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珍稀的沙子

来源:南方都市报     2017年06月04日        版次:RB14    作者:综合

    迪拜的造岛工程需要数亿吨沙子。

    1 .迪拜朱美拉高尔夫庄园“土”球场的白色沙子和“火”球场的棕红色沙子分别从美国和加拿大购买,后者还经过了烘干、染色等程序。

    2 .中央公园一年一度的马展用沙是特制的,先用白云石压碎,还加入纤维等,以保护马匹,同时方便跑和跳。

    3 .伦敦奥运会沙滩排球场的沙子是从加拿大进口的。

    沙子是最平凡、最常见的自然资源之一,但它远比你想像的要稀缺。事实上,它在资源开发榜上位居第二,仅次于水,而且许多用途的沙子已经几不可觅。联合国环境规划署报告指出,沙子的开采远超“自然更新速度”。为了铺设一个球场,有时需要万里运沙,甚至冒险经过战区。

    全球的沙滩排球赛举办者都必须向纳普顿提交一公斤沙子样本用作审核。

    美国一栋普通的联排房屋需要一百多吨沙子、砾石和碎石来打地基,建地下室、车库及车道,如果再加上门前的街道,那么可能得两百多吨。

    饱受风吹的沙粒太圆了,高尔夫球会陷进去。所以迪拜很多高尔夫球场沙坑里用的沙是进口的。

    去年的世界沙滩排球巡回赛最后一站是在多伦多,9月份于安大略湖边举行。附近有宽阔的公共沙滩,但现实中的沙滩没几个符合国际排联的严格要求。于是,赛事赞助方搭起一个临时体育场,从距赛场两个半小时车程的一个采沙场购买了1360吨沙子,整整装了35辆挂车。

    比赛前不久,我去了举办地点,见到了负责球场工程的托德·纳普顿。他是沙子供应商(位于安大略省亨茨威尔的H utchesonSand& M ixes公司)的副总裁,50多岁,头戴白色安全帽。我们穿过大门,走过一片沥青地,抵达球场。从远处看,它们就像两个巨大的平底锅,摊着鸡蛋牛奶面糊。“沙子要能埋到球员的脚踝处。”纳普顿说,并把脚插进去做示范。“不管是晴还是雨,是冷还是热,沙地的感觉都要像小孩子要骑车经过弹子堆的那种爽利。”

    绝不普通的沙子

    对排球运动而言,普通沙子太硬了:球员冲进去,可能会折断手指,崴了脚筋,或受其他冲击伤。在加拿大球员对1996年亚特兰大奥运会的球场进行投诉后,纳普顿帮助制订了沙滩排球场用沙规格。“一开始是个试错的过程。”他说,“后来我们给出了改进方案,现在所用的沙子,不管在五大洲哪个国家,都符合一样的标准。”该标准规定了沙粒的形状、大小、硬度,其中不能有淤泥、粘土、尘土和其他微粒,那样不仅容易粘在一块儿,让球员举步维艰,还会填充细小沙粒之间的空隙,让球场表面更加坚硬。符合规格的沙透水性非常好,根本无法搭城堡。“昨晚这里经历了两次暴风雨,但球场照样可以比赛。”纳普顿说,“你可以拿着消防龙头来浇这些沙子,都不会出现水淹球场的景象。”

    全球的沙滩排球赛举办者都必须向纳普顿提交一公斤沙子样本用作审核(他同时也替国际足联审核沙滩足球的沙子),现在他办公室有数百种样品。H utcheson公司的沙子不怎么出口海外赛事,但举办方拿到合乎规格的沙子后,纳普顿和同事有时过去代为铺设球场。他的安全帽内沿记录他们“参与”过的重大赛事,包括悉尼奥运会、雅典奥运会、北京奥运会、伦敦奥运会。他说,伦敦奥运会的沙子来自萨利郡的R edhill,雅典的沙子则来自比利时。

