珍稀的沙子

絕不普通的沙子

全球的沙灘排球賽舉辦者都必須向納普頓提交一公斤沙子樣本用作審核。

美國一棟普通的聯排房屋需要100多噸沙子、礫石和碎石來打地基，建地下室、車庫及車道，如果再加上門前的街道，那么可能得200多噸。

飽受風吹的沙粒太圓了，高爾夫球會陷進去。所以迪拜很多高爾夫球場沙坑里用的沙是進口的。

去年的世界沙灘排球巡回賽最后一站是在多倫多，9月份于安大略湖邊舉行。附近有寬闊的公共沙灘，但現實中的沙灘沒幾個符合國際排聯的嚴格要求。于是，賽事贊助方搭起一個臨時體育場，從距賽場兩個半小時車程的一個采沙場購買了1360噸沙子，整整裝了35輛掛車。

比賽前不久，我去了舉辦地點，見到了負責球場工程的托德·納普頓。他是沙子供應商（位于安大略省亨茨威爾的Hutcheson Sand&Mixes公司）的副總裁，50多歲，頭戴白色安全帽。我們穿過大門，走過一片瀝青地，抵達球場。從遠處看，它們就像兩個巨大的平底鍋，攤著雞蛋牛奶面糊。“沙子要能埋到球員的腳踝處。”納普頓說，并把腳插進去做示范。“不管是晴還是雨，是冷還是熱，沙地的感覺都要像小孩子要騎車經過彈子堆的那種爽利。”

對排球運動而言，普通沙子太硬了：球員沖進去，可能會折斷手指，崴了腳筋，或受其他沖擊傷。在加拿大球員對1996年亞特蘭大奧運會的球場進行投訴后，納普頓幫助制定了沙灘排球場用沙規格。“一開始是個試錯的過程。”他說，“后來我們給出了改進方案，現在所用的沙子，不管在五大洲哪個國家，都符合一樣的標準。”該標準規定了沙粒的形狀、大小、硬度，其中不能有淤泥、黏土、塵土和其他微粒，那樣不僅容易粘在一塊兒，讓球員舉步維艱，還會填充細小沙粒之間的空隙，讓球場表面更加堅硬。符合規格的沙透水性非常好，根本無法搭城堡。“昨晚這里經歷了兩次暴風雨，但球場照樣可以比賽。”納普頓說，“你可以拿著消防龍頭來澆這些沙子，都不會出現水淹球場的景象。”

全球的沙灘排球賽舉辦者都必須向納普頓提交一公斤沙子樣本用作審核（他同時也替國際足聯審核沙灘足球的沙子），現在他辦公室有數百種樣品。Hutcheson公司的沙子不怎么出口海外賽事，但舉辦方拿到合乎規格的沙子后，納普頓和同事有時過去代為鋪設球場。他的安全帽內檐記錄他們“參與”過的重大賽事，包括悉尼奧運會、雅典奧運會、北京奧運會、倫敦奧運會。他說，倫敦奧運會的沙子來自薩利郡的Redhill，雅典的沙子則來自比利時。

公司近年面對的最大挑戰是2015年在阿賽拜疆的巴庫舉行的首屆歐洲運動會。巴庫位于里海西岸的一個半島上，本身有沙灘，但那兒的沙子連日光浴都不大夠格，更不要說舉行排球賽。納普頓團隊在周邊地區一通搜索，后來在賽場以西800英里處、土耳其南部努爾山脈一個礦場中發現了理想的沙子，而且存量很大。

問題是，這個礦場位于敘利亞邊境的炮彈射程內。納普頓本打算分兩個車隊（每個車隊超過250輛卡車），穿過敘利亞中部，經過伊拉克，繞過亞美尼亞，從西北部進入阿塞拜疆，將這些沙子運到賽場。但地緣沖突因素不能不考慮，“一天之中你只有幾個鐘頭可以穿過這些邊界地區，而且ISIS還在附近出沒，令人不安。”他說。最終，他們采取了另一種方案：將沙子裝入1.5噸規格的大袋，用卡車向西運到土耳其港市伊斯肯德侖，再在那里裝船。“我們裝了五艘船，分五趟運的。”納普頓說，“穿過地中海，沿愛琴海向北，再穿過博斯普魯斯海峽，橫越黑海，進入索契。”

到了索契，這些沙子再坐上火車，穿過俄羅斯和格魯吉亞，繞過亞美尼亞，橫穿阿塞拜疆。“敘利亞難民潮當時已經開始，我們看見人們在逃難。”他說，“但這是第一次歐洲運動會，不能出錯。”

