磷礦會枯竭嗎？

連云港，依山傍海，素有“東海第一勝境”的美譽，具有深厚的歷史文化，被譽為神話的故鄉(xiāng)。它有一大串的名頭：中國首批沿海開放城市、新亞歐大陸橋經濟走廊首個節(jié)點城市、江蘇一帶一路戰(zhàn)略支點城市、江蘇沿海開發(fā)戰(zhàn)略中心城市、長三角區(qū)域經濟一體化城市、國家創(chuàng)新型試點城市、國家東中西區(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，這里還有中國最早發(fā)現和首先進行開采的磷礦，清朝同治年間發(fā)現海州磷礦(現名錦屏磷礦，位于連云港市海州區(qū)錦屏鎮(zhèn)），并于1914年對該礦正式開采。1939年3月，日軍占領海州不久，就把這里占為己有，組成一個會社實行瘋狂的掠奪。

日本人強行征用了大量的民工進行露天開采，現在的6號塘就是日本人侵略后留下的深坑。過去日本人不擇手段，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，根據日本戰(zhàn)敗后留下的采礦坑大致計算，六年間他們在錦屏磷礦掠奪了30余萬噸磷灰石。

工人們利用簡陋的裝備，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。它們曾經是組成原始藻類、軟體動物、有殼動物身體的一部分。

錦屏地下蘊藏的磷礦石意味著這里在寒武紀早期曾經爆發(fā)過超大規(guī)模的富營養(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，只不過后者是因為農業(yè)與城市污水排放導致的，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)了無數的軟體動物。在漫長的進化過程中，一些軟體動物進化出了堅硬的外殼來保護自己，磷就在這些藻類和動物的身體中富集。

無數的藻類、軟體動物、有殼的動物生存、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，就是來自這些腐敗物形成的礦石。

寒武紀三葉蟲

在海底生物沉積形成礦石的過程中，細菌發(fā)揮了重要的作用。它們吃掉腐爛的細胞，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的磷礦是大約在1800~2200萬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蝦、海豹和海鳥的食物。

鯨魚又將這些營養(yǎng)物質富集起來。它們的幼崽會成為其它的捕食者的點心，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磷礦。

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

科學家們對地球上有多少磷礦可供人類使用并沒有統(tǒng)一的結論。根據公開資料整理，目前，全球探明的磷礦石資源量超過 3000 億噸，全球磷礦石的年產量在 2.6 億噸左右，其中超過三分之二被用于生產磷肥及含磷復合肥，磷資源已經成為影響各地農業(yè)發(fā)展的重要因素。

隨著我國對化肥的需求不斷提升，我國磷礦石產量也逐年增加。相應的，磷礦石的儲量呈現出下降的趨勢。 2016 年，我國磷礦石的儲量為 32.4 億噸，比 2015 年降低了 0.7 億噸。若按照這個速度減少，我國現有磷礦石儲量僅夠開采 46 年。

不過并非所有的科學家都支持這個觀點，而且過去很多質疑資源緊缺的觀點后來都被證明是錯誤的。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的開采手段，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的磷礦沉積在未來成為可開采的富礦。

然而一個非常殘酷的事實是，磷的循環(huán)利用并不簡單。磷原子不能從礦石變成化肥然后全部進入我們的餐桌。我們從礦石中費盡千辛萬苦得到的磷原子，有絕大部分，超過80~90%不能進入我們的身體。

它們中的一部分長成了棉花，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中。正因為如此，施肥量常常是要超過作物的實際需求量。

磷的另外一個命運是跟我們一樣吃糧食的各種動物的糞便。所以上世紀七八十年代拾糞是當時農民都會做的農活，現在的年輕人基本沒人知道是怎么回事。那時候，農民極為貧窮，無錢買化肥。當時化肥產量很少，供應緊張，沒有門路，就算有錢也買不到。農村有句諺語：“莊稼一支花，全靠肥當家”，沒有化肥，農家肥得跟得上，要不莊稼就沒有好收成。

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。盡管它們并沒有從地球上消失，但它們的大多數流落到了我們客觀上不可能開發(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，而且還會污染水體。由磷導致的水體富養(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濟損失。

藻類爆發(fā)

據估計，全球磷礦石的陸上儲量為 700 億噸，其中約88%位于北非、中國和中東地區(qū)，僅摩洛哥及西撒哈拉地區(qū)就有 500 億噸的儲量。中國擁有全球第二大的磷礦石儲量，也是全球最大的磷礦石生產國。可以說中國磷礦資源也意味著一種強勢，影響著其它很多化肥用磷進口的國家。

但磷礦在生產過程中存在嚴重的損耗及對環(huán)境的破壞，生產運輸的成本，以及現有科學技術的局限性，“磷元素峰值”的概念也激起了更多反響。國際肥料發(fā)展中心估算，全球范圍內，大約還有600億噸較為集中的磷礦可以比較容易被開采。

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

科學技術的進步和我們的生活方式將決定未來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時間。在磷元素的循環(huán)中，人類的生產生活方式已經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，在奔赴海洋的過程中，還在沿途造成了不必要的傷害。

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