磷元素会枯竭吗

化石猎人们都喜欢在北卡罗来纳州的奥罗拉海岸搜寻猎物，而这片平坦的沙滩是一个露天矿。全世界最大的磷矿生产商之一也坐落于此，那巨大的挖掘机，铲斗就跟车库大小相仿。加拿大钾肥公司的雇员们用这些威武的设备，将覆盖于表面成吨的沙土、贝壳与白垩清除，堆在一起，这些沙堆吸引了四面八方的收藏者。在这些灰色的矿坑之中，埋藏着数百万片磷灰石化石，它们曾经帮助巨鲸游泳、协助鲨鱼啃咬、托起海鸥飞翔。地质学家和古生物学家们不远万里来到此地，挖掘着这些200万到500万年前的遗迹，甚至其中有一部分已经接近2000万年了。这些珍宝中，有石化的鲸椎骨，有长达6英寸（15厘米）的巨齿鲨牙齿，以及尖嘴海雀祖先精致的翼骨。

不过更有价值的宝藏还在上百英尺的深处，尽管它们在展示柜里看上去都很无趣。矿主的首要目标是具有黑色光泽的磷灰石颗粒，大的直径有几英寸，而小的只有罂粟种子那么大。钾肥公司每年都会开采大量矿石，将它们运输到全世界的化肥厂和销售处，最后将磷原子送到你的食物中去。

奥罗拉地下蕴藏的磷矿石意味着这里曾经爆发过超大规模的富营养化事件。而如今因为人类的影响，在它们的发源地，滨海富营养化事件变得更加寻常，农业与市政污水造成水藻泛滥，同时气候变暖造成海平面上升正在一点点吞噬着海岸线。奥罗拉的沉积物与上克拉马斯湖及上文提到的试验湖区变色后的水有很多共同点，尽管它们在人类出现很久之前就已形成。

想象一下，如果将上克拉马斯湖的绿色湖水拓展到50英里（80千米）宽，并且覆盖几乎整个卡罗来纳海岸线会是什么场景；而这正是墨西哥湾暖流靠近海岸并与大陆边缘的海底隆起以及海角发生撞击时产生的现象。这样的喧嚣掀起了下层的海水，大量的磷和其他营养物随之被翻腾起来。当重度营养化的海水抵达阳光普照的海面时，它们引发的海洋生物大爆发，其回音直到今天依然在我们身边回荡。

浮游生物让海水变得浑浊，并供养了大量小型生物，而后者又成了大型鱼类、海豹及海鸟的捕食对象。鲸将这些营养物质富集起来，可能还会因此产下幼崽；而这些幼崽可能会不幸死于巨型鲨鱼的利齿之下，在尸体被吃完后留下一堆白骨。此外，死去的浮游生物像地毯一样铺在海床之上。数百万年后，你的骨骼还有牙齿中的部分磷，就来自于这些腐败物之下埋藏的化石。

在缺氧的海底沉积物中，细菌时常光顾这些浮游生物的墓地，吃掉腐烂的细胞，从中吸取碳原子与氮原子，留下密实的含磷颗粒。这些沉淀后来成为了小麦和玉米所用的化肥、母乳中的磷，以及你最爱的软饮中富有活力的磷酸。

墨西哥湾的这类事件在1800万到2200万年前之间发生过几十次，也许是因为海平面的周期性上涨造成。这种波动的周期大约是10万年，与气候变化的周期吻合，因此冰川期可能在此过程中扮演了重要角色。极地冰雪的融化，一次又一次地推动海平面上升，让墨西哥湾暖流得以冲破大陆架，而先前却因为太浅而不能越过。每一次海水对大陆的回访都会引发更多的上升洋流，并让更多的磷沉降下来。如今，北卡罗来纳州海岸沿线附近较薄的矿床，已经被一路赶到大陆架边缘的年轻沉积物所覆盖，近海海水之下已经达到或超过了1000英尺（300米）。

那么这和我们增长的原子极限有何关联？科学家们对地球上有多少磷可供人类使用没有统一的意见，不过美国地质调查局报告称，全美拥有的磷矿储量大约有14亿吨。如果按平均纯度30％计，这些磷矿可以产出4.2亿吨的P2O5分子，或是1.85亿吨磷原子。理论上讲，仅仅是美国的磷储备就可以供给3700亿人口——超过目前全球人口的50倍。如果再加上其他一些主要的磷矿高储量地区，如摩洛哥的总储量据说达到500亿吨，那么就会得出和用碳计算人口上限时同样荒谬的结果。

