全球砂石资源开发利用态势与治理对策研究

2020-06-06 09:44:44 矿机优选网绿色矿山
砂石资源是全球城市化和基础设施、水处理、土地复垦、水力压裂技术、电子产品、化妆品和玻璃生产的重要组成部分。采砂业是历史最悠久、分布最广泛的行业。过去20年里,全球砂石资源需求量增长3倍,砂石资源过度和无序地开发利用对生态环境的影响日益凸显,形成经济和社会发展的新挑战,70多个国家均被报道有河道和海岸非法采砂活动发生,强化监管、优化治理成为世界范围内砂石资源开发利用的研究课题和实践问题。本文拟对全球砂石资源开发利用态势和优化治理对策进行分析。

一、砂石资源开发利用规模巨大

1.1 砂石资源的全球利用情况

据联合国环境规划署(UNEP)2019年5月数据,目前全球每年砂石资源需求量为400亿t,折合平均每人每天消耗18 kg砂石,需求量和消费量仅次于排名第一的水资源。UNEP报告显示,当前砂石等非金属矿物是全球开采量最大的矿物质,其次是生物质、化石能源和金属矿物。非金属矿物开采速度高于其他三种矿物质,而且,砂石等建筑材料占所有非金属矿物开采量的绝大部分(图1)。基于20世纪全球材料使用、GDP增速和人口增长数据,历史上非金属矿物的开发利用出现过三次飞跃式增长,第一次是1970年左右,第二次是1990年左右,第三次是2000年之后。d5k矿机优选网

过去20年,全球砂石需求量增长3倍,砂石资源开发利用成为改造自然的重大地质营力。新加坡进口5.17亿t砂石围海造地,增加130 km2土地,超过原有国土面积的20%,导致印度尼西亚24个岛屿消失。卡塔尔建设“珍珠岛”和“棕榈岛”两座人工岛,消耗1.5亿t砂石,砂石资源进口均来自澳大利亚。d5k矿机优选网

据中国砂石协会数据,我国机制砂石年产量高达200亿t,是全球最大的机制砂石生产国。“十三五”期间砂石矿产总消费量为31.53亿t。中国砂石资源在矿产资源物流中约占2/3,是化石能源的3倍、生物质的5倍、金属矿物的6倍。d5k矿机优选网

1.2 今后全球砂石资源需求量将持续增加

全球综合信息网(GAIN)预测,2030年全球砂石资源总需求量将增至每年600亿t。结合1970年、1990年和2010年世界七大区域人均非金属矿开采量数据,KRAUSMANN等认为,人均6.3 t是人类社会对非金属矿需求总量趋于稳定的阈值。世界七大区域未来砂石资源需求增长情况各异。一是过去50年欧洲人均非金属矿物开采量保持相对稳定,北美洲则降至全球平均水平。因为欧洲和北美洲人口增长率普遍较低,并且1970年代前已建成所需的大部分重要基础设施,未来砂石资源消费增长空间较小。二是过去20年砂石资源消费增长来自亚太地区,主要是中国需求推动。无论是整个亚太地区还是中国,目前均未达到人均6.3 t阈值,而欧洲和北美洲之前都达到人均9.6 t水平,表明亚太地区砂石资源消费的快速增长可能继续。三是联合国预测2022年印度人口将超过中国,世界银行(World Bank)认为印度是全球增长最快的经济体之一,印度可能成为21世纪非金属矿产需求增长的主力,未来几年对砂石资源的需求会翻两番。四是拉丁美洲和加勒比地区一些发展中国家,随着经济复苏,大力推进大型水电项目开发,非金属矿物开采可能再次增长。五是非洲地区是当前世界上城市化程度最低和人口增长率最高的区域之一,具有砂石资源需求增长的较大空间。d5k矿机优选网

二、砂石资源开发利用物理影响

任何开采活动都会造成物理变化,砂石资源开发利用也不例外,不能因为砂石资源的常见性而忽略其物理影响。目前缺乏对采砂引起的物理影响进行量化研究,并且未将其物理影响与生态环境影响联系起来,但可以肯定,砂石资源开采会重塑自然景观、影响桥梁等基础设施,砂石运输会消耗能源并排放温室气体。d5k矿机优选网

