《自然》杂志曾经刊登过一篇文章,在文章中列举了一系列数据,目的只有一点,那就是人类对于沙子和砂石的开采速度,已经超过了其自然恢复速度。
目前随着人口增加,对沙子的使用量也在持续的增加,在不久的将来,沙子或将爆发一场比石油枯竭更加严重的危机。
根据联合国一项统计数据表明,全球范围内每年平均开采500亿吨沙子,这些沙子如果聚集在一起,足够围绕赤道修建一条高度27米,宽度27米的围墙。
然而一个让人尴尬的事实,那就是地球上的沙子资源仅为6000亿吨,如果找不到其他解决方法的话,那么以此下去,过10多年时间,那么人类将会面临无沙可用的情况了。
由于沙子在日常生活中非常不起眼,但是其使用却非常广泛,用于建筑、养殖美化、冶炼和玻璃登。
日常生活中,人们也很少去关注沙子的使用情况,实际上,沙子是目前世界上使用第二大的资源,其使用量仅次于水资源。
在很长时间里,人们一直认为沙子如同水一样,是一种可以取之不尽的资源,然而事实上,在地球上可用的沙子数量却非常有限,并且其储量也不多。之所以出现这种情况,主要与沙子形成的过程有关。
沙子是如何形成的?沙子实际上有几种,有河沙、沙漠沙子和海沙,人们经常用到的一种就是河沙。河沙的主要成分就是二氧化硅,是硅在自然界最普遍、最稳定的化合物。
一般来说,河沙的形成需要经历数万年到数十万年的时间。河沙实际上是一种岩石颗粒,它是由自然界中各个过程共同塑造的结果,河沙的形成需要经历几个阶段,其需要自然的力量加持时间共同完成。
首先,地球作为一颗岩石星球,整个地球的主要部分就是各种岩石,当岩石受到各种自然力,例如:风力、水力和温度变化等因素。
所以,当岩石在风蚀和温度变化下,会从岩石上掉落下来,而当岩石所在的区域有河流、湖泊和海洋的时候,就直接掉落在水中。
水流冲刷岩石的表面,并且搬运岩石的碎片,随着时间推移,这些岩石颗粒在水力的作用下,相互之间会发生摩擦和碰撞,岩石会进一步破碎而变成更小的颗粒。
在河流流动的过程中,当水流速度减缓或者是停止时候,沙粒失去了动力,就会堆积在河床或者是河岸上。
而其中一部分随着河流被搬运到下游区域,河流的流速和水量决定了河沙的搬运能力,一般大型的河流不仅可以携带更多的河沙,并且还可以携带颗粒更大的沙粒。
在河流流动的过程中,一旦河流速度减缓或者遇到障碍物,沙子就会被堆积到下游的河床中,形成沙床和沙滩。其中一部分继续随着河流,最终流入大海之中,也就变成了海沙。
在自然力作用和数万年时间加持下,岩石中那些化学性质不稳定的物质,逐渐就被剥离开来,只剩下硬度高,并且化学性质比较稳定的二氧化硅,这也就是为何河沙都是二氧化硅的原因了。
地球上有很多沙漠,为何沙子还不够用?从上面介绍沙子形成的过程中,河沙的形成过程颇为不易,虽然在自然界中,河沙并非那种不可再生能源,但是其形成需要很长的时间。
而以人类目前的使用速度,是远远跟不上沙子形成的速度,所以才会面临着枯竭的风险。
这个时候有人又会说,地球上根本就不差沙子,地球上有着广阔的沙漠,沙子枯竭就是一个伪命题。
实际上,沙漠中的沙子数量虽然多,但并不是人类可用的沙子。以撒哈拉沙漠为例,其面积超过了932万平方公里,撒哈拉中平均沙子的厚度是3.6米。
根据沙子的密度,1立方沙子的重量是1.3-1.6吨,那么就可以计算出,撒哈拉大沙漠中的沙子重量大约是4000万亿吨左右。
如果撒哈拉沙漠中的沙子可以使用的话,那么其沙子可以足够人类使用数百万年了,然而沙漠中的沙子却根本无法使用。
这是因为沙漠中的沙子,颗粒比较小。就用对沙子消耗量比较大的建筑业为例,沙子在混凝土中是充当细骨料,用来填充粗骨料的缝隙,需要承受一定的力度。
所以,对沙子的尺寸有一定的要求,在建筑行业中规定,沙子的直径不能小于1毫米,低于这个直径,那么沙子在混凝土中承受的力就有限了。
然而,沙漠中的沙子一般都是粉尘沙,其直径一般都小于0.25厘米,无法达到建筑业的需求。
另外沙漠中的沙子,其结构也比较特殊,在风力作用下,颗粒相互摩擦碰撞,都是圆形或者是光滑的颗粒。而建筑物所需的沙子,大多是不规则的形状,这有利于混凝土增加足够的摩擦力,而增加混凝土的强度。而沙漠中的沙子由于是圆形的光滑颗粒,无法提供足够的摩擦力。
另外,沙漠中的沙子,由于没有经过雨水的冲洗,其中富含的碱性物质含量比较高,当沙漠中的沙子与其他材料一起使用的时候,则会发生化学反应,不仅降低了建筑物的强度,而且还影响了其质量。
也正是这个原因,中东地区的沙漠中国家,虽然周围都是沙子,但是每年却花费巨资从外面购买沙子。
除了沙漠中的沙子外,还有一种沙子,就是海沙,由于含盐量高,即便经过淡化,也会腐蚀钢筋,导致混凝土脆化,修修路面还可以,但是扛不起建造房子的大梁。
所以,就造成一个尴尬的局面,那就是只能使用河沙,而河流在全球面积中,只占据非常小的占比,这就导致河沙的数量非常稀少,属于稀缺资源。
沙子促进了城市的繁荣联合国规划署的科学家帕斯卡尔·佩杜齐表示,地球的繁荣实际上是建立在沙子之上,然而,它与其他自然资源相比,却没有得到更多的重视,人们都把目光看向了“铜、锂、石油和黄金等之上”。
事实上,人类今天的繁荣,沙子也是有着主要的功劳,城市的建筑都是在沙子的堆积下建造起来的。
欧洲曾经有学者做过统计,建造一座房子,平均需要耗费200吨沙子,而修建1公里高速需要耗费30000吨沙子。在欧洲每个欧洲人平均每人每年消耗掉6吨左右的沙子。
近些年,由于中国发展速度飞快,在发展的过程中,也就消耗了大量的沙子,根据统计,中国每年大约消耗200亿吨沙子,由于国内的沙子资源不够,每年还需要从外面大量进口。
目前,由于沙子资源逐渐枯竭,全球沙子市场的沙子严重短缺,11年价格翻了11倍,这样还是供不应求。
如果继续下去,那么就会出现无沙可用的情况了。好在人类目前的科学技术手段,可以加速河沙的形成过程。
就是利用机器,让数万年,数十万年才形成的沙子,不需要自然力,直接利用机器将其粉碎,达到沙子的使用标准。
并且,如今的一些科学家们,也在研究混凝土的回收利用,那些拆卸的房子中,也富含大量的沙子,科学工作者们把混凝土压碎和提炼,让其成为一种可以循环使用的自然资源。
沙漠沙子就不能用来制玻璃吗,能的话就规定玻璃只能用沙漠沙