沙子覆蓋著地球上那么多地方，萬里迢迢穿越國界運沙（哪怕是和平的國界）似乎顯得有點極端。但是，沙子不僅僅是沙子。在實業世界，沙子被稱為“集料”（又稱骨料），該品類包括沙礫、碎石、各種回收材料。自然集料是世界上第二大開采物，僅次于水。但就很多具體用途而言，合適的材料其實相當稀少，難以得到。2014年，聯合國環境保護署公布一份報告，題為《沙子，比你想像的更珍稀》，指出因為經濟的快速發展，沙子和礫石的開采正以指數級增長。在印度，商用沙非常稀缺，供應市場甚至被“沙子黑幫”把持，犯罪團伙銷售非法從河里和其他地方采到的沙子。

驚人的消耗量

地質學家描述沙子時，依據的往往不是其構成，而是大小。沙粒直徑從0.0625毫米到2毫米不等，排在沙粒下面的是泥沙，排在上面的是礫石。大部分沙子主要成分是石英，這是二氧化硅最常見的形式，但也有其他類型的沙子。海灘上的沙子通常包括很大比例的貝殼碎片，分解的塑料垃圾碎屑也越來越多；夏威夷著名的黑沙是火山玻璃的風化碎片；新墨西哥白沙公園的沙子主要是石膏。總的來說，沙子幾乎都是更大的石頭在冰、水、風和時間的作用下，經過了多道循環，逐漸風化解構而成。

沙子也按形狀分類：橢圓形、尖銳的角形、接近光滑的球形，不一而足。沙漠里的沙幾乎總是非常圓，因為強風將沙粒撞到一起，力道極大，所有的突起和尖角都會被碰斷；河沙的角會明顯一些。幾年前從美國地質調查局退休的地質學家威廉·H·蘭格告訴我：“在河流中，每個沙粒周圍都有一層小小的水膜，當它們碰到一起，能量可以把它們分開，但不足以讓它們互相摩擦到。”冰川和冰層之間的沙子形狀部分取決于它們移動了多遠，是跟什么一起運動的。比如Hutcheson采石場的沙子是“次棱角形”——沙粒有破碎的表面，但尖角已經部分被磨掉了，邊角稍光滑的沙子則屬于“次圓形”。

集料是混凝土和瀝青的主要成分（分別占80%和94%），而在用混凝土和瀝青修建道路、樓房、停車場、跑道和其他結構時，它也是最基本的基材。美國地質研究所2004年出版的一份報告說，一棟普通的美國聯排房屋需要100多噸沙子、礫石和碎石來打地基，建地下室、車庫及車道，如果再加上門前的街道，那么可能得200多噸。美國州際公路一條車道每英里則需要3.8萬噸。endprint

窗玻璃、玻璃酒杯和手機屏是用熔化的沙子造成；水廠、排污系統和游泳池也用沙子做過濾系統；油氣鉆機將大量又硬又圓的沙子注入裂開的巖石構造中，以保持裂縫開放，就像把腳擋在門縫那兒，阻止它關上一樣；需要剎車時，鐵路機車將帶角的沙子撒到鐵軌上、車輪前面，增加摩擦力；澳大利亞和印度是石榴沙主要出口國，這些石榴沙碾碎之后做成粗糙的材料，用于噴沙打磨和水刀切割機；鑄造廠用沙子來做鐵螺栓、井蓋、發動機組和其他鑄金件的模子。

在一些應用中，自然的集料可由回收材料取代或者補充，但是這種可能性比較有限。減少沙子消耗之所以很難，還有一個原因：很多環保產品和活動與非環保產品、活動一樣嚴重依賴自然集料——太陽能電池板由硅和二氧化硅制成，風力渦輪機由鑄沙制成，無人駕駛的電動車也需要道路才能行駛。

可靠沙源日漸稀少

去年夏天，在康涅狄格州西部一個采石場，我看到了一大堆沙子，它像爐甘石一樣呈粉灰色。兩個月內，這堆沙將被運到紐約，撒到中央公園的沃爾曼冰場，為一年一度的馬展和騎術表演秀作準備（之后再回收運回采石場，存放起來，等下個秋天再用）。該采石場所屬建筑公司的副總裁比爾·斯坦利告訴我：“我們定制了一種馬用沙，有專利，整個紐約州、落基山脈地區以外都用這種沙。歐洲的人也想要。”

這種特別的粉灰是染色的結果，其中還加了纖維和其他添加物，造出的材料可以保護大型動物的腳和腿，又足夠堅固，能讓它們自由地跑和跳（而對排球運動來說，這種沙就太硬了）。

