沙漠里的沙子能利用起来吗?为什么?
沙漠里的沙子能利用起来吗?为什么?
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为什么沙漠里的沙子不能利用
一、首先也是最重要的,成本太高,无论是人工成本还是开采成本都远远高于普通地区,现在内地的建筑工人工资差不多一天300元,在沙漠中一天估计最少要翻两倍吧,也就是600元,再有开采运输成本,内地可就近取货,而沙漠往往都离建筑工地很远,运输成本太高。
二、开采技术限制,目前沙漠里的沙是不能直接用做建筑材料的,需要二次加工,建筑工地用的砂浆,用的是砂子,虽然读音相同,但是还是有很大的差别。
三、砂子的颗粒直径比较大,一般在1~3毫米左右。而沙子的直径很小,一般在0.25毫米以下。沙子中黏土的含量通常比较高,如果用于混凝土的话,那些黏土成分会极大地降低混凝土的强度的。而砂子里面含有的黏土成分很低,可以直接用于砂浆或浇筑混凝土。准确地说,沙子是不能直接当建材用的。选出适当的颗粒大小,则可以用来配置混凝土。一般需要经过水洗分选后才能使用
四、此外,沙子是二氧化硅晶体,风化只是让他们碎裂而已。经过筛选后是可以当建材用的。
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沙漠面积约占地球陆地表面积的20%,但很遗憾的是,目前人类没有找到任何能够利用沙漠沙子的方式,那这究竟是怎么回事呢?
建筑用沙
沙子最主要的用途就是用于建筑行业,由于全球范围内城市化进程加快,导致对沙子的需求量非常大,以至于很多地方出现了沙荒。我国湖南地区的多条公路以及建筑,正是因为缺沙导致停工。而河南地区的沙子供应量远远达不到需求量,只能满足1\u002F5左右的建筑用沙需求。
随着用沙荒的到来,沙子的价格也水涨船高,从过去的几十元一吨长到了几百元一吨,然而即使如此,仍有许多地方买不到沙子。
曾经也有人想过用沙漠中的沙子替代河沙,但后来却放弃了。原因是因为沙漠中的沙子,是由风力侵蚀而成的,沙子之间会相互摩擦,以至于棱角过于圆润,在建筑用沙使用时,会导致建筑物承重能力下降,而且结构不稳,容易出现事故。
另外,
沙漠中的沙子颗粒度太小,无法满足建筑用沙的需求。
根据建筑行业的一位专家介绍说:砂石直接决定了建筑物的质量标准。对于建筑行业而言,沙漠中的沙子无法满足建筑行业的标准,因此无法用于修建各种建筑。
科研用沙
我们知道,沙漠中的沙子主要成分是二氧化硅,而二氧化硅可以用于制作各种光学镜片,按道理而言,沙漠中的沙子可以用于高精尖的行业,以及满足科学研究使用。
但很遗憾的是,无论是光学眼镜,还是实验室研究,对于沙子的需求量实在是太小了,几乎可以忽略不计。
另外,沙漠中的沙子具有强碱性,这是因为沙漠中的水汽蒸发量大,而降雨稀少,导致沙漠地区的水汽不断蒸发, 使得水中携带的各种碱性物质不断沉淀,以至于沙漠地区的沙子含碱量高。
而含碱量高的沙子需要经过二次加工之后才能使用,成本较高,所以很多科研机构会使用其他材料代替沙漠中的沙子。
运输成本
沙漠中的沙子之所以没有被开发的另一个重要原因是当地人烟稀少,环境恶劣,导致开采成本显著提高。
另外,我国的沙漠地区都身居内陆,而我国的城市化发展较快的地区集中在东部以及中部地区,距离沙漠较远,使得交通成本非常高,所以才没有大规模开采沙漠中的沙子。
其实,我国之所以没有从别的国家进口沙子也是因为运输成本较高。我们知道,并不是所有的国家都面临河沙枯竭的问题,有一些国家由于城市化进程放缓,而可供开采的河沙较多,因此可以从别的国家进口河沙。
然而能够对外出口的国家较少,大多都是距离我国较远的国家,比如:澳大利亚,
以至于运输河沙的费用比我国的河沙价格更高,在市场上不具备竞争力,因此被淘汰了。
不过多说一句,如果有一天我国河沙价格飞涨,以至于即使从别的国家进口河沙需要高昂的运输费用,可能市场价格仍会具有竞争力,此时我们会从国家进口。这一点最典型的案例就是黄豆,美国黄豆比较便宜,即使加上高昂的运输费用仍然比国内黄豆价格要低,所以我国才没有大规模种植黄豆。
沙漠能被消灭吗?
