2020年8月4日，黎巴嫩首都貝魯特港口發生大規模爆炸，遇難人數達171人，逾6000人受傷、30多人失蹤。美國地質調查局收集的資料顯示，這次爆炸產生的地震波相當於3.3級地震。據調查，此次大爆炸的起因很有可能是在港口倉庫存放6年之久的2750噸硝酸銨被引爆造成的。無獨有偶，2015年8月12日，中國天津市濱海新區天津港也發生過一次劇烈爆炸事故。經調查，那次爆炸是由硝化棉自燃起火引發的硝酸銨爆炸。

自20世紀初硝酸銨大規模生產後，已引發了多起重大的災難性安全事故，如1921年德國奧堡工廠大爆炸、1947年美國得克薩斯州港口大爆炸、2001年法國圖盧茲化工廠大爆炸……

硝酸銨，一種曾在農業上被廣泛使用的“明星肥料”，卻為何又成為了慘烈爆炸案的元兇呢？

硝酸銨（化學式為NH4NO3），因含氮量高（僅次於液氨和尿素），常被用來製造化肥。它是一種無色無臭的晶體，極易溶於水，易吸溼結塊。純硝酸銨在常溫下是穩定的，但遇熱會分解，且溫度越高，反應越迅速。當溫度達400℃時，硝酸銨的分解反應極為猛烈，會發生爆炸，從而產生氮氣和有毒的二氧化氮等氣體。

17世紀中葉，德國科學家首次製得硝酸銨。當然，此時他們還不知道硝酸銨可用作化學肥料使農作物增產。19世紀末期，歐洲人用硫酸銨與智利硝石進行復分解反應生產硝酸銨。到了20世紀，隨著合成氨工業的興起，硝酸銨生產獲得了豐富的原料，其應用得到了飛速的發展。第二次世界大戰以後，由於製造成本較低，硝酸銨已被廣泛地用作氮肥。

同時，硝酸銨中含有銨態氮和硝態氮兩種氮源，易被農作物吸收，且在土壤中沒有殘留，使農作物枝繁葉茂，產量大幅提升，因此被廣大農民朋友當成“施肥明星”而廣為使用。

如果硝酸銨只是本分地擔當“施肥明星”的角色，那確實是一件造福於全人類的幸事。但硝酸銨易溶於水和吸溼性強的性質，特別是還有助燃和爆炸的“壞脾氣”，使得許多國家不得不對硝酸銨的生產、運輸、貯存和使用進行嚴格限制和管理，有些國家甚至禁止將硝酸銨直接作為肥料使用。同時，科學家發現硝酸銨也可以作為一種強效炸藥，結果就使得硝酸銨成為二戰時期炸藥製備的必備材料。甚至直到21世紀的今天，硝酸銨也常被作為採礦、採石和土木建築中使用的爆炸混合物中的主要成分。

改頭換面的硝酸銨

氮素是農作物的重要養料，以硝酸銨為主要原料的氮肥在農業生產中發揮了重要作用。但為了減少爆炸等情況的發生，將硝酸銨進行改性處理，大力發展以硝酸銨為氮源的安全、高效複合肥料是農業化肥產業發展中一條行之有效的途徑，如硝酸銨磷、硝酸銨磷鉀、硝酸銨鈣等均為肥效良好的硝基複合肥代表。

以硝酸銨鈣為例，這是一種新型高階氮肥，其吸溼性低於普通硝酸銨，在儲存和運輸中不易發生火災，比硝酸銨更安全。硝酸銨鈣的含氮量低於硝酸銨，但增加了農作物生長所需的鈣元素，綜合肥效較硝酸銨更高，其作為硝酸銨的替代產品有著廣闊的發展前景。

硝酸銨作為化肥提高了糧食產量，改善了人類生存。當我們辯證地看待硝酸銨的多面性，還會發現，雖然它在多次爆炸事故中的確扮演了不光彩的角色，但它作為炸藥以其蘊藏的強勁力量也為工業及軍事發展作出了應有的貢獻。從普通的岩石爆破到水下爆破，從民用炸藥到軍用武器待用炸藥，都有硝酸銨炸藥奮不顧身的身影。