騎術沙沒有單一標準，不同的生產商有不同配方。我見到的這堆沙名為“人工沙”，因為它是用壓碎的石子做的——用的是白云石大理巖。這些白云石是Stockbridge Formation礦脈的一部分，該礦脈從紐約東一直延伸到佛蒙特。“其實它們不能用作建筑石料，因為太多接縫。”斯坦利說，“但可以做出質量非常好的沙子。里面都是碳酸鈣和碳酸鎂，波特蘭水泥（即硅酸鹽水泥）化學上跟它有密切聯系。我們的產品賣出去，主要用作造景和裝飾混凝土。”他開車帶我沿著一條小路，到達一個可以俯瞰主要礦坑的地點。“開發這個礦坑是為了采沙。”他說，“沙子是很讓人操心的，你得保證自己長期擁有可靠的采沙源。”有很多年，斯坦利的公司是從斯坦頓島南端一個疏浚工程那里購買大量高質量沙子，但該采沙場2015年關閉，原因是擔心挖沙對海床造成環境危害。

一位工程師告訴我，對普通建筑工程來說，所用沙石的運輸距離超過60英里就不再合算，所以建筑商一般在這個半徑之內解決問題，哪怕這意味著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。比如美國佛羅里達州有大片石灰巖構造，但這些石頭大多太軟，不適用于建筑。“整個墨西哥灣沿岸都渴求集料。”地質學家蘭格說，“他們從墨西哥進口石灰巖，從尤卡坦半島的采石場橫穿加勒比海運過來。”

即使是這種石頭，對某些用途來說也不合適。“墨西哥的石頭可以修建大部分道路。”蘭格說，“但它沒有多少抗滑能力。為了防滑性，必須使用花崗巖，從加拿大新斯科舍的采石場，沿著東海岸運過來，或者從美國一些內地礦場，比如佐治亞州，用火車運過來。”1990年代修建丹佛國際機場時，當地采石場沙石生產速度不夠快，只能大量從懷俄明州補貨——那里主要生產為鐵路而備的碎石道碴——從采石場到機場工地形成了一道不停息的運輸線。

沙子、礫石和石頭的儲藏或許隨處可見，但很多無法開采，因為上面有房子、商場，或處于保護區域內。至少在美國，新的采沙場越來越難得到批準：人們不想住在又大又吵的礦坑附近，雖然他們自己的生活就建立在這些大坑的產品之上。而替代品的缺乏讓既有礦坑變得越來越有價值。我去參觀的康涅狄格采石場是斯坦利所在公司擁有的數個采石場之一，和很多采石場一樣，它今天之所以還能正常運營，只是因為現在的監管規則生效之前，它就已經存在。斯坦利帶我看了一條老礦道，它藏在灌木叢下面，幾不可見。19世紀，礦工就是通過這條隧道，將石頭從位于山體另一面的老礦坑拖出來（那時的主要產品是石灰。硅酸鹽水泥發明前，人們用石灰制作沙漿）。數年前老礦坑廢棄，現在雜草叢生，“看上去就像侏羅紀公園。”斯坦利說。公司正計劃在那個區域附近重新開挖，但工程開始之前，有一件重要的事得做：將老礦道中棲息的一大群蝙蝠遷移到類似巖洞的冬眠場所。公司要在州能源與環境保護署的指引下，在礦山另外一處地方建好這個“巖洞”。

沙漠國家用沙難

10年前，我在迪拜過了一周，當時它是世界上發展最快的城市之一，到處都能看見起重機和外來勞工，工地整晚都在開工。政府急于拓寬道路，緩解交通堵塞，結果路上堵得更加嚴重。汽車和卡車的尾氣，加上從阿拉伯沙漠吹來的塵土、波斯灣吹來的潮濕空氣，形成一道顏色陰郁的厚重迷霧，讓呼吸變得很不舒服，而可怕的熱浪又放大了這種效果。

