全球砂石資源開發(fā)利用態(tài)勢與治理對策研究

余 韻，楊建鋒

(中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心，北京 100037)

砂石資源是全球城市化和基礎(chǔ)設(shè)施、水處理、土地復(fù)墾、水力壓裂技術(shù)、電子產(chǎn)品、化妝品和玻璃生產(chǎn)的重要組成部分。采砂業(yè)是歷史最悠久、分布最廣泛的行業(yè)。過去20年里，全球砂石資源需求量增長3倍，砂石資源過度和無序地開發(fā)利用對生態(tài)環(huán)境的影響日益凸顯，形成經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的新挑戰(zhàn)，70多個國家均被報道有河道和海岸非法采砂活動發(fā)生，強(qiáng)化監(jiān)管、優(yōu)化治理成為世界范圍內(nèi)砂石資源開發(fā)利用的研究課題和實踐問題。 本文擬對全球砂石資源開發(fā)利用態(tài)勢和優(yōu)化治理對策進(jìn)行分析。

1 砂石資源開發(fā)利用規(guī)模巨大

1.1 砂石資源的全球利用情況

據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)2019年5月數(shù)據(jù)，目前全球每年砂石資源需求量為400億t，折合平均每人每天消耗18 kg砂石，需求量和消費(fèi)量僅次于排名第一的水資源。UNEP報告顯示，當(dāng)前砂石等非金屬礦物是全球開采量最大的礦物質(zhì)，其次是生物質(zhì)、化石能源和金屬礦物。非金屬礦物開采速度高于其他三種礦物質(zhì)，而且，砂石等建筑材料占所有非金屬礦物開采量的絕大部分(圖1)?；?0世紀(jì)全球材料使用、GDP增速和人口增長數(shù)據(jù)，歷史上非金屬礦物的開發(fā)利用出現(xiàn)過三次飛躍式增長，第一次是1970年左右，第二次是1990年左右，第三次是2000年之后[1]。

圖1 1970～2017年全球非金屬、油氣、煤炭和金屬礦石開采情況Fig.1 Global material extraction based on domestic extractions by four material categories from 1970 to 2017(資料來源：UNEP，2018)

過去20年，全球砂石需求量增長3倍，砂石資源開發(fā)利用成為改造自然的重大地質(zhì)營力。新加坡進(jìn)口5.17億t砂石圍海造地，增加130 km2土地，超過原有國土面積的20%，導(dǎo)致印度尼西亞24個島嶼消失[2]?？ㄋ柦ㄔO(shè)“珍珠島”和“棕櫚島”兩座人工島，消耗1.5億t砂石，砂石資源進(jìn)口均來自澳大利亞。

據(jù)中國砂石協(xié)會數(shù)據(jù)，我國機(jī)制砂石年產(chǎn)量高達(dá)200億t，是全球最大的機(jī)制砂石生產(chǎn)國。“十三五”期間砂石礦產(chǎn)總消費(fèi)量為31.53億t[3]。中國砂石資源在礦產(chǎn)資源物流中約占2/3，是化石能源的3倍、生物質(zhì)的5倍、金屬礦物的6倍。

1.2 今后全球砂石資源需求量將持續(xù)增加

全球綜合信息網(wǎng)(GAIN)預(yù)測，2030年全球砂石資源總需求量將增至每年600億t。 結(jié)合1970年、1990年和2010年世界七大區(qū)域人均非金屬礦開采量數(shù)據(jù)[4]，KRAUSMANN等[5]認(rèn)為，人均6.3 t是人類社會對非金屬礦需求總量趨于穩(wěn)定的閾值。世界七大區(qū)域未來砂石資源需求增長情況各異。一是過去50年歐洲人均非金屬礦物開采量保持相對穩(wěn)定，北美洲則降至全球平均水平。因為歐洲和北美洲人口增長率普遍較低，并且1970年代前已建成所需的大部分重要基礎(chǔ)設(shè)施，未來砂石資源消費(fèi)增長空間較小。二是過去20年砂石資源消費(fèi)增長來自亞太地區(qū)，主要是中國需求推動。無論是整個亞太地區(qū)還是中國，目前均未達(dá)到人均6.3 t閾值，而歐洲和北美洲之前都達(dá)到人均9.6 t水平，表明亞太地區(qū)砂石資源消費(fèi)的快速增長可能繼續(xù)。三是聯(lián)合國[6]預(yù)測2022年印度人口將超過中國，世界銀行(World Bank)[7]認(rèn)為印度是全球增長最快的經(jīng)濟(jì)體之一，印度可能成為21世紀(jì)非金屬礦產(chǎn)需求增長的主力，未來幾年對砂石資源的需求會翻兩番。四是拉丁美洲和加勒比地區(qū)一些發(fā)展中國家，隨著經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇，大力推進(jìn)大型水電項目開發(fā)，非金屬礦物開采可能再次增長。五是非洲地區(qū)是當(dāng)前世界上城市化程度最低和人口增長率最高的區(qū)域之一，具有砂石資源需求增長的較大空間。