既然沙漠中的沙子无法被人类利用,而且沙漠又会引起沙尘暴,那为什么我们不彻底消灭沙漠呢?
其实是因为沙漠是一种非常自然的地理景观,即使没有人类沙漠也会存在。而且,沙漠和海洋的比热容不同,导致在太阳直射下,两者的升温速度不同,
以至于两者之间会出现温度差,引发热力环流,从而形成地球上复杂多变的气候类型。
人类之所以要植树造林,对抗的不是沙漠,而是沙漠化。而且植树造林的区域大多是沙漠的边缘,这样能够过滤来自沙漠的沙尘暴,使周围地区沙漠化程度放缓,以及不再受沙尘暴的威胁。
总结
总结下来,沙漠的沙子用途不大,一来是因为目前对沙子需求量较大的行业是建筑行业,而建筑行业对沙子的要求较高,沙漠中的沙子无法满足建筑行业的需求。二来是因为沙漠远离城市,导致运输成本显著上升。
正因为如此,所以对于沙漠中的沙子,目前并没有特别好的使用方式。
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沙子好像随处可见,所以我们总是觉得它一文不值!
但不管你信不信,现在可以被利用的沙子正在枯竭,沙子正在变成最稀缺的自然资源之一,全世界都在闹“沙荒”,许多人为了争夺沙子的开采权打得头破血流。
造房修路都需要沙子,填海创造陆地面积也需要沙子,现在的沙子是
除水以外人类消耗最多的自然资源
,是石油的10倍还多,枯竭是肯定的。
然而,另一方面,我们也经常听到土地沙漠化,世界各地的沙漠面积都在变多,沙漠里最多的可就是沙子了啊。
那么,我们为什么不直接开采沙漠里的沙子呢,减少沙尘暴的同时还能给这些贫瘠的地区创收?
图注:932万平方公里的撒哈拉沙漠
沙漠的沙子为什么不好利用起来?
我看到许多人说到开采沙漠的沙子成本很高,要在沙漠工作,成本高是当然的,但这并不能算是主要原因。
即便是迪拜这样沙漠中的城市,它们也并没有就地取材,基建用的沙子也都是别的地方运过去的,主要是澳大利亚。
其实,
沙漠的沙子不利用起来,最主要原因是用它造出来的房子牢固性很差
。
沙子被分为粗砂,中砂,细沙三种不同粒度,根据可塑性、强度,承载能力的不同,这三种粒度的沙子分别被用在建筑的不同地方。
其中细沙用处是最少的,基本只能作为砖砌体或者其它砌体砌筑黏合处使用的砂浆。
自然界通过两种力量制造沙子——风和水,但是不同条件下制造的沙子粒度是不同的。
沙漠的沙子是通过风化来的,所以那些越靠上层的沙子颗粒都是非常小的细沙,所以它用到的地方并不多。
最重要的是,风吹在沙漠上,沙子和沙子之间不停地打磨,导致沙漠的沙子都是呈圆形的,而且表面十分光滑。
这些光滑的圆形表面摩擦力是非常小的,颗粒之间基本没有互锁现象,如果用作砂浆就非常容易打滑,从而导致混凝土结构强度的下降,特别是在潮湿的时候,强度会变得非常低。
如果整个建筑都是用沙漠沙子打造出来的话,那么它很可能是豆腐渣工程,因此沙漠的沙子开采的必要性很低。
沙漠中的粗砂是可以利用的,只要开采出来后稍微处理处理就好了,但是因为开采和加工的成本过高,也往往没人愿意去干。
混凝土用的基本都是河沙
我们现在资源紧张的就是河沙,这是我们主要用的沙子,是在河里通过流水冲刷出来的沙子。
这些沙子的大小刚刚合适,而且表面比较粗糙,这样可以有效加强混凝土的强度,处理起来也方便。
同样是以水流创造出来的海沙其实也不适合作为建筑沙子,因为海沙里的盐的含量高,如果用作建筑它会吸水让建筑变得潮湿,从而腐蚀建筑。
另外,海沙中的氯离子也是容易和钢筋发生反应,从而降低建筑的使用年限。
图注:海沙
事实上,海沙的使用还挺多的,因为海沙也是可以经过一些处理变得可以用以基建。
但是这样也会增加的成本,所以也很少有人愿意干这种事情,特别是有河沙这种更合适更便宜的沙子在市面时。
最后
其实还有一种沙子也是可以的,那就是人为通过把大石头搅碎成沙子,这种称为“机制砂”,但是同样成本会更高一点。
用来用去,用得最多、最广的还是河沙,所以现在世界各地的河流都有“被掏空”的感觉。
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自古以来沙漠就是一个让人恐惧的名词,我小时候在课文中接触沙漠的时候,给我的感觉沙漠是一望无际的流沙地,人一旦进入沙漠就会面临瞒天飞沙、烈日当空、缺水缺食物、甚至迷失方向。我那时候的唯一的疑问就是,沙漠既然是一个离死神最近的地方,为什么有那么多人偏偏要去沙漠中抛尸荒野呢?
