安全科普:硝酸銨爆炸有多可怕?
來源:科普中國
發布時間:2020-08-07
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國內(nei) 外屢屢發生化工廠爆炸事故,令人心驚膽戰。

一來二去,人們(men) 對危險化工品產(chan) 生了恐懼的情緒。

但生活總是離不開化學,就連必不可少的糧食在種植中使用的肥料,也可能是易爆危險品。硝酸銨就是一種常用的農(nong) 業(ye) 肥料,卻也是造成美國史上最嚴(yan) 重工業(ye) 災難的“罪魁禍首”。

美國史上最嚴(yan) 重工業(ye) 災難中爆炸產(chan) 生的滾滾濃煙

“硝”字當頭的這種化學物質總是讓人感到不安。

也許是因為(wei) 它們(men) 常常和爆炸一起為(wei) 人所知,比如TNT炸藥的主要成分三硝基甲苯,就是由甲苯硝化製成的。

TNT的巨大威力人們(men) 早有共識,戰場上扔出一顆炸死傷(shang) 一大片的手榴彈中隻有50克的TNT,而14斤的TNT就能摧毀一個(ge) 足球場。

早在19世紀中期,瑞典工程師就申請了用硝酸銨和其他助燃劑支撐混合炸藥的專(zhuan) 利。

硝酸銨自此成為(wei) 廣泛使用的工業(ye) 炸藥原料。

一枚1/4磅的TNT手榴彈

雖然硝酸銨能做炸藥,但未添加助燃劑的純硝酸銨,其實是最難引爆的硝酸炸藥。

它在常溫下並不會(hui) 自行燃燒,在耐撞擊方麵,硝酸銨也極其鈍感。

實驗研究顯示,50kg的鐵錘從(cong) 50cm的高度落在固體(ti) 硝酸銨上,它的爆炸幾率是0;

而對比著名的炸藥硝酸甘油,200g的鐵錘從(cong) 20cm的高度落下,就100%能被引爆。

同時,硝酸銨的含氮濃度還很高、性能穩定,所以人們(men) 常把它當做含氮化肥使用。

氮肥主要有助於(yu) 提高農(nong) 作物的產(chan) 量、改善其品質。

殊不知,讓人們(men) 放鬆警惕的硝酸銨化肥,引發了一場突如其來的海陸空複合災難。

硝酸銨化肥

二戰之後的美國,雖然贏得了戰爭(zheng) ,但大部分地區卻陷入戰後經濟蕭條的困境。

然而,南部城市德克薩斯州卻是另一番截然不同的麵貌。

這個(ge) 臨(lin) 海的都市日夜繁忙,化工廠、煉油廠運轉不停,港口貨船絡繹不絕。

德州當時被美國各大媒體(ti) 報紙讚譽為(wei) “機會(hui) 之港”,是南方工業(ye) 發展的核心。

這番繁榮讓全國豔羨,但很快,繁盛的工業(ye) 發展也醞釀出一個(ge) 摧毀一切的小火星。

到1947年,德州的港口每年大約有2500艘船來往停留,連孟山都公司也在鎮上開設了一家化工廠。

4月16日,碼頭一如往常還沒天亮就開始運轉,但這又是被記載入美國工業(ye) 史的特殊一天。

港口旁停靠著一艘格蘭(lan) 德坎普號貨輪,這艘法國貨輪已經停留五天了。

船上裝載著從(cong) 比利時運來的一些油田器械、鑽杆、麻繩和武器彈藥。

而它最主要的“乘客”,其實是2300噸的硝酸銨化肥。

早上8點多,船員正在把剩餘(yu) 為(wei) 數不多的幾袋硝酸銨劃分搬運到船艙中,這時一股煙味引起了他們(men) 的注意。

他們(men) 定睛一看,煙霧似乎是從(cong) 堆放化肥的4號船艙傳(chuan) 出來的。

或許是哪個(ge) 無知的船員或碼頭工人無視禁煙標誌,在船上抽煙,引發了火災。

而火勢很快蔓延到甲板、船體(ti) 表麵,煙霧也越來越大。

船員急忙拿起滅火器和消防管道滅火,二十多名消防員也及時趕到。

眼看火勢並沒有減小的趨勢,反而愈發強烈,船員又想出了另外一個(ge) 滅火方法。

救援人員不再用水滅火,而是用板條把貨倉(cang) 封住,蓋上防水布;