2 砂石資源開發(fā)利用物理影響

任何開采活動都會造成物理變化，砂石資源開發(fā)利用也不例外，不能因為砂石資源的常見性而忽略其物理影響。目前缺乏對采砂引起的物理影響進(jìn)行量化研究，并且未將其物理影響與生態(tài)環(huán)境影響聯(lián)系起來,但可以肯定，砂石資源開采會重塑自然景觀、影響橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施，砂石運(yùn)輸會消耗能源并排放溫室氣體。

2.1 砂石資源開發(fā)很大程度上重塑自然景觀

2018年，世界自然基金會(WWF)[8]統(tǒng)計了1992～2017年與采砂業(yè)相關(guān)的媒體報道、政府報告、學(xué)術(shù)論文、網(wǎng)站新聞等共65篇文章，分析得出采砂活動導(dǎo)致了107種物理影響，主要包括河道形態(tài)改變、沉積物影響、水質(zhì)影響等。

采砂導(dǎo)致河道形態(tài)改變，可以重塑自然景觀。20世紀(jì)30～70年代，美國波多馬克河采砂活動使得濕地面積減少55%，1976～2012年停止采砂后其影響依舊沒有消退，自然景觀改變明顯。意大利皮埃蒙特和托斯卡納地區(qū)幾條河流因為采砂導(dǎo)致寬度減少50%以上，SURIAN等[9]提出，在過去這種寬度減少被認(rèn)為是有利影響，因為使得洪水泛濫區(qū)域可以進(jìn)行農(nóng)業(yè)活動和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。但是現(xiàn)在的研究已改變這種觀點(diǎn)。1985～2016年，巴西圣保羅州采砂導(dǎo)致更大規(guī)模的河流形態(tài)改變，使得湖面數(shù)量從54個增至316個，面積從615 hm2增至3 876 hm2，減少了農(nóng)作物種植面積。

河道砂石資源開采，導(dǎo)致環(huán)境污染和pH值變化，河岸不穩(wěn)定導(dǎo)致洪水頻率和強(qiáng)度增加，加劇干旱的發(fā)生和嚴(yán)重程度。堰塞和開采減少從河流到沿海地區(qū)的沉積物輸送，導(dǎo)致河流三角洲沉積物減少和海灘侵蝕加速。采砂對環(huán)境、氣候變化和沿海城市化影響存在相當(dāng)大的不確定性。

2.2 砂石資源開發(fā)導(dǎo)致生態(tài)空間碎片化

重塑自然景觀可以對河道、濕地等進(jìn)行定量測繪，但采砂業(yè)對生態(tài)系統(tǒng)的破壞卻難以量化。雖然世界自然基金會大多數(shù)研究報告認(rèn)為采砂影響生態(tài)系統(tǒng)，但并不確定其影響機(jī)理，因為造成生態(tài)群落變化的敏感性各不相同，采砂業(yè)以外的更多直接壓力的相關(guān)性也難以量化。在已建立的生物多樣性區(qū)域，砂石資源具有更重要的生態(tài)功能，不能承受與生物物理完整性不相容的經(jīng)濟(jì)開采活動，使得海洋和淡水漁業(yè)、鳥類棲息地以及海龜和淡水海豚等物種受到威脅。與此同時，砂石資源開采對植被造成影響，KUMAR等[10]對印度拉賈斯坦邦有砂石開采活動的河流及周邊地區(qū)進(jìn)行植被研究，發(fā)現(xiàn)采砂的主要影響是直接清除植被，開采和傾倒尾礦也改變土壤剖面，植被變化影響碳氮循環(huán)速率，改變生態(tài)系統(tǒng)和微生物群落的結(jié)構(gòu)。大量開采砂石導(dǎo)致的耕地破壞也是造成耕地面積銳減的主要原因之一[11]。