2.1 砂石资源开发很大程度上重塑自然景观

2018年,世界自然基金会(WWF)统计了1992~2017年与采砂业相关的媒体报道、政府报告、学术论文、网站新闻等共65篇文章,分析得出采砂活动导致了107种物理影响,主要包括河道形态改变、沉积物影响、水质影响等。d5k矿机优选网

采砂导致河道形态改变,可以重塑自然景观。20世纪30~70年代,美国波多马克河采砂活动使得湿地面积减少55%,1976~2012年停止采砂后其影响依旧没有消退,自然景观改变明显。意大利皮埃蒙特和托斯卡纳地区几条河流因为采砂导致宽度减少50%以上,SURIAN等提出,在过去这种宽度减少被认为是有利影响,因为使得洪水泛滥区域可以进行农业活动和基础设施建设。但是现在的研究已改变这种观点。1985~2016年,巴西圣保罗州采砂导致更大规模的河流形态改变,使得湖面数量从54个增至316个,面积从615 hm2增至3 876 hm2,减少了农作物种植面积。d5k矿机优选网

河道砂石资源开采,导致环境污染和pH值变化,河岸不稳定导致洪水频率和强度增加,加剧干旱的发生和严重程度。堰塞和开采减少从河流到沿海地区的沉积物输送,导致河流三角洲沉积物减少和海滩侵蚀加速。采砂对环境、气候变化和沿海城市化影响存在相当大的不确定性。d5k矿机优选网

2.2 砂石资源开发导致生态空间碎片化

重塑自然景观可以对河道、湿地等进行定量测绘,但采砂业对生态系统的破坏却难以量化。虽然世界自然基金会大多数研究报告认为采砂影响生态系统,但并不确定其影响机理,因为造成生态群落变化的敏感性各不相同,采砂业以外的更多直接压力的相关性也难以量化。在已建立的生物多样性区域,砂石资源具有更重要的生态功能,不能承受与生物物理完整性不相容的经济开采活动,使得海洋和淡水渔业、鸟类栖息地以及海龟和淡水海豚等物种受到威胁。与此同时,砂石资源开采对植被造成影响,KUMAR等对印度拉贾斯坦邦有砂石开采活动的河流及周边地区进行植被研究,发现采砂的主要影响是直接清除植被,开采和倾倒尾矿也改变土壤剖面,植被变化影响碳氮循环速率,改变生态系统和微生物群落的结构。大量开采砂石导致的耕地破坏也是造成耕地面积锐减的主要原因之一。d5k矿机优选网

2.3 砂石资源开采影响桥梁等基础设施

采砂业影响桥梁、水坝、管道、电缆等基础设施,主要是对河道深切导致支撑结构破坏有关,从而影响基础设施如桥梁、沿海基础设施和河堤。由于水流的不稳定和渠道改变,对桥梁的破坏最为明显,RINALDI等统计,美国、意大利、法国、西班牙、波兰和英国都有这种情况。中国台湾地区八塘河五座桥梁倒塌,其中四座是由于采砂和护岸措施共同作用导致下垫层砂岩基岩切割率极高。1981年美国加州67号高速公路上圣地亚哥河一座桥梁因为下游采砂而被完全替换,耗资330万美元。而河砂开采造成破坏,需要花费70万美元修理118号高速公路上的一座桥梁。2018年这些桥梁的维修费用超500万美元。采砂导致水位下降而使水下电缆和天然气管道暴露,其危害十分严重。d5k矿机优选网

2.4 砂石运输消耗能源并排放温室气体

挪威地质调查局测算,砂石运输距离如果超过30 km,其运输成本将超过原材料的成本和价格。中国砂石骨料协会统计,中国砂石平均运输半径约24 km,各省砂石平均运输半径集中在15~50 km之间。但现有砂石场建设主要围绕于省会城市、地级市、县城等经济聚集区100 km,甚至出现跨境出售砂石资源的现象。假设中国每年消费200亿t砂石数量不变,则相当于60万辆卡车绕着全国高速公路转一圈。如果按百千米耗油20 L计算,意味着耗油量为200亿L。而燃烧1 L汽油可产生2.361 kg CO2,相当于多排放470多亿kg CO2。d5k矿机优选网

三、砂石资源开发利用监管的挑战

砂石资源开发利用本身会造成诸多问题,但如果出现砂石资源不当治理,将导致无序开发、过度消耗,甚至造成经济和社会负面影响。在世界许多地区,砂石资源是开采量最大但监管治理力度最小的资源,从而引发多元挑战。d5k矿机优选网