我国也是个多沙漠国家,由于过度放牧问题得不到有效控制,沙漠化问题在以前也是日益严重,人们一直就是遵循着沙进人退的生活方式,沙漠化问题越来越成为人们迫在眉睫需要解决的当务之急啦。
自从1992年开始,我国的科研人员终于研究出攻克沙漠的技术难题,一批先吃螃蟹的人抢占先机,投入到了治沙队伍的先遣队中,开始了最艰苦的改造工程。
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由于制度沙漠的技术越来越成熟,现如今沙漠变绿洲、沙漠变良田项目,已经进行的如火如荼,越来越多的人投入到了这项,利国利民、造福人类的洪流之中。
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沙漠在今后的日子里,将不再是危害人类的重灾区,沙漠的沙子必将逐渐变成沃土生产出我们必须的粮食和鲜花。我想这就该是沙漠中的沙子最好的用途了吧!
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沙漠的防沙治沙一直是大家重点关注的对象,如果能把占地球总面积30%多的沙漠里的沙子利用起来,真的是非常美好的事,
这也是科学家一直在努力的事
。但是,这个过程很艰难。沙漠里的沙子特性与其他沙子不一样,实际可利用的地方并不多。想要能够充分利用沙漠里的沙子,使其能够满足各种使用环境和要求,
必须对沙进行改性
。
1、沙漠沙的特性
沙漠是由于干旱和风共同作用形成的。当干旱降临,地表植物枯萎干瘪,地表土壤也开始龟裂。
日经月累,外加风的侵蚀,植物与土壤都变成粉末
。这部分首先变成粉末的粉末,其实是营养层,由于密度小很容易随风而逝。显然,这部分粉末量少,且被风带到了其他区域。沙漠里的沙子,主要成分不是这种粉末。
随着时间的流逝,裸露在外的岩层开始风化腐蚀,慢慢变成小颗粒。相较于土壤和植物,岩石的颗粒化进程更加困难,所以也难以形成粉末状,这部分岩石颗粒是沙漠沙的主要成分。
颗粒的尺寸根据岩石的不同而不同,尺寸大概在毫米级以下
。也就是说,沙漠里的沙子都很细,比面粉略大。
就沙漠沙的特性而言,由于这些沙漠沙基本都是岩石风化后的颗粒,具备了岩石原来的力学性质。
单个颗粒的沙子,其力学性能相对于植物体来讲一般都较好
(一些易碎的岩石,形成的颗粒更小)。但是,颗粒过小,想要利用起来难度较大。
2、建筑用沙的要求
建筑用沙是沙子利用的一个大环节。建筑用沙有两类,一类较细,称为黄沙,一般用于建筑物表层。另一类较粗,称为砂石,一般用于建筑物受力基体。沙漠里的沙,如果能用,那么应当归属于第一类。
正如上图所示,建筑用沙要比沙漠沙粗大很多,其颗粒直径都是毫米级的,最大不超过5mm,大部分都是1-3mm,远大于沙漠沙的0.3mm。
3、沙子颗粒尺寸对结构强度的影响
为什么沙子颗粒的尺寸会严重影响混凝土结构的强度呢?我们知道,建筑用沙是制成钢筋混泥土结构,其中钢筋主要用来承受拉伸载荷,混凝土基体就是用来承受压缩载荷的。