2.3 砂石資源開采影響橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施

采砂業(yè)影響橋梁、水壩、管道、電纜等基礎(chǔ)設(shè)施，主要是對河道深切導(dǎo)致支撐結(jié)構(gòu)破壞有關(guān)，從而影響基礎(chǔ)設(shè)施如橋梁、沿?；A(chǔ)設(shè)施和河堤。由于水流的不穩(wěn)定和渠道改變，對橋梁的破壞最為明顯,RINALDI等[12]統(tǒng)計，美國、意大利、法國、西班牙、波蘭和英國都有這種情況。中國臺灣地區(qū)八塘河五座橋梁倒塌，其中四座是由于采砂和護(hù)岸措施共同作用導(dǎo)致下墊層砂巖基巖切割率極高。1981年美國加州67號高速公路上圣地亞哥河一座橋梁因為下游采砂而被完全替換，耗資330萬美元。而河砂開采造成破壞，需要花費(fèi)70萬美元修理118號高速公路上的一座橋梁。2018年這些橋梁的維修費(fèi)用超500萬美元。采砂導(dǎo)致水位下降而使水下電纜和天然氣管道暴露，其危害十分嚴(yán)重。

2.4 砂石運(yùn)輸消耗能源并排放溫室氣體

挪威地質(zhì)調(diào)查局測算，砂石運(yùn)輸?shù)木嚯x如果超過30 km，其運(yùn)輸成本將超過原材料的成本和價格。中國砂石骨料協(xié)會統(tǒng)計，中國砂石平均運(yùn)輸半徑約24 km，各省砂石平均運(yùn)輸半徑集中在15～50 km之間[13]。但是，現(xiàn)有砂石場建設(shè)主要圍繞于省會城市、地級市、縣城等經(jīng)濟(jì)聚集區(qū)100 km，甚至出現(xiàn)跨境出售砂石資源的現(xiàn)象。 假設(shè)中國每年消費(fèi)200億t砂石數(shù)量不變，則相當(dāng)于60萬輛卡車?yán)@著全國高速公路轉(zhuǎn)一圈。如果按百千米耗油20 L計算，意味著耗油量為200億L。 而燃燒1 L汽油可產(chǎn)生2.361 kg CO2，相當(dāng)于多排放470多億kg CO2。

3 砂石資源開發(fā)利用監(jiān)管的挑戰(zhàn)

砂石資源開發(fā)利用本身會造成諸多問題，但如果出現(xiàn)砂石資源不當(dāng)治理，將導(dǎo)致無序開發(fā)、過度消耗,甚至造成經(jīng)濟(jì)和社會負(fù)面影響。在世界許多地區(qū)，砂石資源是開采量最大但監(jiān)管治理力度最小的資源，從而引發(fā)多元挑戰(zhàn)。

3.1 社會、政治、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境方面的挑戰(zhàn)

社會政治挑戰(zhàn)：“砂石黑手黨”等有組織涉砂犯罪猖獗?！吧笆谑贮h”(sand mafias)是砂石資源供應(yīng)鏈中的犯罪或非法行為的組織和集團(tuán)，涉及非法挖掘或交易砂石資源，造成社會和政治動蕩，導(dǎo)致監(jiān)管腐敗，侵犯人權(quán)和童工權(quán)益，造成建筑材料生產(chǎn)中使用低質(zhì)量砂石或更多的砂石比，建筑項目和公共基礎(chǔ)設(shè)施可能崩潰，發(fā)生人員傷亡事故。

經(jīng)濟(jì)發(fā)展挑戰(zhàn)：砂石資源價格呈大范圍大幅度上漲態(tài)勢。 據(jù)新加坡進(jìn)口砂石資源數(shù)據(jù)，1995～2001年，新加坡進(jìn)口砂石平均價格為3美元/t，但2003～2005年，平均價格漲至190美元/t，呈飛速暴漲走勢。據(jù)中國砂石骨料協(xié)會數(shù)據(jù)，2018年1～6月，中國砂石價格漲幅高達(dá)600%，同期混凝土和水泥價格漲幅在30%左右。

生態(tài)環(huán)境挑戰(zhàn)：全球河流、濕地、海岸線受到全面影響。疏?；顒痈蓴_沉積過程，改變渠道，降低地下水位，加上污染，影響水文功能和棲息地質(zhì)量，加劇下游侵蝕，沉積增加或減少。河床疏浚可減少河流對極端事件和自然災(zāi)害的抵御能力，例如洪水、風(fēng)暴潮或海嘯。破壞自然棲息地，影響生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性。

3.2 世界不同國家面臨不同的監(jiān)管治理挑戰(zhàn)

