磷礦會(huì)枯竭嗎？

連云港，依山傍海，素有“東海第一勝境”的美譽(yù)，具有深厚的歷史文化，被譽(yù)為神話的故鄉(xiāng)。它有一大串的名頭：中國(guó)首批沿海開(kāi)放城市、新亞歐大陸橋經(jīng)濟(jì)走廊首個(gè)節(jié)點(diǎn)城市、江蘇一帶一路戰(zhàn)略支點(diǎn)城市、江蘇沿海開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略中心城市、長(zhǎng)三角區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化城市、國(guó)家創(chuàng)新型試點(diǎn)城市、國(guó)家東中西區(qū)域合作示范區(qū)、上合組織出海基地、世界水晶之都……

少有人知道的是，這里還有中國(guó)最早發(fā)現(xiàn)和首先進(jìn)行開(kāi)采的磷礦，清朝同治年間發(fā)現(xiàn)海州磷礦(現(xiàn)名錦屏磷礦，位于連云港市海州區(qū)錦屏鎮(zhèn)），并于1914年對(duì)該礦正式開(kāi)采。1939年3月，日軍占領(lǐng)海州不久，就把這里占為己有，組成一個(gè)會(huì)社實(shí)行瘋狂的掠奪。

日本人強(qiáng)行征用了大量的民工進(jìn)行露天開(kāi)采，現(xiàn)在的6號(hào)塘就是日本人侵略后留下的深坑。過(guò)去日本人不擇手段，哪里有礦就在哪里采；哪里的礦富就在哪里采。從1940年到1945年，根據(jù)日本戰(zhàn)敗后留下的采礦坑大致計(jì)算，六年間他們?cè)阱\屏磷礦掠奪了30余萬(wàn)噸磷灰石。

工人們利用簡(jiǎn)陋的裝備，將覆蓋在表面上成噸的沙土、貝殼和白堊清除，堆在一邊，露出黑灰色的礦坑。坑里面埋藏著的就是碎片形狀的磷灰石化石。它們?cè)?jīng)是組成原始藻類、軟體動(dòng)物、有殼動(dòng)物身體的一部分。

錦屏地下蘊(yùn)藏的磷礦石意味著這里在寒武紀(jì)早期曾經(jīng)爆發(fā)過(guò)超大規(guī)模的富營(yíng)養(yǎng)化事件，就如同今天的小河溝或者是近海發(fā)生的藻類大爆發(fā)的原因一樣，只不過(guò)后者是因?yàn)檗r(nóng)業(yè)與城市污水排放導(dǎo)致的，而前者是隨著地球早期生命的誕生而形成。

我們可以想象一下，在幾十億年前，這里曾經(jīng)是一片海洋，富含磷的海水孕育了大量的藻類，這些藻類又供養(yǎng)了無(wú)數(shù)的軟體動(dòng)物。在漫長(zhǎng)的進(jìn)化過(guò)程中，一些軟體動(dòng)物進(jìn)化出了堅(jiān)硬的外殼來(lái)保護(hù)自己，磷就在這些藻類和動(dòng)物的身體中富集。

無(wú)數(shù)的藻類、軟體動(dòng)物、有殼的動(dòng)物生存、繁衍然后死亡。它們的尸體像地毯一樣鋪在海床之上。幾十億年之后，我們的骨骼還有牙齒中的部分磷，就是來(lái)自這些腐敗物形成的礦石。

寒武紀(jì)三葉蟲(chóng)

在海底生物沉積形成礦石的過(guò)程中，細(xì)菌發(fā)揮了重要的作用。它們吃掉腐爛的細(xì)胞，從中吸取了碳原子與氮原子，留下致密的含磷顆粒。這些小顆粒成為了我們今天農(nóng)田中給水稻和玉米施用的化肥、奶制品中的磷。

與錦屏磷礦形成原因不同的是另外一種更高品質(zhì)的磷礦是大約在1800~2200萬(wàn)年之前海洋中形成的沉積巖之中。相同的是富養(yǎng)的海水中誕生了大量的浮游生物，并供養(yǎng)了大量的小型生物，這些小型生物又成為了魚(yú)蝦、海豹和海鳥(niǎo)的食物。

鯨魚(yú)又將這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)富集起來(lái)。它們的幼崽會(huì)成為其它的捕食者的點(diǎn)心，吃完后的骨頭與其它生物的尸體一起，就如幾十億年前發(fā)生的情況一樣，生成較年輕的沉積物。這些沉積物慢慢生成了我們今天地球上大部分的高品質(zhì)磷礦。

還有一種是火成巖磷礦，生成于火成巖中的為內(nèi)生磷灰石，一般作為副產(chǎn)物在基性或堿性巖石中富集。只是這種磷礦的豐度比較低，這里就不多說(shuō)了。

科學(xué)家們對(duì)地球上有多少磷礦可供人類使用并沒(méi)有統(tǒng)一的結(jié)論。根據(jù)公開(kāi)資料整理，目前，全球探明的磷礦石資源量超過(guò) 3000 億噸，全球磷礦石的年產(chǎn)量在 2.6 億噸左右，其中超過(guò)三分之二被用于生產(chǎn)磷肥及含磷復(fù)合肥，磷資源已經(jīng)成為影響各地農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要因素。