第一,形状的影响
沙漠沙颗粒较小,建筑用沙颗粒较大。颗粒较小的沙更加趋于球体,而建筑用沙更加的不规则。从单颗粒考虑,如下图。两个颗粒尺寸差不多大的沙子,位于混凝土基体中,受到外压的作用后,
假设沙子界面与混凝土脱粘,那么必定是圆形脱粘面较大
。长条状的脱粘面与其位置有关,从宏观平均来看,要小一半。这样整体的性能强度就下降了。
第二,尺寸的影响
颗粒尺寸对结构强度的影响非常巨大,通常而言,尺寸越大强度也就削弱越厉害。但是这并不绝对,与内部孔洞不一样,这种属于内部夹杂。
它的强度,与粘接的牢固程度关系非常大
,也就是水泥标号。
混凝土结构的另一主要成分水泥,其颗粒同样非常小,
约在毫米级范围以下,这与沙漠沙的颗粒直径差不多
。这种情况下,本来水泥粉末凝结之后产生强度,掺加了沙漠沙后,
相当于稀释了水泥
,从而降低了凝结后的结构强度。而颗粒较大的建筑沙,无法稀释水泥,相当于水泥纠结在一起然后与颗粒沙粘接。当然,与纯水泥相比,加了建筑沙也是强度有所降低的。下图为混凝土微观图,触手状应该就是凝结的水泥,这些触手状像一张大网一样,把建筑沙凝聚在一起。
4、沙漠沙的改性研究
综上所述,沙漠沙颗粒太小,无法用于建筑结构。所以,想将沙漠沙用于建筑的想法是不可行的。沙漠治理,重点还是应该放在减小沙漠面积上。即,想办法将沙子不再漏水,这样才能生长植物。这方面,力学工作者的研究占了一席之地。
缺水的沙漠颗粒,从力学上来说,就是缺少约束。
如果能够额外赋予这种约束,将离散的沙子变成整体
,实现固水的目的,那么后期的植被将不成问题。重庆交通大学的力学教授,研发出来了一种粘合剂,倒入沙子后,能将沙子凝聚在一起,让沙子从新变成土壤,下图为该力学教师的试验田。
5、总结
沙漠沙的颗粒太小,无法用于建筑结构,会降低结构的强度。但是,通过改性,力学可以让沙漠重变土壤。
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同样是“沙”,河沙从几十块涨到200多一吨,而且部分地方还有“沙霸”存在,但占据全球陆地总面积20%的沙漠,它的沙子却无人问津,哪怕有人运点回去种些花花草草也行啊!
目前人类文明的发展,最离不开的是水,其次就是沙子,如果你关注资讯,就会知道很多工地陷于停工、延期窘境,其根源就是市场上的沙子供不应求。
建筑行业用的都是河沙,它向来就有“软黄金”之称,
而且我国每年新增的建筑面积要高达20亿平方米,全年消耗的水泥、沙子、钢筋等建筑资源,占据了全球总消耗的40%。
我国沙漠数量好歹也有十几个,总面积约130万平方公里,占我国国土面积的13%左右。
通过以上可以得知,沙子最大的使用领域就是建筑,目前用的是河沙,
但沙漠里有这么多沙子,难道就不能用“沙漠沙子”代替“河沙”吗?
这样既能解决土地沙漠化等环境问题,又能给我国基础建设献出一份力,岂不美哉?
沙子是如何产生的?
