防海水侵蝕不用再建堤防 科學家靠電流讓海砂成天然水泥

(首图来源：Pixabay)

【文‧黄嬿】

全世界都在为暖化引发的各种极端气候做各种适应准备，其中海平面上升与极端风暴正在侵蚀沿海地区，传统方法需要耗费巨资，兴建堤防、架高地面，或是最坏情况下搬迁社区，但往往碍于时间与资金而进度缓慢，遇到自然灾害总是措手不及。现在美国科学家想到一个解决方案，只要电流就可以自然强化海砂，让沙滩自然成为坚固的海岸防线。

美国国家海洋暨大气总署 (NOAA) 高级沿海灾害专家表示，全球海平面正在上升，原因是海洋温度升高，导致海水膨胀，然后是冰川，主要是大型大陆冰川的影响。全球四成人口聚集在沿海城市，美国也是一样，根据 NOAA 的预测，到 2050 年，美国海岸线的海平面预计将平均上升 20 公分以上，相当于 1920 年至 2020 年的成长总量。

然而，面对气候变迁和海平面上升，以及愈来愈强烈的风暴，沿海工程师几乎没有办法解决沿岸侵蚀问题，他们只会建造海堤，或是波浪冲走海滩砂石之后，就用卡车运来更多沙子，这两种方法的效果都不会超过几年。注入塑胶或其他物质来帮助固结松散的沙子，则会对环境产生有害影响。

美国科学家从蛤蜊和贻贝等海洋生物中汲取灵感，这种生物会自然利用海水中溶解的矿物质来形成贝壳。科学家发现，只要对浸有海水的沙子施加温和的电流，引发化学反应，就可将天然存在的矿物质，转化为固体碳酸钙、氢氧化镁或水菱镁矿，等于在沙粒之间形成天然水泥。

实验室实验显示各种类型的砂子，包括普通矽砂、钙质砂和铁砂都有很好的结果。研究指出，只需向沙子和海水混合物施加 4 伏特电压，持续 28 天就会引发矿化。强度测试显示，新形成的岩石强度约为混凝土的十分之一，但海岸线已足够抵御侵蚀的力量。这种方法可以用来加固海岸线房屋下方的地基，也可以用来修复现有混凝土结构中的一些裂缝。

环境与经济成本都很低

矿化方法使用的电压很低，因此海洋生物感觉不到。比起传统方法，成本也很低，研究表示，每立方公尺处理过的地面，电固结制程的成本约为 3 至 6 美元，而相同体积的传统黏结技术的成本可能高达 70 美元。此外，这种方法也可逆，在需要时可以溶解凝固的沙子。

目前的缓解沿岸遭受侵蚀的策略，例如建造海堤或打入水泥成本很高，且可能对环境造成破坏，也无法持久，年久失修后容易倒塌，禁不起海水的冲击。这项只以电流打造天然水泥的新技术，可以以最低的成本或对生态系统影响最小的的情况下解决这些难题，目前研究团队现在进行实地测试，进一步验证该技术在现实条件下的有效性。该研究已刊登在《通讯地球与环境》期刊。

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