歐洲面臨的挑戰(zhàn)是禁止或減少河砂開采后砂石資源的供給問題。意大利在20世紀(jì)50年代就意識到砂石開采的負(fù)面影響；法國在20世紀(jì)70年代認(rèn)為砂石開采是有害的，20世紀(jì)90年代初禁止采砂活動；2016年歐洲骨料協(xié)會發(fā)布信息，砂石來源不包括河流，因為已禁止河流采砂。但是歐洲海洋骨料生產(chǎn)一直存在，雖然占比較低。歐洲骨料協(xié)會預(yù)計海岸采砂份額會增加[14]。在法國布列塔尼，獲得了15年海岸砂石開采許可證，每年可采25萬m3砂石。

美國面臨的挑戰(zhàn)是如何確保內(nèi)陸流域采砂呈下降走勢。1947年《美國材料法》對建筑材料進(jìn)行專門規(guī)定，稱為“可銷售”礦產(chǎn)。20世紀(jì)90年代，隨著對河砂開采造成鮭魚棲息地破壞的認(rèn)識日益增加，美國大幅降低河砂開采。目前尚無美國河砂開采的專門規(guī)定，但在其他法律法規(guī)中有相關(guān)的限制性條款，比如《清潔水法》《瀕危物種法》對河流環(huán)境的要求。按照1975年《地表采礦和復(fù)墾法案》要求，美國采砂活動主要由縣市一級管理，但其他聯(lián)邦機(jī)構(gòu)比如陸軍工程兵團(tuán)和州級機(jī)構(gòu)也承擔(dān)管理角色。《地表采礦和復(fù)墾法案》修訂重點(diǎn)是采礦坑修復(fù)，涉及環(huán)境和安全問題。加利福尼亞州已經(jīng)協(xié)議，2020年關(guān)閉最后一個沿海海砂開采作業(yè)點(diǎn)。

加拿大面臨的挑戰(zhàn)是缺乏專門的砂石資源監(jiān)管治理政策。以不列顛哥倫比亞省為例，加拿大土地使用政策提及河流中提取砂石，其目的僅僅是為了公共安全或減少洪水，而不是將砂石作為資源進(jìn)行提取。

印度面臨的挑戰(zhàn)是有效整合相關(guān)部門的監(jiān)管治理政策。印度環(huán)境、森林和氣候變化部(MOEFCC)2006年要求采礦項目需要環(huán)境影響評估，但開采面積小于5 hm2不需環(huán)評。印度最高法院2012年裁定，無論面積大小都要進(jìn)行環(huán)評。按照這項規(guī)定，MOEFCC將環(huán)評審查程序下放到采礦管理區(qū)層面。印度有707個采礦管理區(qū)，采砂活動由這些不同的獨(dú)立的實體管理，協(xié)調(diào)管理難度增加。之后，基于采砂活動對生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響不斷升級，國家綠色法庭(NGT)和其他法庭多次禁止非法采砂。例如2015年NGT規(guī)定季風(fēng)期間在印度中央邦禁止采砂;2016年印度礦業(yè)部發(fā)布河砂合法和非法開采的行政責(zé)任：根據(jù)1957年《礦山和金屬開發(fā)和規(guī)制法》，采砂活動由邦一級管理，各邦要對非法開采、運(yùn)輸和儲存砂石等活動進(jìn)行管制;2016年MOEFCC制定《可持續(xù)采砂管理指南》;2018年印度礦業(yè)部推出“采砂框架”，提供采砂路線圖。

馬來西亞1965年頒布的《國家土地法》，規(guī)定采砂活動由州政府管理。2009年馬來西亞自然資源與環(huán)境部負(fù)責(zé)境內(nèi)采砂管理工作，制定了關(guān)于地點(diǎn)確認(rèn)、管理和監(jiān)測有關(guān)的《河砂開采管理指南》，但尚未廣泛實施。

柬埔寨的河砂開采審批許可由柬埔寨礦業(yè)和能源部負(fù)責(zé)，依照2001年出臺的《礦產(chǎn)資源管理和開采法》管理。礦業(yè)和能源部2015年制定《柬埔寨河砂開采最佳實踐》，亦未有效實施。

南非砂石資源由南非礦產(chǎn)資源部管理，歷史上從環(huán)境和土地利用規(guī)劃方面進(jìn)行的管控較少。2011年土地利用規(guī)劃立法明確其對采砂的適用性，但新環(huán)境法沒有明確的適用性[15]。

3.3 開采量最大但監(jiān)管治理力度最小的治理窘境

近年來，全球主流媒體多次報道，UNEP、WWF和LEVIN SOURCES[16]等機(jī)構(gòu)多次發(fā)布研究報告，均認(rèn)為世界各地采砂活動正以較大規(guī)模、不可持續(xù)和基本上不受監(jiān)管地發(fā)生，其中包括大量非法采砂活動，如果不認(rèn)真對待，可能將全球生態(tài)系統(tǒng)推向毀滅的邊緣。開采量最大但監(jiān)管治理力度最小，成為砂石資源開發(fā)利用最薄弱的治理短板。

