4 Miljöpåverkan av sandbrytning

Under de senaste 20 åren har efterfrågan på sandbrytning för byggmaterial tredubblats och uppgår till 50 miljarder ton årligen. Men mycket uppmärksamhet har inte ägnats åt miljöpåverkan av sandbrytning. Tja, vi är här för att göra rättvisa åt det.

Brådskande åtgärder krävs för att undvika en "sandkris", säger FN:s miljöprogram.

Fem nyckelinitiativ listas i en ny World Economic Forums rapport att hjälpa cement- och betongindustrin minska dess miljöeffekter.

Sannerligen, städer är byggda på sand. Behovet av sandbaserade byggmaterial, glas och betong ökar i takt med att världen blir mer urbaniserad. Upp till 68 % av människorna på planeten förväntas bo i städer år 2050.

Men för att tillhandahålla bostäder åt dessa människor sker industriell sandbrytning, även känd som aggregatutvinning, snabbare än påfyllning av materialen. Denna process innebär att sand och grus avlägsnas från flodbäddar, sjöar, havet och stränderna för användning i konstruktionen. Detta har en negativ inverkan på ekosystemet.

Fakta om sandbrytning

Varje år muddras nästan sex miljarder ton sand från haven över hela världen. Sandmuddring kan göra kustsamhällen mer sårbara för översvämningar, enligt UNEP. Enligt färska FN-uppskattningar muddras nästan sex miljarder ton sand årligen från världens havsbotten.

Sand är den mest använda naturresursen i världen, efter vatten, enligt uppgifter från FN:s miljöprograms (UNEP) Center for Analytics. Betong, glas och teknik som solpaneler är alla gjorda av sand.

Muddring sker i en takt som ökar och närmar sig den naturliga påfyllningshastigheten på 10–16 miljarder ton, enligt data från Marine Sand Watch.

Sex miljarder av de uppskattningsvis 50 miljarder ton sand och grus som används årligen över hela världen kommer från världens hav och hav, enligt föreningen.

Sandmuddring kan ha stor effekt på kustsamhällen och biologisk mångfald. Kustsamhällen kommer att vara beroende av sand för att befästa sina kustlinjer mot hotet om stigande havsnivåer och svåra väderhändelser som orkaner.  

Enligt UNEP underlättar adekvata sandnivåer även havsenergisektorn, vilket inkluderar byggandet av vind- och vågturbiner.

Miljöpåverkan av sandbrytning

• Riparian Habitat, Flora and Fauna
• Strukturell stabilitet
• Grundvatten
• Vattenkvalitet

1. Riparian Habitat, Flora and Fauna

Utöver de omedelbara gruvplatserna kan instream-brytning få ytterligare dyra konsekvenser. Varje år försvinner strandområden som stöder vilda livsmiljöer och rikliga tillgångar av timmer, tillsammans med många hektar produktiv mark vid strömmen.

Rekreationspotential, biologisk mångfald och fiskeriproduktivitet påverkas alla negativt av försämrade strömekosystem. Svårt skadade kanaler kan försämra mark och estetiska värden.

För långsiktigt liv behöver varje art en viss uppsättning miljöförhållanden. Inhemska växter i vattendrag har utvecklat speciella anpassningar till de miljöförhållanden som rådde innan betydande mänskligt ingripande.

Dessa har lett till betydande livsmiljöförändringar som har gynnat vissa arter framför andra och minskad biologisk mångfald och produktivitet totalt sett. Stabiliteten hos kanalbädden och bankarna i de flesta bäckar och floder har en direkt inverkan på ekosystemets kvalitet.

De flesta vattenlevande arter kan inte överleva i instabila bäckkanaler. Variationer i mängden tillgänglig slam orsakar ofta bädd- och bankinstabilitet och orsakar betydande kanaljusteringar.

Till exempel är strandavverkning och gruvbrytning två exempel på mänskliga aktiviteter som påskyndar erosion av bäckbankar och förvandlar bäckbankar till nettokällor för sediment, som ofta har skadliga effekter på vattenlevande organismer.