一天，我跟一個澳大利亞人去打高爾夫。他為一個大地產商工作。這個高爾夫球場跟迪拜本身一樣，是在一無所有的沙漠上建起來的。我說，在這樣一個令人生畏的環境中建出平坦的球道和綠地肯定非常困難。“不，”澳大利亞人說，“很容易，因為你可以把沙子塑造成任何想要的形狀。”但矛盾的是，最困難的部分是建造球場里的沙坑：沙漠地形會制造出討厭的“沙陷阱”——飽受風吹的沙粒太圓了，高爾夫球會陷進去。所以迪拜很多高爾夫球場沙坑里用的沙是進口的。位于迪拜郊外的朱美拉高爾夫莊園就在沙漠附近，有兩個球場一名為“火”，一名為“土”，是格雷格·諾曼設計的。“土”球場用的沙子是白色，是高爾夫球沙里最貴的那種，從美國北卡羅來納州一個生產商那里買來；“火”球場的沙子是棕紅色，更像路對面的沙漠的顏色，系從Hutcheson購得，在安大略的采石場開采出來后，生產商還對它進行了仔細篩選，好比排球場的沙更加堅硬，然后烘干、染色，才裝上船。endprint

對迪拜的地產商來說，更不幸的是，沙漠的沙也不適用于建筑。事實上，它幾乎不適用于任何人類用途。這種沙粒沒有水泥和瀝青用沙需要的足夠碎裂面，對于水過濾系統來說又太小太圓。作為世界最高建筑，迪拜的哈利法塔使用的高密度混凝土是用澳大利亞進口的沙子制成。蘭格告訴我，其他沙漠國家也面臨類似的沙子短缺危機。“毛里塔尼亞正在發展經濟，想追上世界的腳步。”他說，“他們那里到處是沙，但哪怕用來建高速公路都不夠好。”在孟加拉，石頭極度稀缺，建筑商一般只能用碎磚來造水泥。

我到迪拜時，在來自全球的富人買家的助推下，當地房地產正發展得如火如荼，價格高得令人咋舌，于是當地政府決定建更多房子。從我所住酒店的高層看下去，能發現兩個巨大的海上造地項目：“棕櫚島”和“世界”。兩個都是人工群島，從空中看，棕櫚島像一棵枝葉紛披的棕櫚樹，或者一只三葉蟲的化石。“世界”由300個小島組成，聚成一簇，整體造型應是地球的縮影。造出這么多的人工島需要大量石塊，都是進口；還有數億噸沙子，由外國承包商從海灣底下挖出來堆成小山。聯合國一份報告說，挖沙工程“耗盡了迪拜所有的海沙資源”，也造成了巨大的環境危害。海床挖沙等于是在海底造就了一場場令生物窒息的沙塵暴，殺死生物體，破壞珊瑚礁和其他棲息地，改變水循環模式。2011年，一位研究迪拜項目的英國科學家告訴《自然》雜志：“所有生態軌跡都呈下行趨勢。”

后來，由于全球經濟衰退，迪拜的造島運動深受影響。“棕櫚島”幸存下來，現在它那些修長的“枝葉”——大約100碼寬，邊緣是窄窄的人造沙灘——都排列著兩行別墅，每棟售價數百萬美元，另有酒店、俱樂部和商場。“世界”仍未開發，基本已告廢棄，另外兩個擴大版的“棕櫚島”處境類似，看樣子不會在上面建造什么了。如果有建筑工程在其他地方復興，它們或許可以作為集料場，提供原材料，只是成本很高——海沙雖然可以用來做混凝土，但要經過充分的漂洗，去掉所有鹽分和其他不合適的物質。

瘋狂的沙洲豪宅

2012年10月29日，美國東北部迎來最具破壞力的颶風“桑迪”。颶風登陸地點是新澤西的布里根泰恩，大西洋城北邊的小鎮，位于一個堰洲島上。大水淹到了紐約的街道、地鐵和建筑，風暴導致斷電，在十幾個州造成650多億美元的損失，布里根泰恩和新澤西的羅卡韋等地遭受的破壞尤其嚴重。

“桑迪”襲擊兩年后，我去了布里根泰恩，看到被毀的房子正等待修復。這些房子建在抬高的混凝土地基上，本希望能夠抵御風暴和大水，其中一個看上去就像小孩玩的娃娃房，因為外墻被掀掉了，露出了內部。

布里根泰恩所在的堰洲島是一個半連續沙堆鏈的一部分，離岸不太遠。西卡羅萊納大學地質學教授羅伯特·楊告訴我：“人們一開始在這里安家落戶時，沒人把房子建在堰洲上，因為風暴太多，堰洲不是宜居之地。”然而今天，很多堰洲建滿房子，而其中最貴、最大的往往是最受暴風威脅的，因為它們有最好的海景。

這里的地產之所以迅速發展，是因為寬松的用地政策、較低的洪水保險費、人類不屈不撓的意志，更主要的，是因為美國國會在災難發生時樂意支付大部分成本。“政府一遍又一遍往里扔錢。”楊說，“有人會說：天哪，人們一定是瘋了，才會在風暴反復來襲之后，一遍又一遍重建道路和房子。我的回答是：不，他們作出了非常理性的經濟決定。最瘋的是我們，因為是我們付的錢。”

