解决岸滩侵蚀有了新思路，新研究轻微的电流可以强化海岸线

新工艺在沙粒之间形成天然胶结物，将其转化为坚固、不可移动的岩石

海岸侵蚀是一种全球性环境问题，它影响了无数沿海地区的生态系统、基础设施以及人类生活。随着气候变化导致的海平面上升和更频繁的极端天气事件，海岸侵蚀的威胁日益加剧。传统的防护手段如海堤、堤坝等往往需要大量的资源和工程技术，而且这些措施有时会对周围环境产生负面影响。

海岸侵蚀的主要成因包括风暴潮、波浪冲击、潮流作用以及人类活动。风暴潮和强烈的波浪可以侵蚀海岸线，将沙子和沉积物带入大海，从而导致海岸线后退。潮流作用则可以加剧沉积物的移动，使得部分区域沉积，而其他区域则发生侵蚀。人类活动如过度开采沙石、修建码头和港口等也会改变自然的沉积和侵蚀过程，进一步加剧问题。

海岸侵蚀带来的影响不仅限于物理上的土地损失，它还会破坏沿海生态系统，如湿地、珊瑚礁和红树林等，这些生态系统在保护海岸、维持生物多样性以及提供渔业资源等方面发挥着关键作用。此外，海岸侵蚀还威胁着沿海社区的基础设施和经济活动，特别是在依赖旅游业的地区，海岸侵蚀可能带来毁灭性的经济打击。

现在，一项新研究揭示了一种创新的方法：利用电力对抗海岸侵蚀。新工艺在沙粒之间形成天然胶结物，将其转化为坚固、不可移动的岩石。

一、岸滩侵蚀保护存在的问题

岸滩侵蚀保护主要存在高成本和维护难度大、对生态系统的负面影响、局限性和不可持续性、适应性差、长期效果不确定等问题。

传统硬性工程（如海堤、护岸、堤坝等）的建设费用昂贵，且维护成本巨大。这些工程需要定期检查和维修，尤其是在遭遇极端天气事件后，可能需要大规模修复。海岸防护结构在潮汐、波浪和风暴潮的长期作用下容易受损，维修和维护非常耗时耗力，且往往需要专业的技术和设备。

硬性工程往往改变了自然沉积物的流动和波浪的自然作用，可能导致周围未受保护区域的加速侵蚀。此外，这些工程会破坏沿岸的自然栖息地，如湿地、珊瑚礁和红树林，进而影响海洋生物的生存。过度使用硬性防护措施可能减少沿海地区的生物多样性，改变生态平衡，使得某些物种面临灭绝风险。

不同区域的海岸线特点、潮汐模式和生态条件各不相同，导致一种防护措施往往不能在所有地方有效。这种区域性差异使得统一的防护策略难以实施。如海滩补砂是一种常用的软性工程方法，但补砂通常需要定期进行，特别是在波浪强烈的区域，补充的砂石很快会被冲走。此外，大规模采集砂石资源可能导致其他区域的生态问题，如河流下游的沉积物减少，影响水生生态系统。

即使是最新的技术，如利用电力对抗海岸侵蚀，其长期效果和安全性仍需进一步验证。在缺乏足够的实地测试和数据支持下，许多技术尚未在大规模应用中得到验证。自然环境的复杂性和多变性使得许多防护措施的效果难以预测，尤其是在面对多种环境应力源的情况下，保护措施的长期有效性充满不确定性。

二、新研究提供的解决思路

在这项新研究中，研究人员从蛤蜊、贻贝和其他壳类海洋生物中获得灵感，它们利用海水中溶解的矿物质来构建壳。

同样，研究人员利用相同的自然溶解矿物质在浸泡在海水中的沙粒之间形成天然胶结物。但是，研究人员没有像软体动物那样使用代谢能量，而是使用电能来刺激化学反应。

在实验室实验中，微弱的电流瞬间改变了海砂的结构，将其转变为岩石般不可移动的固体。研究人员希望这一策略能够为加强全球海岸线提供持久、廉价和可持续的解决方案。

海水中自然含有大量离子和溶解矿物质。当向水中施加微弱电流（2 至 3 伏）时，会引发化学反应。这会将这些成分中的一些转化为固体碳酸钙——软体动物用来构建贝壳的矿物。同样，使用稍高的电压（4 伏），这些成分可以主要转化为氢氧化镁和水菱镁矿，后者是一种在各种石头中普遍存在的矿物。

当这些矿物在沙子中凝结时，它们就像胶水一样，将沙子颗粒粘合在一起。

经过处理的沙子将保持其耐久性，从而在未来几十年内保护海岸线和财产。

研究人员表示，无需担心对海洋生物产生负面影响。该过程中使用的电压太小，几乎感觉不到。其他研究人员也曾使用类似的方法来加固海底结构，甚至修复珊瑚礁。在这些情况下，没有海洋生物受到伤害。

该研究将于周四（8 月 22 日）发表在Nature上。

参考文献：Landivar Macias, A., Jacobsen, S.D. & Rotta Loria, A.F. Electrodeposition of calcareous cement from seawater in marine silica sands. Commun Earth Environ, 2024 DOI: 10.1038/s43247-024-01604-3