隨著我國(guó)對(duì)化肥的需求不斷提升，我國(guó)磷礦石產(chǎn)量也逐年增加。相應(yīng)的，磷礦石的儲(chǔ)量呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)。 2016 年，我國(guó)磷礦石的儲(chǔ)量為 32.4 億噸，比 2015 年降低了 0.7 億噸。若按照這個(gè)速度減少，我國(guó)現(xiàn)有磷礦石儲(chǔ)量?jī)H夠開(kāi)采 46 年。

不過(guò)并非所有的科學(xué)家都支持這個(gè)觀點(diǎn)，而且過(guò)去很多質(zhì)疑資源緊缺的觀點(diǎn)后來(lái)都被證明是錯(cuò)誤的。顯然，地球上的磷仍然足夠，可以供養(yǎng)更多的人口，而且如果我們可以采取更科學(xué)的開(kāi)采手段，更有效地利用，不斷減少磷的消耗，還可以讓今天那些低品質(zhì)的磷礦沉積在未來(lái)成為可開(kāi)采的富礦。

然而一個(gè)非常殘酷的事實(shí)是，磷的循環(huán)利用并不簡(jiǎn)單。磷原子不能從礦石變成化肥然后全部進(jìn)入我們的餐桌。我們從礦石中費(fèi)盡千辛萬(wàn)苦得到的磷原子，有絕大部分，超過(guò)80~90%不能進(jìn)入我們的身體。

它們中的一部分長(zhǎng)成了棉花，最終成為了服飾，而那些播撒在田間的磷，只有不足一半被作物吸收。大部分磷都隨著降雨被代入到地下水或者是河水當(dāng)中。正因?yàn)槿绱耍┓柿砍３Ｊ且^(guò)作物的實(shí)際需求量。

磷的另外一個(gè)命運(yùn)是跟我們一樣吃糧食的各種動(dòng)物的糞便。所以上世紀(jì)七八十年代拾糞是當(dāng)時(shí)農(nóng)民都會(huì)做的農(nóng)活，現(xiàn)在的年輕人基本沒(méi)人知道是怎么回事。那時(shí)候，農(nóng)民極為貧窮，無(wú)錢(qián)買(mǎi)化肥。當(dāng)時(shí)化肥產(chǎn)量很少，供應(yīng)緊張，沒(méi)有門(mén)路，就算有錢(qián)也買(mǎi)不到。農(nóng)村有句諺語(yǔ)：“莊稼一支花，全靠肥當(dāng)家”，沒(méi)有化肥，農(nóng)家肥得跟得上，要不莊稼就沒(méi)有好收成。

但這樣的行為并不能提高多少磷原子的利用率，大量的磷原子還是脫離了人類的掌控。盡管它們并沒(méi)有從地球上消失，但它們的大多數(shù)流落到了我們客觀上不可能開(kāi)發(fā)的角落，最主要的地方就是湖底和海底。

這些失控的磷原子，非但難以回收利用，而且還會(huì)污染水體。由磷導(dǎo)致的水體富養(yǎng)化造成的藻類爆發(fā)，引發(fā)其它生物的大量死亡事件遍布全球，每年造成幾百億人民幣的經(jīng)濟(jì)損失。

藻類爆發(fā)

據(jù)估計(jì)，全球磷礦石的陸上儲(chǔ)量為 700 億噸，其中約88%位于北非、中國(guó)和中東地區(qū)，僅摩洛哥及西撒哈拉地區(qū)就有 500 億噸的儲(chǔ)量。中國(guó)擁有全球第二大的磷礦石儲(chǔ)量，也是全球最大的磷礦石生產(chǎn)國(guó)。可以說(shuō)中國(guó)磷礦資源也意味著一種強(qiáng)勢(shì)，影響著其它很多化肥用磷進(jìn)口的國(guó)家。

但磷礦在生產(chǎn)過(guò)程中存在嚴(yán)重的損耗及對(duì)環(huán)境的破壞，生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)某杀荆约艾F(xiàn)有科學(xué)技術(shù)的局限性，“磷元素峰值”的概念也激起了更多反響。國(guó)際肥料發(fā)展中心估算，全球范圍內(nèi)，大約還有600億噸較為集中的磷礦可以比較容易被開(kāi)采。

如果這些磷礦能夠被更加科學(xué)合理地加以利用，還能維持50~400年。盡管有科學(xué)家不同意這個(gè)觀點(diǎn)，認(rèn)為今后科學(xué)技術(shù)水平提高了，之前難以開(kāi)采的磷礦可以用更低的成本獲得。但所有的科學(xué)家們都認(rèn)可這樣一個(gè)觀點(diǎn)：在純粹的元素枯竭之前，我們已經(jīng)面臨磷礦資源即將耗盡的問(wèn)題了。

科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和我們的生活方式將決定未來(lái)人類如何更高效地獲取和利用磷元素，這將決定磷元素以何種方式滿足人類需求多長(zhǎng)時(shí)間。在磷元素的循環(huán)中，人類的生產(chǎn)生活方式已經(jīng)成為了磷元素從礦石到海洋的重要通道。這些辛辛苦苦從礦石中獲得的磷，在奔赴海洋的過(guò)程中，還在沿途造成了不必要的傷害。

如今我們已經(jīng)明白磷元素的重要性，并且擁有一定的能力對(duì)磷的循環(huán)施加有效的影響，讓磷重新回到可以再生利用的循環(huán)當(dāng)中。如何能夠有效邁入理性和可持續(xù)性發(fā)展的未來(lái)，將取決于我們每個(gè)人對(duì)自身原子的認(rèn)知。