1) 缺乏原始數(shù)據(jù)的統(tǒng)計監(jiān)測。一是缺乏關(guān)于砂石資源開采利用的基本信息。砂石資源的消費(fèi)量、砂石資源開采對生態(tài)環(huán)境的具體影響，都需要專門統(tǒng)計和監(jiān)測，用于支持決策。改善現(xiàn)有認(rèn)識，加強(qiáng)規(guī)劃和管理，是對砂石資源治理的重要貢獻(xiàn)。二是建筑行業(yè)供應(yīng)鏈中砂石資源可追溯性極弱。在不追蹤和不區(qū)分“負(fù)責(zé)任”或“不負(fù)責(zé)任”砂石來源的情況下，如何實現(xiàn)負(fù)責(zé)任的砂石資源消費(fèi)，是一道難題。國際機(jī)構(gòu)、各國政府以及國家和跨國公司之間的數(shù)據(jù)共享至關(guān)重要，但目前還很困難。三是環(huán)境監(jiān)測計劃通常側(cè)重于國家投入產(chǎn)出監(jiān)測報告,但難以得出砂石資源監(jiān)測結(jié)果。

2) 缺乏開采利用的科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。印度、馬來西亞和柬埔寨均出臺采砂指南。印度《可持續(xù)采砂管理指南》、馬來西亞《河砂開采管理指南》、柬埔寨《柬埔寨河砂開采最佳實踐》，均包含豐富的技術(shù)信息，描述河流系統(tǒng)的地貌特征、泥沙開采對河流系統(tǒng)的影響以及不同開采方式的不同影響，提出每條河流都有一個補(bǔ)給率，只需按照此補(bǔ)給率開采砂石即為可持續(xù)開采。但是印度、馬來西亞和柬埔寨指南關(guān)于補(bǔ)給率的算法非常復(fù)雜，技術(shù)要求高，在實踐中難以將監(jiān)測結(jié)果與管理工作緊密掛鉤。其他許多國家，更是缺乏砂石土資源開采利用標(biāo)準(zhǔn)。

3) 缺乏合理的管理體系架構(gòu)。橫向來看，各國砂石資源開發(fā)利用活動受礦法和相關(guān)規(guī)章的管轄，但各部門職能重疊，難以明確管理邊界，采砂活動中所涉及的土地使用、環(huán)境保護(hù)和水資源方面，一般都屬于其他法律法規(guī)管轄的范圍，而且這些法律法規(guī)很少考慮采砂活動。比如南非的采砂活動，對于新的《環(huán)境法》就沒有明確的適用性。這種法律法規(guī)的分散化，使得國家相關(guān)部門對砂石資源管理缺乏明確的環(huán)境保護(hù)規(guī)定?？v向來看，管理權(quán)限分散，從中央政府到各州、省、縣，各管轄區(qū)域的解釋范圍不同，執(zhí)法力度不同，導(dǎo)致管理過程和結(jié)果不一致。比如印度將采砂活動的環(huán)境影響評估交由采礦管理區(qū)層面管理，砂石資源開發(fā)利用由707個不同的獨(dú)立的實體管理，難度非常之大。

4 建 議

1) 開展全國砂石資源調(diào)查工作。重點(diǎn)是測量填圖等基礎(chǔ)性工作，包括中國砂石資源綜合填圖工程，對全國范圍內(nèi)砂石資源數(shù)量、質(zhì)量和分布狀況進(jìn)行調(diào)查評價，進(jìn)行砂石資源適宜性評價和適用性評價以及砂石資源開發(fā)利用的生態(tài)環(huán)境影響評價，做到底數(shù)清楚、情況明晰，服務(wù)和支撐決策。

2) 加強(qiáng)基礎(chǔ)制度建設(shè)。對砂石資源的開發(fā)利用進(jìn)行專門的頂層制度設(shè)計,建立和完善砂石資源調(diào)查評價制度、砂石開發(fā)利用監(jiān)測統(tǒng)計制度、綠色礦山建設(shè)以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)和修復(fù)制度等。

3) 建立部門協(xié)調(diào)機(jī)制。對砂石資源礦業(yè)權(quán)、土地利用、環(huán)境保護(hù)和生態(tài)恢復(fù)，建立統(tǒng)一規(guī)劃，實行統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，完善統(tǒng)一監(jiān)管，使砂石資源開發(fā)利用的監(jiān)管治理形成橫向銜接、縱向緊接、科學(xué)量化、有序調(diào)節(jié)的良好局面。