3.1 社会、政治、经济、环境方面的挑战

社会政治挑战:“砂石黑手党”(sand mafias)等有组织涉砂犯罪猖獗。“砂石黑手党”是砂石资源供应链中的犯罪或非法行为的组织和集团,涉及非法挖掘或交易砂石资源,造成社会和政治动荡,导致监管腐败,侵犯人权和童工权益,造成建筑材料生产中使用低质量砂石或更多的砂石比,建筑项目和公共基础设施可能崩溃,发生人员伤亡事故。d5k矿机优选网

经济发展挑战:砂石资源价格呈大范围大幅度上涨态势。据新加坡进口砂石资源数据,1995~2001年,新加坡进口砂石平均价格为3美元/t,但2003~2005年,平均价格涨至190美元/t,呈飞速暴涨走势。据中国砂石骨料协会数据,2018年1~6月,中国砂石价格涨幅高达600%,同期混凝土和水泥价格涨幅在30%左右。d5k矿机优选网

生态环境挑战:全球河流、湿地、海岸线受到全面影响。疏浚活动干扰沉积过程,改变渠道,降低地下水位,加上污染,影响水文功能和栖息地质量,加剧下游侵蚀,沉积增加或减少。河床疏浚可减少河流对极端事件和自然灾害的抵御能力,例如洪水、风暴潮或海啸。破坏自然栖息地,影响生态系统和生物多样性。d5k矿机优选网

3.2 世界不同国家面临不同的监管治理挑战

欧洲面临的挑战是禁止或减少河砂开采后砂石资源的供给问题。意大利在20世纪50年代就意识到砂石开采的负面影响;法国在20世纪70年代认为砂石开采是有害的,20世纪90年代初禁止采砂活动;2016年欧洲骨料协会发布信息,砂石来源不包括河流,因为已禁止河流采砂。但是欧洲海洋骨料生产一直存在,虽然占比较低。欧洲骨料协会预计海岸采砂份额会增加。在法国布列塔尼,获得了15年海岸砂石开采许可证,每年可采25万m3砂石。d5k矿机优选网

美国面临的挑战是如何确保内陆流域采砂呈下降走势。1947年《美国材料法》对建筑材料进行专门规定,称为“可销售”矿产。20世纪90年代,随着对河砂开采造成鲑鱼栖息地破坏的认识日益增加,美国大幅降低河砂开采。目前尚无美国河砂开采的专门规定,但在其他法律法规中有相关的限制性条款,比如《清洁水法》《濒危物种法》对河流环境的要求。按照1975年《地表采矿和复垦法案》要求,美国采砂活动主要由县市一级管理,但其他联邦机构比如陆军工程兵团和州级机构也承担管理角色。《地表采矿和复垦法案》修订重点是采矿坑修复,涉及环境和安全问题。加利福尼亚州已经协议,2020年关闭最后一个沿海海砂开采作业点。d5k矿机优选网

加拿大面临的挑战是缺乏专门的砂石资源监管治理政策。以不列颠哥伦比亚省为例,加拿大土地使用政策提及河流中提取砂石,其目的仅仅是为了公共安全或减少洪水,而不是将砂石作为资源进行提取。d5k矿机优选网

印度面临的挑战是有效整合相关部门的监管治理政策。印度环境、森林和气候变化部(MOEFCC)2006年要求采矿项目需要环境影响评估,但开采面积小于5 hm2不需环评。印度最高法院2012年裁定,无论面积大小都要进行环评。按照这项规定,MOEFCC将环评审查程序下放到采矿管理区层面。印度有707个采矿管理区,采砂活动由这些不同的独立的实体管理,协调管理难度增加。之后,基于采砂活动对生态环境的负面影响不断升级,国家绿色法庭(NGT)和其他法庭多次禁止非法采砂。例如2015年NGT规定季风期间在印度中央邦禁止采砂;2016年印度矿业部发布河砂合法和非法开采的行政责任:根据1957年《矿山和金属开发和规制法》,采砂活动由邦一级管理,各邦要对非法开采、运输和储存砂石等活动进行管制;2016年MOEFCC制定《可持续采砂管理指南》;2018年印度矿业部推出“采砂框架”,提供采砂路线图。d5k矿机优选网

