三個國家為爭奪鳥糞而打了一場仗?!

有聽過因為爭奪石油、爭奪金礦而打仗的,但你有聽過因為爭奪鳥糞而打仗的麼?鳥糞啥時候成香餑餑了?!


在南太平洋的南美洲海岸和一些小島,海鳥大量聚集繁衍,由於當地乾燥少雨,鳥糞中水溶性高的氮磷化合物不易流失,在岸邊堆積了厚達幾米、十幾米的“鳥糞礦”。

這些食魚海鳥的糞便中所富含的氮元素,是生產氮肥和火藥、炸藥的優質原料。因此該資源被大量出口,而生產國借此機遇大發橫財。從19世紀末到20世紀,鳥糞成為列強爭搶的戰略資源,而智利、秘魯和玻利維亞三國就為爭奪它而打了一場“鳥糞戰爭”。


南美洲智利沿海的“鳥糞海岸”


其實與其說是爭奪鳥糞,不如說是爭奪鳥糞中的氮元素。咦?大氣中含量最高的不就是氮氣麼?為何還需要爭奪氮?氮又在我們的生活中扮演著那些重要角色呢?

沒啥存在感,情緒很穩定

我們最熟悉的空氣成分,一個是呼吸所需的氧氣,一個是身體呼出、以及化石燃料排放的二氧化碳。而地球上最常見的氣體——大氣中含量佔比高達78%的氮氣,卻因為太過“低調”,經常被忽略。




氮元素(元素符號為N)是元素周期表第7號元素,相對原子質量14.006。1772年,瑞典學者卡爾·謝勒和蘇格蘭學者丹尼爾·盧瑟福,分別發現了氮氣:通過燃燒,去掉實驗容器中的氧氣,再用溶液吸收掉二氧化碳,幾乎就只剩下了這種既不供給呼吸、也無法燃燒的氣體。

氮氣的化學性質穩定,很少與其他物質發生反應,除非是一些性質活潑的金屬如鋰、鈣(高溫下)、鎂等。

PS:組成氮氣的氮分子(N2)由兩個氮原子構成,彼此之間形成牢固的化學鍵——氮氮參鍵。這種化學鍵不容易斷裂,使氮氣的化學性質非常穩定。

與世無爭的它,常用作金屬銲接時的保護氣,或是封在食品包裝裡用於保鮮。



薯片的密封包裝袋裡,會填充氮氣。如果直接用空氣,其中的氧氣會使薯片氧化,影響口感且更易變質。


然而,冷靜沉默的“獨行者”只是氮氣的標籤,遠不是氮元素的全部。

與氧結合,變“危險分子”

氮氣與世無爭,然而氮與氧結合出來的幾種氮氧化物,卻不是省油的燈。

01 一氧化二氮(N2O)

無色氣體,俗稱“笑氣”,可用於麻醉止痛,但如今已成新型毒品。

02 一氧化氮(NO)

無色氣體,有降血壓等功效,在空氣中會很快轉化為有毒的二氧化氮。

03 二氧化氮(NO2)

紅棕色氣體,對人體有毒,空氣污染中的“氮氧化物”主要指它。

04 三氧化二氮(N2O3)

藍色液體或無色氣體,可用作工業氧化劑,易燃易爆。

05 四氧化二氮(N2O4)

無色液體或氣體,可用作工業氧化劑,易燃易爆,易分解成二氧化氮而顏色發紅。

沒有氮肥撒,怎麼種莊稼

氮氣雖不能用來呼吸,卻是地球生命最不可或缺的元素之一。


綠色植物的生長,需要吸收土壤中的“氮磷鉀”三大元素,氮排在首位。氮元素主要作用於植物的營養器官——葉片,能讓葉片更厚實、肥大,促進光合作用。以人畜糞尿發酵而成的“農家肥”(糞肥),主要就提供氮元素。

數千年來,糞肥一直是中國農民的增產利器。然而,在“植物生長——>人吃——>人拉——>植物生長”這個循環中,每一步都會流失一部分氮元素,越變越少。因此光靠糞肥,能提高的作物產量有限。