    公司近年面对的最大挑战是2015年在阿赛拜疆的巴库举行的首届欧洲运动会。巴库位于里海西岸的一个半岛上,本身有沙滩,但那儿的沙子连日光浴都不大够格,更不要说举行排球赛。纳普顿团队在周边地区一通搜索,后来在赛场以西800英里处、土耳其南部努尔山脉一个矿场中发现了理想的沙子,而且存量很大。

    问题是,这个矿场位于叙利亚边境的炮弹射程内。纳普顿本打算分两个车队(每个车队超过250辆卡车),穿过叙利亚中部,经过伊拉克,绕过亚美尼亚,从西北部进入阿塞拜疆,将这些沙子运到赛场。但地缘冲突因素不能不考虑,“一天之中你只有几个钟头可以穿过这些边界地区,而且ISIS还在附近出没,令人不安。”他说。最终,他们采取了另一种方案:将沙子装入1 .5吨规格的大袋,用卡车向西运到土耳其港市伊斯肯德仑,再在那里装船。“我们装了五艘船,分五趟运的。”纳普顿说,“穿过地中海,沿爱琴海向北,再穿过博斯普鲁斯海峡,横越黑海,进入索契。”

    到了索契,这些沙子再坐上火车,穿过俄罗斯和格鲁吉亚,绕过亚美尼亚,横穿阿塞拜疆。“叙利亚难民潮当时已经开始,我们看见人们在逃难。”他说:“但这是第一次欧洲运动会,不能出错。”

    沙子覆盖着地球上那么多地方,万里迢迢穿越国界运沙(哪怕是和平的国界)似乎显得有点极端。但是,沙子不仅仅是沙子。在实业世界,沙子被称为“集料”(又称骨料),该品类包括沙砾、碎石、各种回收材料。自然集料是世界上第二大开采物,仅次于水。但就很多具体用途而言,合适的材料其实相当稀少,难以得到。2014年,联合国环境保护署公布一份报告,题为《沙子,比你想像的更珍稀》,指出因为经济的快速发展,沙子和砾石的开采正以指数级增长。在印度,商用沙非常稀缺,供应市场甚至被“沙子黑帮”把持,犯罪团伙销售非法从河里和其他地方采到的沙子。

    惊人的消耗量

    地质学家描述沙子时,依据的往往不是其构成,而是大小。沙粒直径从0 .0625毫米到2毫米不等,排在沙粒下面的是泥沙,排在上面的是砾石。大部分沙子主要成分是石英,这是二氧化硅最常见的形式,但也有其他类型的沙子。海滩上的沙子通常包括很大比例的贝壳碎片,分解的塑料垃圾碎屑也越来越多;夏威夷著名的黑沙是火山玻璃的风化碎片;新墨西哥白沙公园的沙子主要是石膏。总的来说,沙子几乎都是更大的石头在冰、水、风和时间的作用下,经过了多道循环,逐渐风化解构而成。

    沙子也按形状分类:椭圆形、尖锐的角形、接近光滑的球形,不一而足。沙漠里的沙几乎总是非常圆,因为强风将沙粒撞到一起,力道极大,所有的突起和尖角都会被碰断;河沙的角会明显一些。几年前从美国地质调查局退休的地质学家威廉·H·兰格告诉我:“在河流中,每个沙粒周围都有一层小小的水膜,当它们碰到一起,能量可以把它们分开,但不足以让它们互相摩擦到。”冰川和冰层之间的沙子形状部分取决于它们移动了多远,是跟什么一起运动的。比如H utcheson采石场的沙子是“次棱角形”———沙粒有破碎的表面,但尖角已经部分被磨掉了;边角稍光滑的沙子则属于“次圆形”。