那么，为什么会有那么多科学家警告磷短缺的危机呢？如果依赖我们确信的这些来源，按照现在的全球开采与消耗速度计，那么最迟到下个世纪，我们可供开采的磷矿就不足了。不过并非所有人都接受这个结论，而且过去很多质疑资源紧缺的观点后来都被证明是错误的。

显然，地球上还有足够的磷，可以供应的人口总量远比我们乐意与其共同分享世界的要多，而不断减少的供应量，会使得如今的低品质沉积物在未来变成值得开采的矿源。不过磷的循环可不仅仅是将原子直接从矿石送到你的肋骨中那么直接，简单地计算一下可能供养的人口，并没有考虑维持人类生存与健康的额外需求。幸运的是，这些问题的最大因素，应该就是我们自己可以控制的那一条——挥霍无度。

我们从土地中获取的磷元素，有80％～90％都根本没有到达我们身体之中。它们中的一部分长成了棉花，最终成为服饰，而撒在田间的磷，至少还有一半并没有被目标作物所吸收。在植物的根吸收它们之前，雨水就已经将磷冲到了地下水或河水中，所以很多时候，化肥的施加量高于植物真实的需求。在作为牛饲料的玉米中，磷的宿命常常是远离田边的牛粪，久久不能被循环利用。食物浪费和从田头到餐桌过程中的损耗，都使得最终抵达我们体内的磷原子只不过是从地下冒出来的一小部分而已。

虽然这些原子在脱离了我们掌控之后并没有在地球上消失，但其中的大多数流落到了我们客观上不可能开发的角落，最主要的地方就是湖底与海底。如今，大河河口的三角洲正在将大量被浪费的磷原子掩埋，而它们刚刚才被人类花了很大代价和努力从类似的源头开采出来，却又被存储到了更难抵达的位置。在它们从陆地前往水下的旅途中，还会破坏支撑人类生存的生态系统。由磷引发的死亡区域遍布世界各地，由此引起的鱼类死亡还有其他水质问题，也造成数十亿美元的经济损失。

社会与经济因素也让李比希定律的阴影像幽灵一样横亘在人类通往未来的道路上。全世界大多数磷矿石主要就由三个国家生产：美国、中国与摩洛哥。于是，这些国家的磷资源也意味着一种强势，影响着其他很多化肥用磷几乎完全依赖进口的国家。

考虑到严重耗损与对环境的破坏，生产运输的政策及成本，以及现有科技的局限性，“磷元素峰值”的概念也激起了更多反响。国际肥料发展中心估算，全世界范围内，大约还有600亿吨较为集中的磷矿可以比较容易地被开采，很多消息灵通的人士则指出，如果维持现有开采速度不变，这些剩余的存货还能维持50～400年，任何地方都是如此。也有专家持有不同观点，认为可能会有新的资源被发现，开采技术也可能会得到大幅提升，因此最终耗光的时间点也许会更早或更晚。但是所有人都同意一点，那就是在纯粹的元素枯竭之前，我们已经面临一些实际的资源竭尽问题了。

我们如何获取并利用磷，还有我们如何过我们的生活，将会决定这一元素以什么方式满足我们的需求多长时间。我们如今已成为全球磷资源从土壤损失到海洋中的四个因素之一，而在整个磷循环的链条中，人类这个环节就如同是一个漏水的水管，将这些来之不易的原子洒向河道，沿途造成不必要的伤害。依据最新的原子观点，我们目前实际的任务应该是无论如何都要将这条循环链重新闭合。

对于我们的未来，与可获取磷原子数目同等重要的是我们自己的品性和生活方式。在这个历史的新纪元，人类心理学已成为地理、生态学与化学过程中不可分割的一部分。举个例子，假如全球主流的素食文化都发展成美国式的肉食文化，那么对磷的需求也将飞速上涨。同时尽管宇航员已经可以从他们自己的尿液中回收出水分子再饮用，但很多人觉得“恶心”并对此持排斥的心理，也会让我们中的大部分人不能接受在地面上用类似的方式大规模回收磷资源。

通过详细的计划，我们已经可以很好地将人体的磷重新送回循环之中。而当我们尝试这么做的时候，对自身原子的认知，也将帮助指引我们更有效地迈入理性而可持续的未来。