作為對“桑迪”的回應，2013年美國國會通過《救災撥款法案》，亦稱《桑迪颶風補充法案》，撥出490多億美元進行一系列救災活動，其中50多億是給美國陸軍工程兵團，該兵團用這筆錢從海底挖沙，堆在海濱豪宅和大海之間作為保護。

Great Lakes Dredge&Dock是美國最大的疏浚公司，也是兵團很多項目的承包商。該公司一名高管說，“桑迪”來襲一周后，他們便開始修復一個離布里根泰恩大約70英里的沙灘。“這都是預先訂好的合同，”他說，“從那之后，我們就沒有離開過新澤西。”

去年10月，我到了長灘島，去看該公司正在進行的修復工程。長灘島在布里根泰恩以北，也是個住房密集的堰洲。島長20多英里，寬度大多不超過兩三個街區。工人正在島北端小鎮哈維錫達一個沙灘工作。兩艘船正在作業，一個位于三英里外的聯邦水域，一個在近處。遠的那艘船從50英尺深的海床挖沙，裝滿之后，就跟近的這艘交換位置——后者已經將自己之前挖的沙泵入一條埋在水底、沿著沙灘鋪設的鋼管。

十幾頭鼠海豚從海岸和近的那艘船之間游過。沙灘上，一股由沙和海水組成的深色水流從鋼管開放的一端噴出，經過一個籠子般的篩子，過濾掉不宜用的材料，包括未爆的炮彈，那是美軍二戰末期投到海里的。幾十只海鷗在泥漿里翻找食物，開著推土機和斗式裝載機的工人將倒出的沙堆到我站的沙丘旁。這個沙丘高于水面20多英尺，看上去更像一道堤岸，而非海濱美景。其斷面為梯形，像是一道長長的沙質面包，沿著小島擺開，海草的幼枝從沙丘頂上冒出來，排列整齊。一些業主抱怨這些沙丘阻礙了他們觀賞海景的視野，從我所住的海濱汽車旅館一樓看出去的確如此。

近海掘沙危害環境

一位和我一樣看著這熱火朝天場景的女士說，她的房子就在海邊。和其他房子一樣，它像是建在一捆埋好的電線桿子上：地基用木板樁建成，以便讓風暴帶來的大水從居住空間下面通過。她說沙灘上的重型機械讓她整個房子都在搖動，因為震動破壞了木板樁與沙子之間的黏附力，造成所謂的“液化效果”。不過她說，這倒是不怎么讓她困擾，“洗衣機轉起來時，我的房子也會搖。”

羅伯特·楊告訴我，在堰洲島的自然狀態下，風暴不是一個問題，因為在風暴中，沙灘不會消失，它只會向內陸移動——風暴把沙灘最前沿的沙子吹起來，吹到后面，島的后部隨之增大。因此，堰洲是一個動態結構，它們實際上需要風暴，因為島上土生動物和植物已經適應了這種狀態。“只有當人們想把動態地質構造打造成永久性家園時，問題才開始出現。建造房屋的同時建起人造沙丘來保護它們，實際上是加重了問題，因為房屋的存在，人造沙丘變成必需物，而沙丘的存在又讓造房顯得理性。就像迪拜一樣，在這個過程中，受害最深的是海床。近海挖沙實際上是“水下露天采礦”，會直接殺害在海床上居住或進食的生物，包括海龜。它會揚起細微沙粒構成的塵暴，堵塞魚鰓，令它們窒息。楊說，近海挖沙影響有多大，至今還難以測量，因為取沙的地方往往難以監控。“它們深入水底，離岸有三英里多。”他說，“一周派研究生去一次，不足以了解情況。”“不過，要確定挖沙的負面效應很容易：看看那些享用大餐的海鷗就知道了。

那天晚上，我又回到了沙丘那里觀看。疏浚公司仍在挑燈夜戰——這項工程向來是一周7天、一天24小時、全年無休地進行著，因為設備、人工成本高昂，閑置就是浪費。而且這項工作是無止境的，因為人工沙丘不會永遠待在那里，大浪來時，會卷走一些沙，需要補充。兵團希望用大約5年時間建好整個防波系統，完成長灘島的工程后，他們會繼續向南推進，一直到達特拉華州。然后再返頭向北，重復這項工程。然后再重復，直至錢財耗盡，或者海水升得太高，無法被沙擋住。endprint