    集料是混凝土和沥青的主要成分(分别占80%和94%),而在用混凝土和沥青修建道路、楼房、停车场、跑道和其他结构时,它也是最基本的基材。美国地质研究所2004年出版的一份报告说,一栋普通的美国联排房屋需要一百多吨沙子、砾石和碎石来打地基,建地下室、车库及车道,如果再加上门前的街道,那么可能得两百多吨。美国州际公路一条车道每英里则需要3.8万吨。

    窗玻璃、玻璃酒杯和手机屏是用熔化的沙子造成;水厂、排污系统和游泳池也用沙子做过滤系统;油气钻机将大量又硬又圆的沙子注入裂开的岩石构造中,以保持裂缝开放,就像把脚挡在门缝那儿,阻止它关上一样;需要刹车时,铁路机车将带角的沙子洒到铁轨上、车轮前面,增加摩擦力;澳大利亚和印度是石榴沙主要出口国,这些石榴沙碾碎之后做成粗糙的材料,用于喷沙打磨和水刀切割机;铸造厂用沙子来做铁螺栓、井盖、发动机组和其他铸金件的模子。

    在一些应用中,自然的集料可由回收材料取代或者补充,但是这种可能性比较有限。减少沙子消耗之所以很难,还有一个原因:很多环保产品和活动与非环保产品、活动一样严重依赖自然集料———太阳能电池板由硅和二氧化硅制成,风力涡轮机由铸沙制成,无人驾驶的电动车也需要道路才能行驶。

    可靠沙源日见稀少

    去年夏天,在康涅狄格州西部一个采石场,我看到了一大堆沙子,它像炉甘石一样呈粉灰色。两个月内,这堆沙将被运到纽约,撒到中央公园的沃尔曼冰场,为一年一度的马展和骑术表演秀作准备(之后再回收运回采石场,存放起来,等下个秋天再用)。该采石场所属建筑公司的副总裁比尔·斯坦利告诉我:“我们定制了一种马用沙,有专利,整个纽约州、落基山脉地区以外都用这种沙。欧洲的人也想要。”

    这种特别的粉灰是染色的结果,其中还加了纤维和其他添加物,造出的材料可以保护大型动物的脚和腿,又足够坚固,能让它们自由地跑和跳(而对排球运动来说,这种沙就太硬了)。

    骑术沙没有单一标准,不同的生产商有不同配方。我见到的这堆沙名为“人工沙”,因为它是用压碎的石子做的———用的是白云石大理岩。这些白云石是StockbridgeForm ation矿脉的一部分,该矿脉从纽约东一直延伸到佛蒙特。“其实它们不能用作建筑石料,因为太多接缝。”斯坦利说,“但可以做出质量非常好的沙子。里面都是碳酸钙和碳酸镁,波特兰水泥(即硅酸盐水泥)化学上跟它有密切联系。我们的产品卖出去,主要用作造景和装饰混凝土。”他开车带我沿着一条小路,到达一个可以俯瞰主要矿坑的地点。“开发这个矿坑是为了采沙,”他说,“沙子是很让人操心的,你得保证自己长期拥有可靠的采沙源。”有很多年,斯坦利的公司是从斯坦顿岛南端一个疏浚工程那里购买大量高质量沙子,但该采沙场2015年关闭,原因是担心挖沙对海床造成环境危害。

    一位工程师告诉我,对普通建筑工程来说,所用沙石的运输距离超过60英里就不再合算,所以建筑商一般在这个半径之内解决问题,哪怕这意味着要接受不理想的材料。要知道,在一些地方,并不存在可用的替代品。比如美国佛罗里达州有大片石灰岩构造,但这些石头大多太软,不适用于建筑。“整个墨西哥湾沿岸都渴求集料。”地质学家兰格说,“他们从墨西哥进口石灰岩,从尤卡坦半岛的采石场横穿加勒比海运过来。”