由於硝酸銨極易溶於水，嚴重的吸溼性和結塊性是其作為炸藥最主要的缺陷，因此科學家致力於硝酸銨炸藥的技術研究，開發出了改性硝銨炸藥、膨化硝銨炸藥和粉狀乳化硝銨炸藥，有效地提升了硝酸銨炸藥的爆炸效能和使用範圍。比如，為了降低硝酸銨的吸溼性，可以在硝酸銨中新增十八烷胺鹽、十二烷胺基磺酸鈉等表面活性劑；為了降低其結塊性，可以加入木粉、棉籽餅粉、樹皮粉等。又如，將硝酸銨的水溶液與礦物油及其他可燃劑組成油相溶液，經乳化形成一種油包水的乳化體系，然後經成粉工藝製成粉狀乳化硝銨炸藥。這種粉狀乳化炸藥具有良好的抗水效能和儲存穩定性，有較高的爆轟感度、優良的爆炸效能和抗水能力，同時對人體無毒害，對環境無汙染，成本低，工藝先進。

此外，還可以將硝酸銨固體制成液體硝酸銨直接作為炸藥使用，這樣，生產過程中取消了結晶、包裝、轉運等工序，生產環節大幅度減少，爆炸性大大降低，安全性得到極大提高，其工藝既符合國家政策要求，又符合行業最佳化生產的需求。以上優點使得液體硝酸銨直接應用於工業炸藥生產的工藝也成為今後炸藥行業發展的主流之一。

作為氧化劑為航天助力

硝酸銨除了扮演化學肥料和工業炸藥這兩個重要角色之外，其作為固體火箭推進劑的氧化劑，在全球範圍內也受到了廣泛關注。

固體推進劑是固體火箭發動機的動力源用材料，是經過特殊加工、自身含有氧化劑和燃燒劑，能夠在沒有環境氧的參與下自持燃燒併產生大量熾熱氣體的含能材料，在導彈和航天技術發展中起著重要作用。

高氯酸銨（NH4ClO4）因效能高和燃速快等優點成為現代大多數固體推進劑的主要氧化劑，但高氯酸銨燃燒時所產生的含氯化合物使火箭具有很強的特徵訊號而易被監測，同時還會導致環境問題。比如，高氯酸銨基推進劑燃燒的主要產物之一是氯化氫（HCl），它和空氣中的水蒸氣混合形成鹽酸，產生煙霧並具有劇毒性。據統計，當航天飛機發射時，每個固體火箭助推器會產生100多噸氯化氫。此外，高氯酸銨基推進劑的另一個威脅就是它燃燒釋放的含氯化合物會破壞平流層臭氧層。

為了使航天技術更好地服務於人類而又儘可能地減少對環境的汙染和破壞，要求研製“潔淨”推進劑的呼聲不斷高漲。具有環境友好和低特徵訊號的無氯推進劑受到了人們越來越多的關注，而符合這些要求的硝酸銨成為了替代高氯酸銨作為固體推進劑氧化劑的理想物質。

硝酸銨氧化劑具有來源廣、廉價、燃燒火焰溫度低、分子內不含氯或其他鹵素，燃燒後不產生氯化氫、對溫度和衝擊不敏感，在寬溫度範圍內有較好的力學效能的優點，因此硝酸銨氧化劑在低特徵訊號和鈍感推進劑的應用中十分受關注。但硝酸銨作為固體推進劑的氧化劑也存在諸多不足，比如能量低、燃速慢、吸溼性強、室溫下相轉變易引起體積變化等，這也使得它在固體推進劑中的應用受到較大的限制。

經過不懈努力，科學家透過引入新增劑對硝酸銨進行了改性以克服其不足。比如，在推進劑體系中引入含能黏合劑及含能增塑劑，彌補了硝酸銨能量低的不足；加入燃速催化劑，如氧化鐵（Fe2O3）、氧化鉻（Cr2O3）、二氧化錳（MnO2）、重鉻酸鉀（K2Cr2O7）等，提高了硝酸銨基推進劑的燃速；加入表面活性劑或聚苯乙烯等聚合物從而改善硝酸銨的吸溼性；加入相穩定劑，如硝酸鉀（KNO3）、氧化銅（CuO）、氧化高鎳（Ni2O3）、氧化鋅（ZnO）等，解決了硝酸銨的相轉變問題。此外，在硝酸銨中新增一定比例的高氯酸銨，也可使硝酸銨達到相穩定，同時還可提高硝酸銨基推進劑的比沖和燃速。

當前，中國固體火箭推進劑技術仍有很大的進步空間。但隨著中國經濟實力的增長和科研投入的增多，我們相信，高效能新型固體火箭推進劑的研製將助力中國航天事業更加輝煌。

硝酸銨造福於人類生活質量的提高和航天事業發展，是天使；但它又不時向我們發難，留下慘痛的記憶，是魔鬼。因此，人類才要更科學、更理性地瞭解和駕馭自然界中的危險性物質，讓它們更和諧地與我們相處。