氮肥的故事

易鳴

大約從1萬多年前開始，人類就開始探求穩定獲取食物的方法，于是出現了農業。隨著全世界人口的不斷增多，人類面臨著需要給自己提供足夠的食物和營養的嚴重問題，而化學合成工作在農業增產方面扮演著極為重要的角色。

智利礦石中的奧秘

古代的人們早就認識到可以用肥料來改良土壤，這樣莊稼通常會長得很好。他們雖然知道這樣做有用，卻不知道為什么。其原因在于這些肥料有助于產生營養物，諸如氮等。植物需要氮、磷、鉀等營養成分，其中，植物莖葉生長所需的氮肥，在植物生長過程中需求量極大。

到了19世紀，科學家發現了氮的重要作用，于是農民們對氮肥的需求大增。可是氮肥從哪里來呢？很巧，當時在智利的沙漠地區，人們發現了一個很大的硝酸鈉礦，而硝酸鈉溶于水后可以形成含氮的硝酸根，就是一種很好的氮肥。到19世紀中葉，世界上所使用的氮肥主要就來自智利的這一礦床。但是，礦終究是會開采完的，人們還得去尋找另外的氮源。

到了19世紀后期，隨著煉焦工業在歐洲各國的逐漸興起，人們又發現，用煉焦的副產品氨（含氮）為原料，可以制成硫酸銨，作為氮肥來使用。不過，這還是遠遠滿足不了需要。

向空氣要氮肥

新的氮肥從哪里尋找？科學家們自然而然地想到了空氣。在我們周圍的空氣中，氮氣占了相當大的一部分，約為79%，可以說是取之不盡用之不竭，如果能讓空氣中的氮氣同氫氣直接化合得到合成氨，那該多好啊。然而，氮的化學性質很不活潑，要直接利用它還是很困難的。

為達到合成氨的目的，化學家需要找到一種催化劑。經過不斷的實驗，1909年，德國化學家哈伯在實驗室首次合成了氨。打那以后，合成氨工藝以驚人的速度向前發展，它給全人類帶來的巨大福利是無與倫比的。直到現在，世界各國的氮肥工業在基本原理上還沿用這種方法。

研究大豆尋找新式氮肥

當然，現在所用的化肥并不是仍然停留在原有的水平上。目前，化肥已有固體、液體之分。在固體氮肥中，尿素和硝銨的比重不斷增大。液體氮肥包括液氨、氨水、氮溶液以及液體混合肥料等等。除了氮肥以外，還有磷肥和鉀肥。

但是，氮肥依然存在不少問題。施用氮肥雖然能提高農產品的產量，但過量使用也給生態環境造成了很大的壓力。而且，合成氨的生產是在極端條件下進行的，尚有諸多不便之處。科學家追求的目標是希望這個反應能在平和的條件下進行，于是開始探究豆類植物為什么可以在常溫常壓下將空氣中的氮轉化為自身的營養。其實，豆類植物根部的根瘤菌，在科學家看來就是一種催化劑。目前，科學家已經分析出根瘤菌中某些關鍵物質的化學成分和結構。一旦揭開了根瘤菌的秘密，那對于人類來說又是一大福音。