    即使是这种石头,对某些用途来说也不合适。“墨西哥的石头可以修建大部分道路。”兰格说,“但它没有多少抗滑能力。为了防滑性,必须使用花岗岩,从加拿大新斯科舍的采石场,沿着东海岸运过来,或者从美国一些内地矿场,比如佐治亚州,用火车运过来。”1990年代修建丹佛国际机场时,当地采石场沙石生产速度不够快,只能大量从怀俄明州补货———那里主要生产为铁路而备的碎石道碴———从采石场到机场工地形成了一道不停息的运输线。

    沙子、砾石和石头的储藏或许随处可见,但很多无法开采,因为上面有房子、商场,或处于保护区域内。至少在美国,新的采沙场越来越难得到批准:人们不想住在又大又吵的矿坑附近,虽然他们自己的生活就建立在这些大坑的产品之上。而替代品的缺乏让既有矿坑变得越来越有价值。我去参观的康涅狄格采石场是斯坦利所在公司拥有的数个采石场之一,和很多采石场一样,它今天之所以还能正常运营,只是因为现在的监管规则生效之前,它就已经存在。斯坦利带我看了一条老矿道,它藏在灌木丛下面,几不可见。19世纪,矿工就是通过这条隧道,将石头从位于山体另一面的老矿坑拖出来(那时的主要产品是石灰。硅酸盐水泥发明前,人们用石灰制作沙浆)。数年前老矿坑废弃,现在杂草丛生,“看上去就像侏罗纪公园。”斯坦利说。公司正计划在那个区域附近重新开挖,但工程开始之前,有一件重要的事得做:将老矿道中栖息的一大群蝙蝠迁移到类似岩洞的冬眠场所。公司要在州能源与环境保护署的指引下,在矿山另外一处地方建好这个“岩洞”。

    沙漠国家用沙难

    十年前,我在迪拜过了一周,当时它是世界上发展最快的城市之一。到处都能看见起重机和外来劳工,工地整晚都在开工。政府急于拓宽道路,缓解交通堵塞,结果路上堵得更加严重。汽车和卡车的尾气,加上从阿拉伯沙漠吹来的尘土、波斯湾吹来的潮湿空气,形成一道颜色阴郁的厚重迷雾,让呼吸变得很不舒服,而可怕的热浪又放大了这种效果。

    一天,我跟一个澳大利亚人去打高尔夫。他为一个大地产商工作。这个高尔夫球场跟迪拜本身一样,是在一无所有的沙漠上建起来的。我说,在这样一个令人生畏的环境中建出平坦的球道和绿地肯定非常困难。“不,”澳大利亚人说,“很容易,因为你可以把沙子塑造成任何想要的形状。”但矛盾的是,最困难的部分是建造球场里的沙坑:沙漠地形会制造出讨厌的“沙陷阱”———饱受风吹的沙粒太圆了,高尔夫球会陷进去。所以迪拜很多高尔夫球场沙坑里用的沙是进口的。位于迪拜郊外的朱美拉高尔夫庄园就在沙漠附近,有两个球场一名为“火”,一名为“土”,是格雷格·诺曼设计的。“土”球场用的沙子是白色,是高尔夫球沙里最贵的那种,从美国北卡罗来纳州一个生产商那里买来:“火”球场的沙子是棕红色,更像路对面的沙漠的颜色,系从H utcheson购得。在安大略的采石场开采出来后,生产商还对它进行了仔细筛选,好比排球场的沙更加坚硬,然后烘干、染色,才装上船。

    对迪拜的地产商来说,更不幸的是,沙漠的沙也不适用于建筑。事实上,它几乎不适用于任何人类用途。这种沙粒没有水泥和沥青用沙需要的足够碎裂面,对于水过滤系统来说又太小太圆。作为世界最高建筑,迪拜的哈利法塔使用的高密度混凝土是用澳大利亚进口的沙子制成。兰格告诉我,其他沙漠国家也面临类似的沙子短缺危机。“毛里塔尼亚正在发展经济,想追上世界的脚步。”他说,“他们那里到处是沙,但哪怕用来建高速公路都不够好。”在孟加拉,石头极度稀缺,建筑商一般只能用碎砖来造水泥。

