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，尤其是中國、印度和非洲。全世界每年大約會使用320-500億噸砂子，主要用來制造水泥、玻璃和電子產品。這個用量比自然再生率要高，因此到本世紀中葉，需求可能會超過供給（見圖“全球短缺”），導致這種不可持續采挖的原因則是無知和失察。

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

砂漠里的砂子太過光滑，無法使用。適合工業用的有棱角的砂子絕大多數都來源于河流（占地球面積不到1%）。在河里采挖砂子和礫石對生態環境、基礎設施和沿河居住的30億人口具有非常長遠的影響（見“砂與流”）。例如，中國珠江因為采砂已經導致河床降低，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。

大多數砂子貿易都未記錄在案。例如，2006年到2016年之間，新加坡報告從柬埔寨進口了8千萬噸砂子，但柬埔寨確認出口的量只有不到4%。大約70個國家或地區都存在大規模的非法采砂行為。過去十年來，印度和肯尼亞等國家有成百上千的人死于爭砂沖突，其中包括普通民眾、警察和政府官員。

所有這些問題在世界自然基金會（WWF）和聯合國環境署（UNEP）的報告中都有所強調，報告也質疑采砂是否具有可持續性。問題的根源在于缺乏足夠的數據和政策來引導人們以合理的速度消耗和采挖砂子。

我們現在呼吁UNEP和世界貿易組織（WTO）建立并監管一個全球性的砂子監控系統。研究人員則需要構建一套系統以統計河流中砂子的生成量和采挖量——包括合法和非法的采挖。他們需要將這個問題的規模赤裸裸地展現在學界、大眾和政客面前。此外，各地必須訂立用砂限額和法案，以鼓勵合理的使用。

當前對全球采砂量的估計并不可靠，無疑是過低了。大多數關于河流沉積層的研究都在關注堤壩是如何阻攔水流的，學術界很少關注商業采砂。例如，截至2019年初，我們從Web of Science上搜索到443篇關于采砂的論文，其中只有38篇定量地描述了采砂量。

長期性、全流域的沉積層監控項目也很少。技術上，想要定量評估砂子如何移動或是沿河流如何沉積是很困難的。此外，很多大河都相當偏遠。公開這些數據還涉及到政治和工業上的敏感問題，因此讓統計變得困難。

很多大河會流經多個國家，使得統計和推行國際政策變得十分困難。例如，湄公河流經中國、緬甸、老撾、泰國、柬埔寨和越南。

在很多國家，采砂沒有法律限制，可能會受當地的“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。在需求最高的發展中國家，采砂大多是一種規模小且不規范的行業，因此很難監管和控制。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。

國際砂子貿易數據庫則過于簡陋，無法判斷可持續性。例如，聯合國的商貿數據庫僅根據質量和成分，將砂子和礫石的進出口量分成一兩種類別。其中沒有區分砂子的來源是有自然補充的主動來源，例如河流和三角洲；還是無補充的被動來源，例如地質沉積層。

從主動來源采挖砂子和礫石會對環境、社會和經濟造成很大損害，而從被動來源采砂對環境的影響就小一些。例如，在湄公河三角洲，越南政府估計約有50萬人需要從因采砂而塌陷的河岸搬離。在印度北部的恒河，被侵蝕的河岸已經破壞了以魚為食的恒河鱷（Gavialis gangeticus）的繁殖地。這種瀕危物種只剩下大約200只成年野生個體，分布在印度和尼泊爾的北部。

以下七點對于采砂的可持續性至關重要。

來源。我們必須尋找并確證可持續性的砂子來源——例如格陵蘭因冰蓋減退而補充到海岸線上的砂子。聯合國需要訂立類似于可持續性森林管理的計劃。我們還要尋找不會影響河流的新被動砂源，這可能會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，這對生態的影響可能會小一些。

替代。地方和國家政府以及相關規劃部門應當鼓勵使用砂子的替代品，例如碎石、工業礦渣和廢料（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。砂基材料應當盡可能地回收利用。例如，拆遷時產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。應當立法控制混凝土的處理，或是提供財政激勵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砂子的需求。這可以通過使用更高效的材料（例如空心的混凝土塊和打印混凝土板）實現。我們需要制定行業標準，對材料質量加以要求，并通過法律法規強制執行。

治理。應當在當地利益群體、非政府組織、工業界、執法機構和政府之間建立起國際或多邊的政策框架，來規范并控制砂子的采挖。首先，UNEP和WTO應當制定全球性的采砂指南，其中應當指出在哪里采砂是或不是可持續的。

教育。政府、科學家和工業界必須宣傳有關采砂問題的信息，包括涉及社會平等、包容和性別關系的問題。這些信息必須在各種窗口進行宣傳——從學校到政策建議再到媒體——并且必須同時宣傳問題的解決方式。

監測。一個全球性的數據收集和分享項目至關重要，它可以定量統計采砂的地點和規模，以及全球河砂的自然波動。遙感技術很有潛力。例如，重力回溯及氣候實驗衛星（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）任務預計于2021年發射。它將監測寬度超過100米的大河的流量，其覆蓋規模是前所未有的。CubeSats和SmallSats這類小型衛星也能重復、廉價地為監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”觀測計劃（RawMatCop；參見go.nature.com/2n2fgvr）就使用了太空成像技術來協助管理資源。

我們還需要可以在地面上驗證這些數據的工具，包括測量站、用來測量河床形態和沉積物流量的聲學技術、以及空中激光雷達。現在，很多船只都會攜帶聲納或回聲測深儀，它們可以產生大量關于河流和河口的地形數據——一筆有待開發利用的資源。我們還需要開發更好的數值模型來預測并評估沉積物流量的變化。

UNEP和WWF的報告已經在砂子里踏下了一個重重的腳印。現在，行動和法規必須跟上。