绝大多数元素在引力的作用下汇聚在一起,逐渐形成了最原始的地球。
地球在引力势能的作用下,变成了一个熔融状态的火球,各种重元素在引力的作用下逐渐下沉,就像金元素一样,99%都在地核中,现在表层的黄金都是地球凝固后的天外来物。
有重元素,自然也有轻元素,重元素下沉,轻元素逗留在表层,其中以氧元素为主,其次为硅元素,再然后就是一些微量元素。
硅元素跟氧元素发生反应,生成二氧化硅,等到地球温度逐渐冷却后,二氧化硅就化成了岩石。
经过长时间的风化、侵蚀,岩石逐渐被分解成各种大小的颗粒状物体,比如砂石、土壤、沙子。
其中沙子又分为山沙、海沙、沙漠沙、河沙。
山沙的缺点
山沙是山体岩石风化后的产物,因为没有经过水流的长期冲刷,山沙内部大多存在泥土、有机杂质,而且颗粒较大,虽然可以跟水泥相结合,但要用山沙,就必须进行粉碎、提纯等一系列程序。
最后往往得到的结果就是,其被加工后的质量还没天然河沙好,综合下来花出去的费用却比天然河沙贵。
海沙的缺点
海沙颗粒很细,而且表层形状更为圆滑,跟水泥的结合性较差,海沙不具备高抗压、高抗拉的强度。
此外,海沙中存在较多的盐分,它会吸收空气中的水分,从而加快腐蚀钢筋的速度,大幅度降低建筑质量,冬季在低温的作用下,内部水分容易结冰,膨胀后的海沙会造成水泥层的脱落。
除了盐分之外,海沙中还存在大量污垢,如果要用,首先就得提纯,但考虑到海沙的缺点,所以海沙被禁止使用在建筑等行业。
沙漠沙子的缺点
1.富含碱性
沙漠区域气候干燥,降雨量小,蒸发量却极大,这就导致盐分聚集在沙漠表层,所以表层的沙子具有盐碱特性,这是最致命的缺陷。
这类沙子会很容易的跟建筑材料产生化学反应,而且没有经历过水分的长期冲刷,其内部杂质较多,除了影响砂石混合物的质量之外,它还可以腐蚀金属建筑材料,影响房屋整体安全质量。
2.有害物质较多
河沙中其实也有大量硫化物、淤泥等杂质,但河水在流动过程中,每时每刻都在冲刷河沙,自然会帮河沙“清洗”掉其中的有害物质。
但沙漠的沙子不同,它是原地分化的产物,再加上沙漠地区可怜的降雨量,沙子内部根本难以被清洗,所以它的有害物质较多。
3.沙粒小,表层光滑
建筑所需的沙子,对粗细都有严格规定,除了影响水泥用量之外,还会影响混凝土强度。
沙漠地区的沙子常年处于干旱地区,再加上昼夜温差大,
沙粒不断被风化成更细的颗粒。
沙子之间频繁摩擦,导致其表层为圆形或椭圆形。
颗粒小,表层光滑的沙漠沙子,如果硬要当作建筑用沙的话,
砂浆的凝固性就会很差,即便造出来房子,也是豆腐渣工程,还会危及人类的生命安全
,相比而言,河沙就显得粗糙很多。
而且沙漠的沙子中还有部分具备油性的土,如果非要跟水泥一起搅拌制作混凝土,还要进行一连串加工。
4.运输成本高
沙漠一般都在我国偏远地区,交通极其不便,而且周边地区城市现代化水平不高,对沙的需求量低。
真正对沙有大量需求的是
我国东部沿海城市以及其他地区发达城市
,然而这些地方距离沙漠距离较远,如果要用沙漠沙子,
就得考虑到人工、运输、开采成本。
举个例子,河沙卖200\u002F吨,沙漠沙子算上开采、人工、运输、加工等程序,可能综合费用都要高达400\u002F吨了。
综合沙漠沙子富含碱性、富含有毒物质、沙粒小、运输成本高等因素,你就会发现,沙漠沙子基本上什么领域都用不到。
就拿建筑领域来讲,虽然河沙确实从以前的几十\u002F吨,涨到了200多\u002F吨,虽然全球每年沙子需求量高达500亿吨,但总的来讲,以河沙的储量,再撑个百来年不是问题。
也许有人会说,沙子主要成分是二氧化硅,二氧化硅可以制造玻璃、光学仪器、工艺品、耐火材料等等,确实,二氧化硅的主要用途真的是这些。
那你是否考虑到杂质的问题?
从上文可以得知,沙漠的沙子杂质多、有害物质多,
如果要加工成玻璃等等,必须经过繁冗复杂的二次加工过程,在可以用河沙的情况下,为什么要舍近求远的用沙漠沙子呢?而且就算不用河沙,那就退而求其次,用山沙,它的品质也比沙漠沙子好的多。
如果非要用沙漠沙子,其综合成本必然上涨,到时候买单的还是老百姓,就算能清洗杂质,考虑到圆形、椭圆形的外层结构,其制作的产品在牢固性方面,仍存在一定短板。
所以沙漠的沙子真的没什么用,不然全球沙漠化问题肯定能得到改善。
对于沙漠的沙子,你有什么更好的处理方式吗?欢迎在评论区留言探讨。
我是七叔,如果觉得内容对您有用,欢迎点赞关注。
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在人类修建建筑的时候,确实“沙”的使用率非常的高,但是我们使用的沙并非是沙漠之中的沙,而是用的江河之中的“河沙”,所以这是有差别的。很多人就在质疑,沙漠里的沙子能利用起来吗?