    我到迪拜时,在来自全球的富人买家的助推下,当地房地产正发展得如火如荼,价格高得令人咋舌,于是当地政府决定建更多房子。从我所住酒店的高层看下去,能发现两个巨大的海上造地项目:“棕榈岛”和“世界”。两个都是人工群岛,从空中看,棕榈岛像一棵枝叶纷披的棕榈树,或者一只三叶虫的化石。“世界”由300个小岛组成,聚成一簇,整体造型应是地球的缩影。造出这么多的人工岛需要大量石块,都是进口;还有数亿吨沙子,由外国承包商从海湾底下挖出来堆成小山。联合国一份报告说,挖沙工程“耗尽了迪拜所有的海沙资源”,也造成了巨大的环境危害。海床挖沙等于是在海底造就了一场场令生物窒息的沙尘暴,杀死生物体,破坏珊瑚礁和其他栖息地,改变水循环模式。2011年,一位研究迪拜项目的英国科学家告诉《自然》杂志:“所有生态轨迹都呈下行趋势。”

    后来,由于全球经济衰退,迪拜的造岛运动深受影响。“棕榈岛”幸存下来,现在它那些修长的“枝叶”———大约100码宽,边缘是窄窄的人造沙滩———都排列着两行别墅,每栋售价数百万美元,另有酒店、俱乐部和商场。“世界”仍未开发,基本已告废弃,另外两个扩大版的“棕榈岛”处境类似,看样子不会在上面建造什么了。如果有建筑工程在其他地方复兴,它们或许可以作为集料场,提供原材料,只是成本很高———海沙虽然可以用来做混凝土,但要经过充分的漂洗,去掉所有盐分和其他不合适的物质。

    疯狂的沙洲豪宅

    2012年10月29日,美国东北部迎来最具破坏力的飓风“桑迪”。飓风登陆地点是新泽西的布里根泰恩,大西洋城北边的小镇,位于一个堰洲岛上。大水淹到了纽约的街道、地铁和建筑,风暴导致断电,在十来个州造成650多亿美元的损失,布里根泰恩和新泽西的罗卡韦等地遭受的破坏尤其严重。

    “桑迪”袭击两年后,我去了布里根泰恩,看到被毁的房子正等待修复。这些房子建在抬高的混凝土地基上,本希望能够抵御风暴和大水,其中一个看上去就像小孩玩的娃娃房,因为外墙被掀掉了,露出了内部。

    布里根泰恩所在的堰洲岛是一个半连续沙堆链的一部分,离岸不太远。西卡罗莱纳大学地质学教授罗伯特·杨告诉我:“人们一开始在这安家落户时,没人把房子建在堰洲上,因为风暴太多,堰洲不是宜居之地。”然而今天,很多堰洲建满房子,而其中最贵、最大的往往是最受暴风威胁的,因为它们有最好的海景。

    这里的地产之所以迅速发展,是因为宽松的用地政策、较低的洪水保险费、人类不屈不挠的意志,更主要的,是因为美国国会在灾难发生时乐意支付大部分成本。“政府一遍又一遍往里扔钱。”杨说,“有人会说:天哪,人们一定是疯了,才会在风暴反复来袭之后,一遍又一遍重建道路和房子。我的回答是:不,他们作出了非常理性的经济决定。最疯的是我们,因为是我们付的钱。”

    作为对“桑迪”的回应,2013年美国国会通过《救灾拨款法案》,亦称《桑迪飓风补充法案》,拨出490多亿美元进行一系列救灾活动,其中50多亿是给美国陆军工程兵团,该兵团用这笔钱从海底挖沙,堆在海滨豪宅和大海之间,作为保护。

