氮肥的故事

易鸣

大约从1万多年前开始，人类就开始探求稳定获取食物的方法，于是出现了农业。随着全世界人口的不断增多，人类面临着需要给自己提供足够的食物和营养的严重问题，而化学合成工作在农业增产方面扮演着极为重要的角色。

智利矿石中的奥秘

古代的人们早就认识到可以用肥料来改良土壤，这样庄稼通常会长得很好。他们虽然知道这样做有用，却不知道为什么。其原因在于这些肥料有助于产生营养物，诸如氮等。植物需要氮、磷、钾等营养成分，其中，植物茎叶生长所需的氮肥，在植物生长过程中需求量极大。

到了19世纪，科学家发现了氮的重要作用，于是农民们对氮肥的需求大增。可是氮肥从哪里来呢？很巧，当时在智利的沙漠地区，人们发现了一个很大的硝酸钠矿，而硝酸钠溶于水后可以形成含氮的硝酸根，就是一种很好的氮肥。到19世纪中叶，世界上所使用的氮肥主要就来自智利的这一矿床。但是，矿终究是会开采完的，人们还得去寻找另外的氮源。

到了19世纪后期，随着炼焦工业在欧洲各国的逐渐兴起，人们又发现，用炼焦的副产品氨（含氮）为原料，可以制成硫酸铵，作为氮肥来使用。不过，这还是远远满足不了需要。

向空气要氮肥

新的氮肥从哪里寻找？科学家们自然而然地想到了空气。在我们周围的空气中，氮气占了相当大的一部分，约为79%，可以说是取之不尽用之不竭，如果能让空气中的氮气同氢气直接化合得到合成氨，那该多好啊。然而，氮的化学性质很不活泼，要直接利用它还是很困难的。

为达到合成氨的目的，化学家需要找到一种催化剂。经过不断的实验，1909年，德国化学家哈伯在实验室首次合成了氨。打那以后，合成氨工艺以惊人的速度向前发展，它给全人类带来的巨大福利是无与伦比的。直到现在，世界各国的氮肥工业在基本原理上还沿用这种方法。

研究大豆寻找新式氮肥

当然，现在所用的化肥并不是仍然停留在原有的水平上。目前，化肥已有固体、液体之分。在固体氮肥中，尿素和硝铵的比重不断增大。液体氮肥包括液氨、氨水、氮溶液以及液体混合肥料等等。除了氮肥以外，还有磷肥和钾肥。

但是，氮肥依然存在不少问题。施用氮肥虽然能提高农产品的产量，但过量使用也给生态环境造成了很大的压力。而且，合成氨的生产是在极端条件下进行的，尚有诸多不便之处。科学家追求的目标是希望这个反应能在平和的条件下进行，于是开始探究豆类植物为什么可以在常温常压下将空气中的氮转化为自身的营养。其实，豆类植物根部的根瘤菌，在科学家看来就是一种催化剂。目前，科学家已经分析出根瘤菌中某些关键物质的化学成分和结构。一旦揭开了根瘤菌的秘密，那对于人类来说又是一大福音。