确实沙漠面积在全球占据了不少位置,并且沙子的含量非常高,但是为什么没有被利用起来,而是放置在哪里了呢?我们下面就通过修建建筑使用的“河沙”例子,来进行说明沙漠里的沙子是否能利用起来,首先我们来看看建筑为何不能使用沙漠里面的沙子。
沙漠里的沙子能利用起来吗?为什么?
很明显,沙漠里面的沙子是不能用的,如果沙漠之中的沙子能够使用,估计早就已经开采出来了,这是为什么?
第一、
沙漠之中的沙子首先是含碱量非常的高,这是由沙漠之中的特殊气候条件所制造出来的。如果这样的沙子使用到建筑上面,会与其他物种产生一定的化学反应,所以很容易引发建筑物的稳定性,安全性等问题,这明显是不能使用的。
第二、
沙漠里面的沙子大多数都含有不一样的特殊物种,可能存在对健康有危害的物质,所以也不能使用。河沙能够使用,是经过长期的过滤,清洗,冲蚀等因素之后,留下来的最干净的沙石。
第三、
沙漠里面的沙石不符合基本的建筑用砂标准,因为沙漠的沙石细小,所以也不能使用。
第四、
沙漠的砂石开采难度大,基本沙漠地带都是人烟稀少的地区,所以完全不具有高能开采的条件,这也会导致沙漠的沙不能利用起来,所以其实沙漠里的沙子不能被人类如今利用起来,还是有不少的原因,我这里只简单地说明了几种。
河沙与沙漠里的沙子区别在哪里?
河沙是天然石在自然状态下,经过长期的摩擦,碰撞,清洗等复杂过程形成的,并且杂质含量多的非金属矿石,所以也不会含有极高的含碱物质,同时河沙也不会有类似于沙漠沙子、海沙等医院的味道。
因为河沙被冲刷很久了不会遗留下这样的问题,河沙是一种没有味道的沙子,这就是它们最大的区别,所以人类如今就算是开采,也是开采河沙,并且河沙还有一些不可替代的作用。
如今全球的河沙利用率已经超出了自然的增长速度,根据《自然》杂志发表的一项评论指出,沙子和砾石的采掘速度,已经超过了其自然恢复的速度,全世界每年大约会使用320亿吨至500亿吨沙子。
虽然沙漠的占到了地球上陆地表面积的20%,但沙漠里的沙子太过光滑以致无法使用。同时我们上面也结合说明了沙漠沙子不能利用起来的问题,所以这说明了如今的河沙也快成为稀缺性的物质了。
当然河沙的主要利用就是在建筑上面,如果人类少修建点房子,少修点水泥路等等,那么河沙的减少也会放慢速度,这就是很明显的作用,所以就看未来人类是否进行对河沙的控制,然后来好好地利用起来。
当然未来能够将沙漠的沙子想办法利用起来,其实也是非常好的事情,毕竟工业使用的河沙仅占地球面积不到1%,而沙漠占了20%。
难道沙漠的沙子毫无利用价值?
其实也并不是,沙漠的沙子还是具有潜在的价值,例如可以用作一些细小的东西,运动的沙袋,沙坑等等,但是由于沙漠离人类较远,都是地处偏远的区域,所以也没有人愿意去开采利用。
人类如今最大的还是在将沙漠生态缩小,建立一个绿色的环境,所以沙漠的沙子更多的是负面影响,而不是正面的影响,但是话说回来,沙漠的存在也是生态系统的一部分。
不少地区还因为沙漠的变化而得到生态系统的改善,例如在沙子飞跃其他地区的时候,会带来气候上的变化。我们不是经常说沙漠灰尘穿越大西洋,其中沙子在运动的过程之中,会吸收一部分太空水汽,会对海洋系统产生一定得要进行,只不过很多人没有在意这方面的影响罢了。
所以沙漠沙子并非是“一无是处”,在影响气候系统之中的作用还是较大,这就是大概情况。
综合情况而言,沙漠里的沙子能利用起来吗?如今暂时不太可能,唯一用处最大的工业发展,沙漠沙子都利用不起来,那么在其他方面就更难了,我们这里就简单地说明了下沙漠沙子的一些问题,这与河沙的区别还是较大,但是沙漠沙子并非是“一无是处”,对生态系统的改变还是存在的,这就是它的价值存在,但是这是自然价值不是人类利用起来的价值,需要分开。
