随着全球经济社会的发展,特别是基础设施和各种建筑的大量建造,对沙子的需求程度日益提高,以至于现在能够开采到的河沙和海沙数量,远远满足不了使用需要(每年消耗的沙子量达亿吨以上),再加上沙子在自然状态下的形成,需要几百甚至上千年的时间,因此更加剧了沙子短缺问题。而全球沙漠的面积多万平方公里,占陆地总面积的五分之一还多,而沙漠又是由数不胜数的细沙所组成,那么,这些沙子能不能被我们所利用,以此来缓解全球建筑用砂短缺的问题呢?
沙漠中沙子是如何形成的?
目前世界上的沙漠带,主要分布在三个区域,一个是南北回归线附近区域,这里常年受副热带高压控制,以下沉气流为主,不利于降雨的形成,比如撒哈拉大沙漠、澳大利亚沙漠就是这种类型。
第二是处于广阔大陆的腹地区域,这里距离海洋非常远,来自海洋的暖湿气流,很难通过大气环流的方式输送到这里,比如我国的塔克拉玛干沙漠属于这种类型。
还有一种是处于沿海高大山脉的背风坡,来自海洋的水汽,大部分在顺着山脉迎风坡抬升的过程中形成了降雨,而处在背风坡的区域降雨量就非常少,比如南美的阿塔卡马沙漠就属于这个类型。
无论是以上哪种类型的沙漠,干旱少雨是它们的共同特点。由于缺少水源,植被覆盖度非常低,地表直接暴露在阳光之下,加上地表岩石和沙粒的比热容较小,因此昼夜温差很大。在一定程度上,加剧了岩石裂解的速率和程度,有利于较大岩石的碎化。
与此同时,推动沙漠形成还有一个重要原因,那就是大风。在风力的推动下,原本在日晒、温差等作用下发生裂解所形成的较小颗粒,会被吹到其它区域,使得下部的岩石又重新暴露在外,进一步提高了裂解的程度,久而久之,岩石通过风化、日晒等作用所形成的颗粒越来越多,规模越来越广,那些较小的颗粒,也随着风力的输送作用,在周围区域内聚集,慢慢就形成各种各样的沙丘,连接起来后就形成了广袤的沙漠。
沙漠沙子不能被利用的主要原因
第一,沙漠中的沙子不符合建筑使用标准。对于建筑业来说,使用沙子的规格特别是粒径大小,是有明确要求的,一般都是在0.2-2毫米之间,而且在使用过程中,还要根据不同的用途,选择相应的颗粒级配标准。而对于沙漠沙子来说,由于是在长期的风化、日晒等外力作用下,反复裂解、摩擦、碰撞,最后形成的颗粒的直径都非常细小,远低于0.2毫米级别,不符合建筑用砂对颗粒级配的要求,如果强行使用,那么由于沙子的碎裂面不够,无法与水泥有效结合,另外盐碱性也比较大,将直接影响水泥砂浆的强度,从而造成安全隐患。
第二,沙漠中的沙子含有的有害成分较多。像河沙和海沙,在水流的作用下,一些易溶和可溶性的物质,都被冲刷或者溶解到河水中去,沙子的“纯度”很高。但是,沙漠中的沙子并没有这种“水洗”作用,在原地风化过程中,本来岩石中所含有的各种盐类矿物质、硫化物、碱土、云母等物质仍然存在于沙子中,而这些物质,对建筑本身会有不同程度的腐蚀作用,对长期与此接触的人们来说,也会对身体健康产生不利影响。
第三,沙漠中的沙子中含有的泥土等“无效”物质也较多。无论是河沙还是海沙,像黏土这样的土壤成分,也会在不断冲刷过程中随着水流运动而脱离。而沙漠中的沙子,除了含有上述有害成分以外,黏土等土壤成分也较多,这些成分如果应用于建筑行业,那么将降低沙粒与水泥的结合能力,使得粘结和附着能力下降,同时也加大水泥的消耗量,因此在成本提高的同时,安全性也下降,得不偿失。
第四,开采运输的成本巨大。沙漠地区由于气候条件的原因,通常都是位于距离人口聚集区很远的地方,人烟稀少,交通基础设施几乎没有,大型开挖设备很难深入沙漠中进行作业。另外,沙漠地区巨大的温差、缺水、风沙大、车辆维护难等因素,也极大限制了人们在其中进行采挖沙子的行为,费九牛二虎之力或许能勉强开采出些许的沙子,不但不可持续,而且性价比极低,况且采出的沙子还不能直接利用,费那劲干啥呢?
沙漠治理的关键
沙漠是沙尘暴的主要来源,给人们的正常生产生活带来诸多不便,而且随着沙漠的扩张,很多耕地都被侵吞,因此治理沙漠成为保障经济社会顺利发展、维系生态平衡、强化生态环境保护的重要举措。但是,我们应该看到,沙漠作为地球上重要的一种地貌类型和生态系统单元,也并非一无是处,由于沙漠和其它陆地区域、海洋之间容易形成较强的温差和气压差,所以是推动大气流动的重要驱动力,对于地球上的物质循环起着非常重要的作用。
我们现在所治理的沙漠,比如毛乌素沙漠等,其实在历史上基本都是良田,只不过在自然因素和人为破坏的共同作用下,生态系统发生了巨大转变所致。通过在沙漠边缘地区种植适宜的草木,配合以必要的输水工程,来逐步改变区域水汽循环条件,逐步增强保水蓄水能力,最终达到逐渐增加沙漠植被覆盖、防止沙漠扩张的目的。
对于面积非常大的沙漠,比如塔克拉玛干来说,我们治理的重点也是以边缘地带为主,并不能一蹴而就全盘进行整治,从现在看没有能力、也没有必要进行全域治理,控制住沙漠的扩张才是根本,然后在此基础上因地制宜,科学合理增加绿洲的面积,以最小的成本换取最大的生态效益才是良策。