贝鲁特爆炸怎么会发生呢？专家解释说

贝鲁特海港地区本周发生的一起巨大爆炸摧毁了附近的建筑，造成了破坏，整个城市的窗户都被震碎了，造成数十人死亡，数千人受伤。随着灾难的视频在社交媒体上传播，世界各地的人们立即开始猜测原因。

黎巴嫩政府消息人士最终表示，这是2750吨硝酸铵，这是一种化学物质，通常用作农业肥料，与燃料油混合时，用作采矿炸药。自2014年以来，这些库存一直放在一个仓库里，当时运载它进入港口的船只被遗弃。这起事件并不是硝酸铵第一次造成破坏。例如，2013年，一个只有贝鲁特十分之一大小的库存炸毁了西部化工和化肥公司(West Chemical And Fertilzer Company)在德克萨斯州的一家设施。

工程师苏珊娜·史密斯(Suzanne Smyth)和罗素·奥格尔(Russell Oger)等专家调查了此类火灾和爆炸的原因和起因，试图防止未来的灾难。史密斯和奥格尔分别是美国一家多学科工程和科学咨询公司Exponent的常务工程师和实践总监。“科学美国人”采访了他们，讲述了爆炸侦查员如何找到事件的根源，以及在什么情况下可以引发硝酸铵爆炸。

你如何调查特定爆炸或火灾的原因？史密斯：我们本质上遵循的是科学方法。我们仔细检查并收集了大量数据，这些数据可能来自视频、文件、采访，以及查看实地证据。然后，一旦你有了这些数据，你就开始假设。我们一直试图非常小心的一件事是，不要在这个过程中假设得太早。我们没有太多关于贝鲁特的信息，但我们看过爆炸的视频。看到冲击波--这是非常罕见的。我们正在谈论的是远离爆炸的那个非常薄的球形白色形状。你实际上看到的是空气中的水蒸气冷凝，因为高压冲击波后面的气压非常低。然后你可以看到它马上就消失了，因为一旦压力平衡，它就会蒸发。你可以看到真正的冲击波，所以你知道它被引爆了--只有特定的东西才能让你引爆。

你说的引爆是什么意思？冲击波的传播速度快于音速，这是爆炸的标志。当硝酸铵开始积累足够的压力造成损害时，你可以在硝酸铵中发现两种分解反应。第一种称为爆燃。它是一种波-字面意思是化学反应波-在物质中传播的速度比音速慢。当它继续旅行时，它会加速。如果它达到了达到音速的程度，那就是我们所说的爆炸。一次爆炸对建筑物和建筑物等物体产生的破坏机制要大得多。

从贝鲁特的视频片段中，你还能了解到什么？史密斯：很多时候，当我们分析视频时，我们都在寻找事件的顺序和时间。当我们调查爆炸事件时，通常既有爆炸损害，也有火灾损害。弄清楚它总是我们的目标之一：是起火了，然后爆炸了，还是爆炸了，然后起火了？我们看到的显示爆炸前起火的视频真的很有用。奥格尔：爆炸发生后，有一片非常独特的红棕色云层正在升起。这与进行化学分析不是一回事，但(云层)非常独特，与硝酸铵的分解产物一致--主要的分解产物是氮氧化物。我认为，至少在视觉上，有可能证实硝酸铵参与了整个反应。

什么会导致硝酸铵爆炸？奥格尔：它在正常情况下是稳定的，但是你可以对它做一些会导致它行为不端的事情。主触发器是外部热源。根据你的统计方式，自从20世纪20年代硝酸铵作为一种商业产品出现以来，可能已经发生了20到30次重大灾难性爆炸。而火灾是一种频繁的导火索。使硝酸铵升温的是火的热量，这可能会成为一个问题。如果它被像火这样的大热源加热，硝酸铵将开始分解-这种分解可能是温和的，无害的，也可能是灾难性的。

两者之间的区别在于硝酸铵是否被堆积在一起。把它想象成一堆圆木的篝火。当你生起篝火的时候，那些木头会把热量困住，这会加速燃烧，造成大火。相反，如果你把它们散开，热量就会无害地逃逸到大气中。同样的事情是

对于贝鲁特的硝酸铵库存，应该采取哪些预防措施？奥格尔：在美国，我们求助于一家名为国家消防协会(National Fire Protection Association)的非营利性组织，指导我们如何安全处理危险材料等物品。如果你超过了一个临界量--半吨[公吨]硝酸铵--那么你需要采取一种更加复杂的方法来储存和处理这些材料，以保证它的安全。如果你有2750公吨，首先也是最重要的，你需要做的是把这种材料移到远离人群的地方。它代表着一个重大的危险。

在调查爆炸事件时，你还在寻找什么线索？史密斯：陨石坑的存在是另一个迹象，表明了爆炸的大小和可能涉及的内容。以及损坏半径：你们的轻微结构损坏有多远？窗户碎了吗？严重的结构损坏吗？看看东西被损坏的距离可以帮助你估计释放了多少能量或力量。这些类型的信息可以用来反驳具体发生的事情。如果你看到的是一座建筑内较小的爆炸，你可以寻找方向迹象：这堵墙是在哪里向北被炸毁的，这堵墙是向东被炸毁的。你还可以查看爆炸过程中抛出的碎片、导弹或弹片，以估计移动碎片需要多少力，以及它们来自哪里。通常情况下，我们正在寻找某些设备的碎片，以便像拼图一样将它们重新组合在一起：你也许能够观察这些碎片，并理解它们为什么会像拼图一样碎裂。时间线对我们的工作真的很重要。了解一些东西在火灾中暴露了多久，当某人最后一次在房间里的时候，[并]注意到当人们第一次看到烟的时候，一切都是正常的-这种类型的[建立]时间线真的可以帮助我们[设定]正在发生的事情的界限，以及潜在地消除不同的假设。

奥格尔：你在通过一堆其他种类的绒毛来寻找小金块。但这需要采访和搜索文件。例如，新闻媒体一直在谈论的一件事是，是否有烟花储存在附近或(与贝鲁特的硝酸铵一样)潜在的同一仓库中。考虑到你所看到的破坏情况，很可能很难找到物证来证明这一点。你将不得不依赖于人，也许还有文档，这将帮助你确定一些材料是存储在相邻的仓库中还是存储在同一个仓库中。