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近两年来随着国内环保的加强,盗挖河沙的现象越来越猖獗,有人甚至通过盗挖河沙成为当地首富,由此也可以看出市场对于河沙需求的旺盛。中国作为基建狂魔,每年大量的基础建设需要大量的建筑材料,其中河沙是工程建设中最重要的建筑材料之一。
上图:盗采河沙现象触目惊心
沙子的作用
沙子和水泥通过一定得比例混合在一起搅拌以后就成了水泥砂浆,混凝土中沙子也是必不可缺的一部分,因此,沙子的需求在一定程度上也反映出一个国家城市的发展进度。
当然沙子除了作为混凝土用于建筑行业以外,还可以制成玻璃、电子产品等。全球每年消耗的沙子量极大,据统计,
每年大约有320亿至500亿吨的沙子被使用。
而这些沙子基本上都是取自河流中的河沙,而这样的利用速度显然明显超过了自然界中河沙恢复的速度,有专家估计,到2050年,地球上沙子的需求量会超过供应量。
上图:河沙开采对当地生态环境的影响
有人会产生疑惑,地球上沙漠的面子占到了地表面积的百分之二十。而沙漠里面除了沙子几乎啥也没有,如果我们能够把沙漠中的沙子利用起来,不仅降低自然石料的开采,还合理有效地利用了沙漠资源。
那么,为什么不直接将沙漠里的沙子利用起来呢?
沙漠中沙子难以利用的原因
首先,我们看一下对沙子需求最大的建筑行业。
沙漠中的沙子虽然多,但是并不能直接用于建筑行业,原因有一下几点:
1、沙漠中的沙子含碱量较高且含有很多有害物质。
这是因为沙漠中的水汽蒸发量大、降雨稀少, 使得水中携带的各种碱性物质不断沉淀,以至于沙漠地区的沙子含碱量高。
一旦用沙漠中的沙来盖房子的话,含碱量高的沙子会和水泥以及水发生化学反应,从而导致水泥砂浆强度不足,造成墙面裂缝,从而引起非常严重的后果。
沙漠里的沙子大多都是风化的产物,有害物质无法过滤掉,因此其中会存有大量的有害成分,相对来讲,河沙经过河水的不断长清洗和冲蚀,其中所含的有害物质基本上就已经清洗掉了。
因此,沙漠的沙子不适合去做建筑,否则会对人身体造成不良的影响。
2、沙漠中的沙子颗粒太细。
建筑用砂一般采用粗砂或中砂,国家对建筑用砂的尺寸大小有严格要求,通常采用直径在1-3mm的沙子。沙漠里的沙子由于长期的风化,直径一般都在0.3mm以下,不符合国家对建筑用砂粒度标准的要求。
上图:建筑用沙的分类
并且,沙漠中的沙子由风力侵蚀而成的,使得沙子的棱角过于圆润,使其级品不良,用在建筑物上时会导致其承重能力下降,结构不稳。此外,沙漠中沙子的黏土含量比较高,黏土成分会极大地降低混凝土的强度。
既然沙漠中的沙子无法直接用在建筑行业,那么科研用沙能不能用沙漠中的沙子代替呢?沙子在科研领域有什么作用呢?
其实,沙子的主要成分是二氧化硅,而二氧化硅是各玻璃、光学镜片的材料之一。
上图:各种光学镜头
但是,科研领域对于沙子的需求量实在太少了,跟建筑行业的用量比起来完全可以忽略不计。同时,也是由于沙漠中的沙子杂质太多,且含碱量太高,因此如果要将其用于科研方面,需要将沙子进行多次加工处理后才能使用,而这所需要的成本很高。科研方面小批量的需求很难减低其成本。
还有一个原因也跟沙子难以利用有关,我国的沙漠地区都身居内陆,而我国沙子需求量最大的地方大多是中东部城市地区,距沙漠较远,使得交通成本非常高。
沙漠沙子的利用
那么,沙漠中的沙子真的一无是处吗?我们要不要通过植树造林将沙漠彻底消灭呢?