Bäddinstabilitet orsakad av antropogena aktiviteter som på konstgjord väg sänker bäckbäddens höjd skapar ett nettoutsläpp av slam i det omgivande området. Många vattenlevande djurs strömmiljöer görs enklare och sämre av instabila sediment. Dessa effekter är fördelaktiga för få djur.

De två huvudsakliga konsekvenserna av inströms sandbrytning på vattenmiljöer är sedimentering och bäddförsämring, som båda kan skada vattenlivet allvarligt.

Den känsliga balansen mellan strömflöde, sediment tillfört från vattendelaren och kanaldesign bestämmer stabiliteten hos både grusbädds- och sandbäddsströmmar.

Kanal- och livsmiljöutvecklingsprocesser störs av gruvbrytningsinducerade förändringar i sedimenttillförsel och kanalstruktur. Dessutom silar livsmiljöer nedströms som ett resultat av instabila substratrörelser. Gruvintensiteten, partikelstorlekarna, strömflödena och kanalmorfologin avgör alla hur långt något påverkas.

Faunabestånden minskar som ett resultat av förlust av livsmiljöer i det akvatiska ekosystemet, över och under jord, orsakat av total borttagning av vegetation och nedbrytning av markprofilen.

Fiskvandring mellan bassänger hindras av kanalbreddning, vilket grundar strömbädden och skapar flätade eller underjordiska intergrusflöden i riffelzoner.

När djupa bassänger fylls med grus och andra material, blir kanalen mer jämnt grund, vilket resulterar i en minskning av mångfalden av livsmiljön, strukturen hos riffpooler och populationen av stora rovfiskar.

2. Strukturell stabilitet

Inströmskanaler, sand- och grusbrytning kan orsaka skada på både offentlig och privat egendom. Grusbrytning kan generera kanalsnitt som exponerar underjordiska rörledningar och annan infrastruktur och äventyrar bropelare.

De två huvudtyperna av instream gruvdrift som inducerar bäddförsämring är:

• Groputgrävning
• Barskimming

Kanalsnitt, ett annat namn för bäddnedbrytning, orsakas av två huvudprocesser:

• Headcutting
• "Hungrigt" vatten

Headcutting innebär att man gräver ut ett gruvhål i den aktiva kanalen, vilket sänker bäckbädden och ger en hackpunkt som förbättrar flödesenergin och lokalt gör kanallutningen brantare. En hackpunkt upplever bädderosion som gradvis sprider sig uppströms under kraftiga översvämningar.

Betydande mängder strömbäddsslam mobiliseras genom skärning och transporteras därefter nedströms för att deponeras i det schaktade området och andra nedströmsområden.

Effekter nedströms gruvplatser i grusrika vattendrag kanske inte varar länge efter att gruvbrytningen är avslutad eftersom jämvikten mellan sedimenttillförsel och transport på en plats snabbt kan återhämta sig.

I bäckar med lite grus kan effekterna uppstå snabbt och pågå i många år efter att brytningen är avslutad. Headcutting är fortfarande ett problem i både grusrika och grusfattiga bäckar, oavsett vilka effekter det har nedströms.

Headcuts reser ofta långa sträckor uppströms och in i bifloder; i vissa vattendelar kan de till och med resa så långt som till källvatten innan de stoppas av naturliga eller konstgjorda barriärer.

När mineraler utvinns ökar kanalens flödeskapacitet, vilket resulterar i en andra typ av bäddnedbrytning. Lokalt ökar stångskumning flödesbredden och gropschaktning ökar flödesdjupet.

Sediment från uppströmslägen avsätts vid gruvplatsen som ett resultat av att båda omständigheterna ger långsammare strömningshastigheter och lägre flödesenergi.

Mängden transporterat material som lämnar platsen är nu mindre än flödets kapacitet att transportera sediment när strömflödet avancerar bortom platsen och flödesenergin stiger som svar på den "normala" kanalformen nedströms.

Detta "hungriga" vatten, eller sedimentbristande flöde, drar upp mer sediment från strömmen som rinner under gruvplatsen, vilket påskyndar processen med nedbrytning av bädden. Detta tillstånd kvarstår tills platsens tillförsel och produktion av sediment åter är i balans.

