(dòng)來(lái)源，例如河流和三角洲；還是無(wú)補(bǔ)充的被動(dòng)來(lái)源，例如地質(zhì)沉積層。

從主動(dòng)來(lái)源采挖砂子和礫石會(huì)對(duì)環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)造成很大損害，而從被動(dòng)來(lái)源采砂對(duì)環(huán)境的影響就小一些。例如，在湄公河三角洲，越南政府估計(jì)約有50萬(wàn)人需要從因采砂而塌陷的河岸搬離。在印度北部的恒河，被侵蝕的河岸已經(jīng)破壞了以魚(yú)為食的恒河鱷（Gavialis gangeticus）的繁殖地。這種瀕危物種只剩下大約200只成年野生個(gè)體，分布在印度和尼泊爾的北部。

以下七點(diǎn)對(duì)于采砂的可持續(xù)性至關(guān)重要。

來(lái)源。我們必須尋找并確證可持續(xù)性的砂子來(lái)源——例如格陵蘭因冰蓋減退而補(bǔ)充到海岸線上的砂子。聯(lián)合國(guó)需要訂立類似于可持續(xù)性森林管理的計(jì)劃。我們還要尋找不會(huì)影響河流的新被動(dòng)砂源，這可能會(huì)包括鎖在漫灘中的沉積層；或是沉積在水壩后面的砂子——和采掘下游的砂子相比，這對(duì)生態(tài)的影響可能會(huì)小一些。

替代。地方和國(guó)家政府以及相關(guān)規(guī)劃部門(mén)應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)使用砂子的替代品，例如碎石、工業(yè)礦渣和廢料（包括銅、飛塵和鑄造砂），以及回收塑料。例如，公路、停車場(chǎng)和車道可以將塑料垃圾包裹在瀝青中，以減少瀝青和骨料的用量。

再利用。砂基材料應(yīng)當(dāng)盡可能地回收利用。例如，拆遷時(shí)產(chǎn)生的廢物和混凝土可以壓碎后重新混合到水泥中。瓦礫可以用作地基和公路的骨料，用來(lái)填充孔洞，或是代替礫石用在人行道、花園、隔聲屏或河堤上。應(yīng)當(dāng)立法控制混凝土的處理，或是提供財(cái)政激勵(lì)以回收利用舊的混凝土。

減少需求。減少新建筑物中的混凝土需求量同樣可以減少對(duì)砂子的需求。這可以通過(guò)使用更高效的材料（例如空心的混凝土塊和打印混凝土板）實(shí)現(xiàn)。我們需要制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)材料質(zhì)量加以要求，并通過(guò)法律法規(guī)強(qiáng)制執(zhí)行。

治理。應(yīng)當(dāng)在當(dāng)?shù)乩嫒后w、非政府組織、工業(yè)界、執(zhí)法機(jī)構(gòu)和政府之間建立起國(guó)際或多邊的政策框架，來(lái)規(guī)范并控制砂子的采挖。首先，UNEP和WTO應(yīng)當(dāng)制定全球性的采砂指南，其中應(yīng)當(dāng)指出在哪里采砂是或不是可持續(xù)的。

教育。政府、科學(xué)家和工業(yè)界必須宣傳有關(guān)采砂問(wèn)題的信息，包括涉及社會(huì)平等、包容和性別關(guān)系的問(wèn)題。這些信息必須在各種窗口進(jìn)行宣傳——從學(xué)校到政策建議再到媒體——并且必須同時(shí)宣傳問(wèn)題的解決方式。

監(jiān)測(cè)。一個(gè)全球性的數(shù)據(jù)收集和分享項(xiàng)目至關(guān)重要，它可以定量統(tǒng)計(jì)采砂的地點(diǎn)和規(guī)模，以及全球河砂的自然波動(dòng)。遙感技術(shù)很有潛力。例如，重力回溯及氣候?qū)嶒?yàn)衛(wèi)星（GRACE）可以揭示河口的沉積物流量，以及排入海中的成分。

NASA的“地表水與海洋地形”（Surface Water and Ocean Topography）任務(wù)預(yù)計(jì)于2021年發(fā)射。它將監(jiān)測(cè)寬度超過(guò)100米的大河的流量，其覆蓋規(guī)模是前所未有的。CubeSats和SmallSats這類小型衛(wèi)星也能重復(fù)、廉價(jià)地為監(jiān)控采砂提供高分辨率圖像。例如，歐盟的“原材料與哥白尼地球”觀測(cè)計(jì)劃（RawMatCop；參見(jiàn)go.nature.com/2n2fgvr）就使用了太空成像技術(shù)來(lái)協(xié)助管理資源。

我們還需要可以在地面上驗(yàn)證這些數(shù)據(jù)的工具，包括測(cè)量站、用來(lái)測(cè)量河床形態(tài)和沉積物流量的聲學(xué)技術(shù)、以及空中激光雷達(dá)?，F(xiàn)在，很多船只都會(huì)攜帶聲納或回聲測(cè)深儀，它們可以產(chǎn)生大量關(guān)于河流和河口的地形數(shù)據(jù)——一筆有待開(kāi)發(fā)利用的資源。我們還需要開(kāi)發(fā)更好的數(shù)值模型來(lái)預(yù)測(cè)并評(píng)估沉積物流量的變化。

UNEP和WWF的報(bào)告已經(jīng)在砂子里踏下了一個(gè)重重的腳印。現(xiàn)在，行動(dòng)和法規(guī)必須跟上。