    G reat LakesD redge&D ock是美国最大疏浚公司,也是兵团很多项目的承包商。该公司一名高管说,“桑迪”来袭一周后,他们便开始修复一个离布里根泰恩大约70英里的沙滩。“这都是预先订好的合同,”他说,“从那之后,我们就没有离开过新泽西。”

    去年10月,我到了长滩岛,去看该公司正在进行的修复工程。长滩岛在布里根泰恩以北,也是个住房密集的堰洲。岛长20多英里,宽度大多不超过两三个街区。工人正在岛北端小镇哈维锡达一个沙滩工作。两艘船正在作业,一个位于三英里外的联邦水域,一个在近处。远的那艘船从50英尺深的海床挖沙,装满之后,就跟近的这艘交换位置———后者已经将自己之前挖的沙泵入一条埋在水底、沿着沙滩铺设的钢管。

    十来头鼠海豚从海岸和近的那艘船之间游过。沙滩上,一股由沙和海水组成的深色水流从钢管开放的一端喷出,经过一个笼子般的筛子,过滤掉不宜用的材料,包括未爆的炮弹,那是美军二战末期投到海里的。几十只海鸥在泥浆里翻找食物,开着推土机和斗式装载机的工人将倒出的沙堆到我站的沙丘旁。这个沙丘高于水面20多英尺,看上去更像一道堤岸,而非海滨美景。其断面为梯形,像是一道长长的沙质面包,沿着小岛摆开,海草的幼枝从沙丘顶上冒出来,排列整齐。一些业主抱怨这些沙丘阻碍了他们观赏海景的视野,从我所住的海滨汽车旅馆一楼看出去,的确如此。

    近海掘沙危害环境

    一位和我一样看着这热火朝天场景的女士说,她在房子就在海边。和其他房子一样,它像是建在一捆埋好的电线杆子上:地基用木板桩建成,以便让风暴带来的大水从居住空间下面通过。她说沙滩上的重型机械让她整个房子都在摇动,因为震动破坏了木板桩与沙子之间的粘附力,造成所谓的“液化效果”。不过她说,这倒是不怎么让她困扰,“洗衣机转起来时,我的房子也会摇。”

    罗伯特·杨告诉我,在堰洲岛的自然状态下,风暴不是一个问题,因为在风暴中,沙滩不会消失,它只会向内陆移动———风暴把沙滩最前沿的沙子吹起来,吹到后面,岛的后部随之增大。因此,堰洲是一个动态结构,它们实际上需要风暴,因为岛上土生动物和植物已经适应了这种状态。“只有当人们想把动态地质构造打造成永久性家园时,问题才开始出现。建造房屋的同时建起人造沙丘来保护它们,实际上是加重了问题,因为房屋的存在,人造沙丘变成必需物,而沙丘的存在又让造房显得理性。就像迪拜一样,在这个过程中,受害最深的是海床。近海挖沙实际上是”水下露天采矿“,会直接杀害在海床上居住或进食的生物,包括海龟。它会扬起细微沙粒构成的尘暴,堵塞鱼鳃,令它们窒息。杨说,近海挖沙影响有多大,至今还难以测量,因为取沙的地方往往难以监控。”它们深入水底,离岸有三英里多。“他说,”一周派研究生去一次,不足以了解情况。“不过,要确定挖沙的负面效应很容易:看看那些享用大餐的海鸥就知道了。

    那天晚上,我又回到了沙丘那里观看。疏浚公司仍在挑灯夜战———这项工程向来是一周7天、一天24小时、全年无休地进行着,因为设备、人工成本高昂,闲置就是浪费。而且这项工作是无止境的,因为人工沙丘不会永远待在那里,大浪来时,会卷走一些沙,需要补充。兵团希望用大约5年时间建好整个防波系统,完成长滩岛的工程后,他们会继续向南推进,一直到达特拉华州。然后再返头向北,重复这项工程。然后再重复,直至钱财耗尽,或者海水升得太高,无法被沙挡住。

    原载:《纽约客》

    编译:D aw n

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