Nedanför dammar, där material är fångat och "hungrigt" vatten släpps ut nedströms, resulterar vanligtvis kanalsnitt. Detta har en liknande effekt. Detta problem förvärras av inströms mineralutvinning som sker nedströms dammar.

Medan vallar, bankskydd och modifierade flödesregimer också uppmuntrar kanalincision, är mineralutvinningshastigheterna i många bäckar ofta storleksordningar högre än vattendelarens tillgång på sediment, vilket indikerar att utvinningen i första hand är skyldig till de observerade förändringarna i kanalerna.

Mottagligheten för hunger-vatten påverkan skulle bero på utvinningshastigheten och påfyllningshastigheten. Bäckar med lite grusinnehåll skulle vara mer känsliga för störningar.

Förutom att skapa vertikal instabilitet i kanalbädden vidgar kanalsnittet även kanalen och påskyndar erosion av strömbanker, vilket resulterar i sidoinstabilitet.

När de mekaniska egenskaperna hos bankmaterialet inte kan bära vikten av materialet, höjer snittet höjden på bäckbanken och orsakar bankbrott. När djupa bassänger fylls med grus och andra sediment leder kanalbreddningen till att bäckbädden blir grundare.

Extrema temperaturfluktuationer i strömmen ökas ytterligare av kanalförstoring och sjunkning, och sedimentöverföring nedströms accelereras av kanalinstabilitet.

Innan betydande kanaljusteringsflöden inträffar kan det ta flera år för gruvdriftsinducerad bäddnedbrytning och andra kanalförändringar att manifestera sig, och dessa förändringar kan pågå långt efter att utvinningen är klar.

3. Grundvatten

Förutom att äventyra broar, förvandlar sandbrytning flodbäddar till stora, djupa hål. Detta gör att grundvattenytan sjunker, vilket torkar ut dricksvattenbrunnarna på dessa floders vallar.

Nedbrytning av bädd från inströms gruvdrift minskar höjden på strömflödet och vattenytan i översvämningsslätten, vilket i sin tur kan förstöra grundvattennivåberoende vedväxter i strandområden och minska blöta perioder i strandvattensvåtmarker. Saltvatten kan sippra in i sötvattenförekomster i områden som ligger nära havet.

4. Vattenkvalitet

Vattenkvaliteten i floden kommer att påverkas av inströms sandbrytning.

Effekterna inkluderar högre kortvarig grumlighet på gruvplatsen från återsuspension av sediment, sedimentering från organiskt partikelmaterial och överskottsuppsamling och dumpning av gruvmaterial samt oljeutsläpp eller läckage från grävutrustning och rörliga fordon.

Mängden suspenderade partiklar i vattnet vid utgrävningsplatsen och nedströms ökar på grund av ökad flodbädd och bankerosion. Akvatiska ekosystem och vattenanvändare kan påverkas negativt av suspenderade partiklar.

Om vattenanvändare nedströms fastigheten tar ut vatten för bostadsbruk blir påverkan extra stor. Kostnader förknippade med behandling av vatten kan avsevärt ökas av suspenderade partiklar.

Vad kan göras för att undvika en sandkris?

Regeringar är under ökande press att reglera sandbrytning, men mer arbete måste göras för att upptäcka alternativ för användning i byggnader och för att ta itu med de pågående bostadsfrågor som världen står inför. I Singapore, till exempel, används återvunnet glasskräp istället för sand i 3D-printad betong.

Tio förslag finns listade i UNEP-rapporten för att förhindra en sandkris, som skulle bli en kompromiss mellan miljöskydd och byggsektorns behov:

Hur UNEP säger att vi kan förhindra en sandkatastrof. Bild: UNEP

Enligt UNEP måste sand erkännas som en "strategisk resurs på alla nivåer av myndigheter och samhälle", och ekosystem som har skadats av sandbrytningsverksamhet måste repareras för att förvaltningen av sandresurser ska vara "rättvis, hållbar och ansvarsfull" .”

Rekommendationer

• 8 Sjöfartens miljöpåverkan
  .
• 20 roliga fakta om våtmarker
  .
• 11 Effekter av markföroreningar på människors hälsa
  .
• 10 Positiva och negativa effekter av jordskred
  .
• 14 Metanutsläpp från deponier Problem och lösningar