马来西亚1965年颁布的《国家土地法》,规定采砂活动由州政府管理。2009年马来西亚自然资源与环境部负责境内采砂管理工作,制定了关于地点确认、管理和监测有关的《河砂开采管理指南》,但尚未广泛实施。d5k矿机优选网

柬埔寨的河砂开采审批许可由柬埔寨矿业和能源部负责,依照2001年出台的《矿产资源管理和开采法》管理。矿业和能源部2015年制定《柬埔寨河砂开采最佳实践》,亦未有效实施。d5k矿机优选网

南非砂石资源由南非矿产资源部管理,历史上从环境和土地利用规划方面进行的管控较少。2011年土地利用规划立法明确其对采砂的适用性,但新环境法没有明确的适用性。d5k矿机优选网

3.3 开采量最大但监管治理力度最小的治理窘境

近年来,全球主流媒体多次报道,UNEP、WWF和LEVIN SOURCES等机构多次发布研究报告,均认为世界各地采砂活动正以较大规模、不可持续和基本上不受监管地发生,其中包括大量非法采砂活动,如果不认真对待,可能将全球生态系统推向毁灭的边缘。开采量最大但监管治理力度最小,成为砂石资源开发利用最薄弱的治理短板。d5k矿机优选网

1) 缺乏原始数据的统计监测。一是缺乏关于砂石资源开采利用的基本信息。砂石资源的消费量、砂石资源开采对生态环境的具体影响,都需要专门统计和监测,用于支持决策。改善现有认识,加强规划和管理,是对砂石资源治理的重要贡献。二是建筑行业供应链中砂石资源可追溯性极弱。在不追踪和不区分“负责任”或“不负责任”砂石来源的情况下,如何实现负责任的砂石资源消费,是一道难题。国际机构、各国政府以及国家和跨国公司之间的数据共享至关重要,但目前还很困难。三是环境监测计划通常侧重于国家投入产出监测报告,但难以得出砂石资源监测结果。d5k矿机优选网

2) 缺乏开采利用的科学标准。印度、马来西亚和柬埔寨均出台采砂指南。印度《可持续采砂管理指南》、马来西亚《河砂开采管理指南》、柬埔寨《柬埔寨河砂开采最佳实践》,均包含丰富的技术信息,描述河流系统的地貌特征、泥沙开采对河流系统的影响以及不同开采方式的不同影响,提出每条河流都有一个补给率,只需按照此补给率开采砂石即为可持续开采。但是印度、马来西亚和柬埔寨指南关于补给率的算法非常复杂,技术要求高,在实践中难以将监测结果与管理工作紧密挂钩。其他许多国家,更是缺乏砂石土资源开采利用标准。d5k矿机优选网

3)缺乏合理的管理体系架构。横向来说,各国砂石资源开发利用活动受矿法和相关规章的管辖,但各部门职能重叠,难以明确管理边界,采砂活动中所涉及的土地使用、环境保护和水资源方面,一般都属于其他法律法规管辖的范围,而且这些法律法规很少考虑采砂活动。比如南非的采砂活动,对于新的《环境法》就没有明确的适用性。这种法律法规的分散化,使得国家相关部门对砂石资源管理缺乏明确的环境保护规定。纵向来说,管理权限分散,从中央政府到各州、省、县,各管辖区域的解释范围不同,执法力度不同,导致管理过程和结果不一致。比如印度将采砂活动的环境影响评估交由采矿管理区层面管理,砂石资源开发利用由707个不同的独立的实体管理,难度非常大。d5k矿机优选网

四、建  议

1) 开展全国砂石资源调查工作。重点是测量填图等基础性工作,包括中国砂石资源综合填图工程,对全国范围内砂石资源数量、质量和分布状况进行调查评价,进行砂石资源适宜性评价和适用性评价以及砂石资源开发利用的生态环境影响评价,做到底数清楚、情况明晰,服务和支撑决策。d5k矿机优选网

2) 加强基础制度建设。对砂石资源的开发利用进行专门的顶层制度设计,建立和完善砂石资源调查评价制度、砂石开发利用监测统计制度、绿色矿山建设以及生态环境保护和修复制度等。d5k矿机优选网

3) 建立部门协调机制。对砂石资源矿业权、土地利用、环境保护和生态恢复,建立统一规划,实行统一标准,完善统一监管,使砂石资源开发利用的监管治理形成横向衔接、纵向紧接、科学量化、有序调节的良好局面。d5k矿机优选网

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