【摘要】本文通過對黎巴嫩首都貝魯特港口爆炸事故現場爆炸情況、範圍的收集，應用事故調查分析的方法，通過模擬計算來分析貝魯特港口爆炸事故的後果，並對媒體報導中的爆炸現象做出科學的解釋。結合現場實際破壞情況，提出這起爆炸事故應同時考慮衝擊波超壓，地震和超壓產生的飛濺物造成的二次的對人員和建築物的損傷和破壞。
【關鍵詞】黎巴嫩、貝魯特港口、硝酸銨、TNT、爆炸
硝酸銨既可以作化肥同時也是製造工業炸藥的原料，是一種強氧化劑，同時也是自反應性物質。常溫下，硝酸銨性質穩定，但隨著溫度的升高，會發生分解，從而發生化學變化，超過400攝氏度以上時，會發生爆炸。
一、黎巴嫩貝魯特港口爆炸事故
當地時間2020年8月4日下午6時左右，黎巴嫩首都貝魯特港口區突發巨大爆炸，騰空而起的火球和濃煙蘑菇雲像是發生核爆。根據衛星照片顯示，爆炸現場形成了直徑140米的鬥形爆坑。以爆炸中心為原點，2公裡範圍內的建築多數被摧毀，巨響和衝擊波震撼180公裡外的賽普勒斯。
目前已造成100多人死亡，4000多人受傷。據俄羅斯衛星通訊社5日報導，黎巴嫩衛生部長當天表示，本就處於新冠危機的黎巴嫩目前局勢進一步惡化，醫院裡人滿為患，情況非常糟糕。此外，貝魯特省省長馬爾萬·阿布德（Marwan Abboud）估計，爆炸造成損失約30至50億美元。他指出，爆炸導致至少10名搜救人員死亡。
硝酸銨爆炸產生的危害主要源於衝擊波超壓、震動和飛散物，建築物和人員主要是由這三種危害作用產生破壞和傷亡。
二、貝魯特港口爆炸現象的科學解釋
當溫度超過400攝氏度時，硝酸銨劇烈分解發生爆炸：4NH4NO3→3N2+2NO2+8H2O。2750噸固體硝酸銨瞬間變成2750噸高溫高壓的氣體，高速衝擊周圍的空氣，使其壓力、密度和溫度升高而形成空氣衝擊波。
根據化學方程式計算可以得到，2750噸硝酸銨爆炸可以產生大約1327.5噸水，790.6噸二氧化氮、631.9噸氮氣。由於水的分子量只有二氧化氮的39.1%，所以在爆炸中獲得了更高的動能，擴散到更遠的地方，而二氧化氮的分子動能較小，在爆炸中心壓力力的擠壓作用下，只能向空中騰起。
這就解釋了現場視頻中，第二次爆炸過程為什麼是先騰起巨大的白色「氣球」，然後是在爆炸中心向上騰起棕紅色的（二氧化氮）煙霧。視頻中最先出現的巨大白色「氣球」其實就是硝酸銨爆炸時產生的1300多噸的高溫高壓水蒸氣。
三、硝酸銨爆炸超壓影響計算
硝酸銨爆炸瞬間可以釋放出大量的高溫、高壓氣體（氮氣、二氧化氮、水蒸氣），這些氣體高速衝擊周圍的空氣，使其壓力、密度和溫度升高形成空氣衝擊波。
按照我國《爆破安全規程》中規定的在平坦地形條件下的計算公式為：Δp=14Q/R^3+4.3Q^(2/3)/R^2+1.1Q^(1/3)/R，式子中：Δp為空氣衝擊波超壓值，單位為10^5帕斯卡；R為爆炸中心到測試點的距離，單位為米、Q為一次爆炸TNT炸藥當量。
1公斤TNT炸藥爆炸所釋放的暴熱為4230~4836千焦，取其平均暴熱為4500千焦每公斤，硝酸銨爆炸的暴熱值取為4000千焦每公斤，則貝魯特港口存儲的2750噸硝酸銨的TNT爆破當量為2444噸TNT。
公式計算表明，在距離爆炸中心4公裡的開闊地帶，衝擊波的超壓值仍然在1.0X10^5帕斯卡以上，無遮擋的情況下，暴露的人員仍然會造成內臟嚴重挫傷，並引起死亡。由於貝魯特港口周圍大量的建築物存在，保護了人們避免受到衝擊波超壓直接殺傷。
2400多噸的TNT爆炸足以使巖石破碎，爆炸中心附近建築物被完全摧毀，距離較遠的建築物被破壞。按照我國《爆破安全規程》規定，爆破動能可以用公式v=K(Q^(2/3)/R)來計算。其中v為距離爆炸中心點距離為R處，單位為米，地面質點的振動速度，單位為釐米每秒。
考慮到貝魯特港口的地質地形條件，設定其為軟巖石，則K=350，Q=2444，則距離爆炸中心距離1公裡處，質點的振動速度為63.7釐米每秒，相當於地震烈度10級；2公裡處質點的振動速度為31.85釐米每秒，相當於9級地震；4公裡處質點振動速度為15.93釐米每秒，相當於8級地震；10公裡處質點振動速度為6.37釐米每秒，相當於7級地震。
這個計算數據與法新社提供的現場情況報導，爆炸發生的港口被夷為平地，距離爆炸地點半徑10公裡以內的建築物全部被破壞，相吻合。
四、爆炸現場情況
硝酸銨爆炸可以產生衝擊波、地震、飛散物等造成人員的傷亡，由於此次爆炸威力過於巨大，更多的是由於衝擊波超壓導致的碎片，以及地震造成的建築物倒塌帶來的二次傷害。儘管目前媒體報導的死亡人數為100人左右，受傷人數為5000人，但根據前面的計算情況來看，真實情況恐怕遠不止這個數據這樣簡單。
結束語
硝酸銨爆炸引發的災難在國內國際上並不鮮見，我們應該從此次貝魯特港口爆炸事故中汲取經驗教訓。在今後的硝酸銨生產、運輸、裝卸和存儲過程中，嚴格執行國家安全標準，確保人民的生命和財產安全。
【參考文獻】
《中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局 爆破安全規程》（GB6722-2003）中國標準出版社
《建築抗震設計規範》（GB50011-2010）
《工業炸藥理論》作者 呂春緒 兵器工業出版社
《關於硝酸銨爆炸事件評價的探討》 作者朱兆華等 中國安全科學學報