黎巴嫩首都贝鲁特港口，2750吨硝酸铵爆炸，后果分析

　　【摘要】本文通过对黎巴嫩首都贝鲁特港口爆炸事故现场爆炸情况、范围的收集，应用事故调查分析的方法，通过模拟计算来分析贝鲁特港口爆炸事故的后果，并对媒体报道中的爆炸现象做出科学的解释。结合现场实际破坏情况，提出这起爆炸事故应同时考虑冲击波超压，地震和超压产生的飞溅物造成的二次的对人员和建筑物的损伤和破坏。
　　【关键词】黎巴嫩、贝鲁特港口、硝酸铵、TNT、爆炸
　　硝酸铵粉末
　　硝酸铵既可以作化肥同时也是制造工业炸药的原料，是一种强氧化剂，同时也是自反应性物质。常温下，硝酸铵性质稳定，但随着温度的升高，会发生分解，从而发生化学变化，超过400摄氏度以上时，会发生爆炸。
　　一、黎巴嫩贝鲁特港口爆炸事故
　　当地时间2020年8月4日下午6时左右，黎巴嫩首都贝鲁特港口区突发巨大爆炸，腾空而起的火球和浓烟蘑菇云像是发生核爆。根据卫星照片显示，爆炸现场形成了直径140米的斗形爆坑。以爆炸中心为原点，2公里范围内的建筑多数被摧毁，巨响和冲击波震撼180公里外的塞浦路斯。
　　目前已造成100多人死亡，4000多人受伤。据俄罗斯卫星通讯社5日报道，黎巴嫩卫生部长当天表示，本就处于新冠危机的黎巴嫩目前局势进一步恶化，医院里人满为患，情况非常糟糕。此外，贝鲁特省省长马尔万·阿布德（Marwan Abboud）估计，爆炸造成损失约30至50亿美元。他指出，爆炸导致至少10名搜救人员死亡。
　　硝酸铵爆炸产生的危害主要源于冲击波超压、震动和飞散物，建筑物和人员主要是由这三种危害作用产生破坏和伤亡。
　　二、贝鲁特港口爆炸现象的科学解释
　　当温度超过400摄氏度时，硝酸铵剧烈分解发生爆炸：4NH4NO3→3N2+2NO2+8H2O。2750吨固体硝酸铵瞬间变成2750吨高温高压的气体，高速冲击周围的空气，使其压力、密度和温度升高而形成空气冲击波。
　　根据化学方程式计算可以得到，2750吨硝酸铵爆炸可以产生大约1327.5吨水，790.6吨二氧化氮、631.9吨氮气。由于水的分子量只有二氧化氮的39.1%，所以在爆炸中获得了更高的动能，扩散到更远的地方，而二氧化氮的分子动能较小，在爆炸中心压力力的挤压作用下，只能向空中腾起。
　　这就解释了现场视频中，第二次爆炸过程为什么是先腾起巨大的白色＂气球＂，然后是在爆炸中心向上腾起棕红色的（二氧化氮）烟雾。视频中最先出现的巨大白色＂气球＂其实就是硝酸铵爆炸时产生的1300多吨的高温高压水蒸气。
　　三、硝酸铵爆炸超压影响计算
　　硝酸铵爆炸瞬间可以释放出大量的高温、高压气体（氮气、二氧化氮、水蒸气），这些气体高速冲击周围的空气，使其压力、密度和温度升高形成空气冲击波。
　　按照我国《爆破安全规程》中规定的在平坦地形条件下的计算公式为：Δp=14Q/R^3+4.3Q^(2/3)/R^2+1.1Q^(1/3)/R，式子中：Δp为空气冲击波超压值，单位为10^5帕斯卡；R为爆炸中心到测试点的距离，单位为米、Q为一次爆炸TNT炸药当量。
　　1公斤TNT炸药爆炸所释放的暴热为4230~4836千焦，取其平均暴热为4500千焦每公斤，硝酸铵爆炸的暴热值取为4000千焦每公斤，则贝鲁特港口存储的2750吨硝酸铵的TNT爆破当量为2444吨TNT。
　　公式计算表明，在距离爆炸中心4公里的开阔地带，冲击波的超压值仍然在1.0X10^5帕斯卡以上，无遮挡的情况下，暴露的人员仍然会造成内脏严重挫伤，并引起死亡。由于贝鲁特港口周围大量的建筑物存在，保护了人们避免受到冲击波超压直接杀伤。
　　2400多吨的TNT爆炸足以使岩石破碎，爆炸中心附近建筑物被完全摧毁，距离较远的建筑物被破坏。按照我国《爆破安全规程》规定，爆破动能可以用公式v=K(Q^(2/3)/R)来计算。其中v为距离爆炸中心点距离为R处，单位为米，地面质点的振动速度，单位为厘米每秒。
　　考虑到贝鲁特港口的地质地形条件，设定其为软岩石，则K=350，Q=2444，则距离爆炸中心距离1公里处，质点的振动速度为63.7厘米每秒，相当于地震烈度10级；2公里处质点的振动速度为31.85厘米每秒，相当于9级地震；4公里处质点振动速度为15.93厘米每秒，相当于8级地震；10公里处质点振动速度为6.37厘米每秒，相当于7级地震。
　　这个计算数据与法新社提供的现场情况报道，爆炸发生的港口被夷为平地，距离爆炸地点半径10公里以内的建筑物全部被破坏，相吻合。
　　四、爆炸现场情况
　　硝酸铵爆炸可以产生冲击波、地震、飞散物等造成人员的伤亡，由于此次爆炸威力过于巨大，更多的是由于冲击波超压导致的碎片，以及地震造成的建筑物倒塌带来的二次伤害。尽管目前媒体报道的死亡人数为100人左右，受伤人数为5000人，但根据前面的计算情况来看，真实情况恐怕远不止这个数据这样简单。
　　结束语
　　硝酸铵爆炸引发的灾难在国内国际上并不鲜见，我们应该从此次贝鲁特港口爆炸事故中汲取经验教训。在今后的硝酸铵生产、运输、装卸和存储过程中，严格执行国家安全标准，确保人民的生命和财产安全。
　　【参考文献】
　　《中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 爆破安全规程》（GB6722-2003）中国标准出版社
　　《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）
　　《工业炸药理论》作者 吕春绪 兵器工业出版社
　　《关于硝酸铵爆炸事件评价的探讨》 作者朱兆华等 中国安全科学学报