直到20世紀初,人類終於點出了用空氣生產氮肥的科技:1909年,德國化學家弗裡茨·哈伯發明了一種工藝,在高溫高壓和催化之下,把氮氣和氫氣化合成氨(NH3)。

隨後德國工程師卡爾·博施進一步改進工藝,實現了合成氨的大規模生產。把氨繼續轉化成碳酰胺(尿素)、硝酸銨、碳酸氫銨等,就是廣泛應用的工業氮肥。現代農業能供應全球80億人口、甚至還能種植十幾億噸飼料喂養豬牛羊等家畜,如果沒有工業氮肥根本無法實現。


名字不雅、貌不驚人的氮肥——尿素,卻是幾十年來中國和世界農業增產的大功臣。


吃肉到生娃,生活全靠它

除了植物,人類和動物,以及真菌、細菌等其他地球生命,同樣離不開氮元素:生命所必需的蛋白質與核酸,都是氮元素的有機化合物。

蛋白質是構成生命的磚瓦,人體大腦、肌肉、內臟、頭髮指甲的主要成分,都是蛋白質;人體的呼吸、消化、免疫等日常運轉,也靠蛋白質完成。蛋白質種類極多,每種蛋白質都由多種氨基酸構成。

氨基酸的“氨基”,就是前面說的氨氣分子脫去一個氫原子,與其他物質結合形成氨基酸。許許多多的氨基酸像搭積木一樣“組裝”起來,就形成了蛋白質分子。其中8種氨基酸人體無法合成,只能通過肉、蛋、奶和豆類等富含蛋白質的食物獲得,稱為“必需氨基酸”。

生命繁衍的密碼——核酸,包括DNA(去氧核醣核酸)和RNA(核糖核酸)兩類,它們當中都有一種稱為“含氮鹼基”的結構。數以萬計的含氮鹼基排列組合,儲存了生物的遺傳資訊。

每個物種能夠“龍生龍,鳳生鳳”地傳承下去,就是靠這些遺傳資訊的複製、傳遞。複製傳遞過程中的微小變化,則帶來了各種變異,經過長期自然選擇可能形成新物種。

液氮的妙用

氮氣在常壓下低於-196℃時才會變為液體,在工業、科研和醫學領域常用作冷卻劑。


液氮蒸發時的煙霧
圖源:linde-gas


液氮參與製作的冰淇淋


液氮一用,仙氣飄飄


硝煙製造者,人命收割機

氮能供養生命,也能收割生命。用於生產氮肥的氨,還有另一條“升級路線”——製造“硝字頭”的各種易燃易爆品。

在工業制氨發明前,人類依賴天然硝石來生產火藥、炸藥,甚至從廁所裡收集富含氮元素的尿鹼。


天然硝石
圖源:wikipedia


古代中國四大發明之一、把戰爭帶入熱兵器時代的黑火藥,源自煉丹師們發明的“一硫二硝三木炭”配方,其中“”便是硝石或草木灰中的硝酸鉀。

照亮夜空的煙花爆竹,長城上的紅衣大炮,西方近代“排隊槍斃”戰術所用的火槍,都體現了黑火藥的威力。黑火藥燃燒或爆炸會產生大量微小顆粒,戰場上槍炮齊鳴時煙塵滾滾,也就是“硝煙”。



中國人發明的煙花,如今早已傳播到全世界。現代煙花仍以包含硝酸鉀成分的黑火藥為主料,並新增鋁、鎂等金屬粉末,可在燃燒時發出強光。

隨著近代飛快“攀科技樹”,誕生了更厲害的爆炸物。創立諾貝爾獎的瑞典發明家阿爾弗雷德·諾貝爾,就是靠炸藥發家的。1862年,他發明了硝酸甘油(又名三硝酸甘油酯)炸藥,它的爆炸威力是黑火藥的5倍以上,而且稍有震動就可引爆。

此後諾貝爾又對其多次改進,研發出了安全性更好、威力更大、煙塵更少的炸藥產品。自1870年普法戰爭起,硝酸甘油炸藥廣泛用於戰場,讓戰爭愈加殘酷。


諾貝爾就是靠炸藥發家的
圖源:wikipedia


但與此同時,諾貝爾的炸藥也在造福於人。在和平時期,炸藥廣泛用於開礦、修路等工程建設,大大提升了施工效率。硝酸甘油稀釋後,還是一種治療心血管疾病的藥物,救治心絞痛非常有效……

不論作為沉默者、滋養者或是毀滅者,氮就是氮,在我們身邊無處不在,它是好是壞其實主要在於人們怎樣利用它。 (博物)