然後把高溫蒸汽通入船艙中,打算通過這種形式擠出艙內(nei) 的氧氣。

這樣一來,缺少了燃燒三要素*中其中一項,燃燒也就沒法繼續進行了。

這種方法在當時是一種常用的貨船滅火方法,而船長也在其中夾雜私心——減小貨物被淋濕造成的損失。

*注:物質燃燒需要具備三個(ge) 要素才能發生,助燃劑、可燃物,以及溫度達到燃點。其中氧氣是最常見的助燃劑。

人們(men) 萬(wan) 萬(wan) 沒料想到,這方法確實不錯,但對於(yu) 運輸硝酸銨的貨輪來說卻相當於(yu) 火上澆油。

比硝酸銨著火更可怕的,是爆炸。

硝酸銨雖然耐撞擊,但在高溫麵前卻十分“脆弱”。

當溫度達到165℃左右,或者與(yu) 明火接觸,固體(ti) 硝酸銨會(hui) 迅速分解產(chan) 生一氧化二氮和水蒸氣。

而一氧化二氮也會(hui) 在高溫下轉化生成氧氣,救援人員千方百計想除去的氣體(ti) 又重新出現了。

這時候,空氣中醞釀的反應就不隻是燃燒這麽(me) 簡單了。

滅火人員費盡心思營造的高溫、高壓環境,讓貨倉(cang) 成了加速爆炸反應的密閉容器。

人們(men) 當時對此還一無所知,隻是發現,即便出動了強大的救援力量,火勢還是大得無法控製。

8點30分,船長下令放棄格蘭(lan) 德坎普號,承擔著所有貨物的損失。

然而他原本隻是心疼損失一艘船和貨物,卻沒料到這場火災竟演化成更大的災難。

9點12分,從(cong) 港口傳(chuan) 來的一陣轟隆巨響把讓幾乎整個(ge) 城市為(wei) 之一顫。

一個(ge) 火球直插雲(yun) 霄,把天空映成紅色。濃濃煙霧竄上610米的高空,並向四處彌散。部分船體(ti) 隨之融化成碎片,從(cong) 碼頭噴出。

兩(liang) 架飛機不湊巧地在這時候從(cong) 上空飛過,直接被摧毀墜落。

碼頭邊上的爆炸引起方圓160公裏的水體(ti) 波濤洶湧,引發海嘯,掀起一波接一波高達4.5米的浪潮,向陸地襲來。

就連在德州北邊40公裏開外的休斯頓也感受到了劇烈的震動,一些民居的窗戶玻璃直接被震碎。

這成了一場海、陸、空三方全方位都麵臨(lin) 的重大災難。

在突如其來的爆炸中,第一批進入救援的消防員無一生還。

附近的居民誠惶誠恐地在家避難,但還是逃不過奔湧而來的海嘯。

而爆炸延續的火情仍然持續不斷,讓人不敢接近。

繁忙的德州碼頭可不是一艘格蘭(lan) 德坎普號的港灣,密集的貨輪和海岸邊的化工廠、煉油廠成了又一大隱患。

就在爆炸發生之後的15個(ge) 小時,人們(men) 還沒從(cong) 中緩過神來,第二次爆炸發生了。

大量化工廠、煉油廠密集分布

距離格蘭(lan) 德坎普號200米的海岸,還停靠著一艘成功號貨船。

這艘貨船同樣也裝著近1000噸硝酸銨,另外還有180噸硫磺。

爆炸和火災延伸到成功號上,帶來了第二次驚心動魄的爆炸。

牽一發而動全身,這次爆炸又引發了一連串的連鎖反應,附近的貨輪、工廠接連爆炸。

接連不斷的災情最終造成581人喪(sang) 生,超過3500人受傷(shang) ,當時德州超過四分之一的人口在災難中傷(shang) 亡。

上千座居民樓和商業(ye) 建築被海嘯摧毀,碼頭1100艘受牽連被損毀。

當時的繁榮之都、工業(ye) 城市德州損失了約1億(yi) 美金(相當於(yu) 現在的10億(yi) 多美金)。

這是美國工業(ye) 史上最嚴(yan) 重的一場災難,而背後的原因複雜詭異。

先是迄今無法明確的原因,釀成了船艙中的一場小火災。

接著救援人員采用了弄巧成拙的滅火方式,最終加劇了爆炸的發生。

同時政府監管機構本身也漏洞不小。

在戰後經濟複蘇的年代,工業(ye) 進程成了越過法規政策之上的重中之重,而管理人員在利益麵前,也隻能做到忽而不察。

事故後為(wei) 身份不明的受害者舉(ju) 辦大規模葬禮

當時美國擁有大約6000家肥料化工廠,但大多數並沒有在國土安全局報備存儲(chu) 有硝酸銨,盡管庫存量已經高達觸發強製審查的1300倍。

可想而知工業(ye) 密集的德州,當時相當於(yu) 藏匿著無數個(ge) 隱形炸彈,隻等一個(ge) 契機引爆。

而一旦引爆,也就釀成了無可挽回的生命與(yu) 財產(chan) 損失。

隻有這樣,才推動了聯邦政府正視對化工廠、危險化工品的審核與(yu) 監管。

政府擬定了新標準,完善了對危險化學品的管理和運輸製度。企業(ye) 之間也建立了工業(ye) 互助係統,約定在險情發生時聯手對抗。

這起駭人聽聞的德州大爆炸成為(wei) 了曆史,美國也走進了工業(ye) 嚴(yan) 管的新時代。

事後各大媒體(ti) 爭(zheng) 相報道此次事故

但任憑嚴(yan) 格的製度放在哪個(ge) 時代,都總是還有鑽空子的人。

而以硝酸銨為(wei) 例的危險化學品從(cong) 來不會(hui) 對疏忽者仁慈。

2013年,同樣在德州,又發生了一起化肥工廠爆炸事件。

不過這一次不再是因為(wei) 人們(men) 的無知而出錯,而是這家化肥廠私自建設了不合規的氨氣儲(chu) 存槽。

多達24噸的無水氨意外引發了爆炸,造成35人死亡。

可悲的是,有人無辜地在硝酸銨爆炸事故中遇難,也有人刻意利用硝酸銨作為(wei) 恐怖襲擊的武器。

2011年,巴厘島一間夜總會(hui) 突發爆炸。這是恐怖分子用硝酸銨造成的202人死亡的惡行爆炸事件。

1995年恐怖分子用硝酸銨製作炸藥炸毀聯邦大樓

化學製品通常對人類既有利又有弊。

硝酸銨是常見的工業(ye) 炸藥,卻也是性能良好的肥料;

能做炸藥的硝酸甘油,同時也是心血管疾病的良藥……

人們(men) 在利用它們(men) 來達成某些利益的同時,往往也深受其害。

但人類的進步就在於(yu) ,讓再危險的物質也能受控於(yu) 人類,最終服務於(yu) 人類。

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