其实,沙漠是地球上自然形成的地理景观中的一种,沙漠特殊的热容比对地球复杂气候的形成也有一定的影响。
上图:风景如画的沙漠景观
同时,人们也在不断研究对沙漠的利用,经过人类的不断探索,已经形成了几种特有的沙漠经济:
1、沙漠旅游
。“大漠孤烟直,长河落日圆”,以前沙漠总是以荒凉、悲壮的形象示人,如今沙漠旅游不断兴起。独特的自然景观、多彩的地貌类型不断吸引众多的游客来此猎奇、探险。
沙漠中的沙子在阳光的照射下,还有治疗风湿病、皮肤病的效果,所以,在欣赏当地大型沙雕、沙画的同时,来这里做个休闲的沙浴也是不错的享受。
上图:大型沙雕
2、沙漠种植。
谁说沙漠里面不能种植农作物?多年前,我国就已经掌握利用沙漠环境种植水稻的技术,采用沙地衬膜水稻技术,在沙漠中种出了高产的水稻,并打造了特有的“沙漠沙米”品牌。
3、将沙漠沙子作成特殊建筑材料
。通过沙漠沙子造砖机生产出来的砖建造房子能起到冬暖夏凉的效果。而运用沙漠沙造砖机造出的沙砖路,吸水性强且有较强的耐酸、耐碱性,使得路面不会形成积水,从而保持路面的干燥,防止城市内涝。
总结
因此,对于人类来说,沙漠不是可怕的,可怕的是不断的扩大的沙漠化。
而人类植树造林的目的也是为了阻止荒漠化的扩张,荒漠化目前仍然是全球各个国家面对的难点问题,被人们称之为“地球的癌症”。
上图:被治理的毛乌素沙漠
我国目前的防治荒漠化已经取得了令世人瞩目的成果,近几年来,我国荒漠化和沙化面积呈现“双减少”趋势,中国的第五大沙地——毛乌素沙漠通过中国人几十年的不断治理,生态环境已经变得越来越好,也许在不久的将来,毛乌素沙漠将会消失,取而代之的是毛乌素林场。
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网友解答:
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能利用,开发沙地,种土豆种苁蓉,种一切可能。
内蒙古乌兰布和沙漠正在进行一个伟大的壮举,把黄河引入沙漠,开发牧场,种土豆种苁蓉,成效不错。自开发以来,每年有2万多打工者进入沙漠,在那里付出劳动。据悉,截至目前已有牧场27个,农作物及药材基地2万多亩。牧场和基地规划完整,有路有水有电,还有学校和商店,已经形成一个沙漠城市的雏形。
沙漠正在以另一种形式,进入我们的生活。只要人类智慧以待,沙漠驯服不是梦。(图为:人们正在土地基地接滴管网。)
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网友解答:
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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400亿吨以上),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3000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沙短缺的问题呢?
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。无论是河砂还是海砂,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。
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网友解答:
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上海科技报科普问答主持人:主任记者 吴苡婷
这是一个很好的问题,我们建造各种工程的时候确实需要大量的黄沙,这些黄沙绝大部分是河中的沙子,还有部分是海滩上的沙子,叫做海沙。但是奇怪是我们的沙漠里似乎有取之不尽的沙子,却从来没有人动过脑筋,去沙漠搬沙子来造公路,造桥梁,盖摩天大楼,如果可以用的话,我们似乎可以帮助减少沙漠化的危害。
而不用沙漠里沙子的原因很简单,这些沙子质量太差了。沙漠里的沙子特别细,而且混有土,可塑性很差。而且在建筑用的沙子颗粒截面必须是圆的,颗粒还是要大些的,有黏附力,河沙和海沙颗粒因为长时间经过河水和海水的冲刷,颗粒截面天然就是圆的,但是沙漠中的沙子就没有那么好的条件了,又细又有棱角,如果要选用,还要经过一道清洗步骤,把沙子中大量的土给去除掉。另外沙漠里的沙子含碱量比较高,比如容易和建筑材料中其他物质进行化学反应,影响建筑的安全性,这是一个很大的问题。另外沙漠都比较偏僻和荒芜,交通不便,跑到沙漠去取沙子,交通成本是非常高的,还不如中国大量的河网和海岸线上取沙子,这些地方也是人口密度比较大的地方。
那么如此说来沙漠里的沙子就毫无用处了么,答案是它们还是有用的,沙子的化学成分是二氧化硅,它是我们晶圆和芯片的主要材料,也是制造玻璃主要原材料。如果有一天我们的沙漠腹地交通便利,人才汇聚,经济腾飞,制造业高度发达,各种生产成本比较适中,确实有可能会有企业把厂房建设在沙漠附近,源源不断地就地取材。另外我们很多儿童沙画的原材料也是沙漠沙。
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