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この記事は第637回の今週のオススメ記事に選ばれました！ |
硝酸アンモニウム (しょうさんあんもにうむ / Ammonium nitrate) とは、化学式NH4NO3で表される化合物である。日本語での略称は硝安。
概要
性質
硝酸アンモニウムはその名の通り、アンモニウムと硝酸イオンから成り立っている、無色又は白色の柔らかい結晶性固体である。吸湿性を持ち、水には非常に溶けやすい。天然にはわずかな量しか存在せず、工業的にはアンモニアと硝酸の反応で合成される。169.9℃で融けて液体となり、それ以下の温度では（常圧付近で）5種類の固相（結晶）が存在する。特に環境的にまたぎやすい温度境界である32.3℃での転移では体積が3.2%変化する。
210℃以上に加熱すると分解するが、分解物は温度によって変化する。300℃以下では亜酸化窒素と水に分解し (1) 、300℃以上では窒素・酸素・水に分解する (2) 。
1NH4NO3 → N2O + 2H2O …(1)
2NH4NO3 → 2N2 + 4H2O + O2 …(2)
この為、硝酸アンモニウムを含む火災では、窒素酸化物特有の黄色から赤色の煙が立ち昇る（関連動画参照）。ただし、硝酸アンモニウムは酸素を与えて燃焼を促進するだけで、硝酸アンモニウムそれ自体は不燃性である。
用途
主な用途は肥料である。いわゆる「肥料の三要素」の一つ、窒素源として葉や茎を大きく強く育てるのに使う。ご覧のとおり、アンモニア態窒素と硝酸態窒素を両方含むため、硫酸アンモニウムのように利用されない成分 (例えば硫酸イオン) が作物に悪影響を及ぼす恐れが少なく、チャノキなど両方の窒素を好む作物には好適である
。一方で、高すぎる水溶性と土壌への吸着しにくさのため、流亡しやすく、多雨の日本では少し使いにくい。また、湿気を吸ってガチガチに固まったり、後述の通りそれ自体危険物であるため、保管と取り扱いに注意が必要となる。
なお、同じ窒素肥料として尿素が存在するが、即効性は硝酸アンモニウムの方が高く、また尿素のように分解して窒素が急激に失われることがない。但し、窒素含有量自体は尿素の方が高く、尿素のように水に溶かして葉面に散布することはできない (肥料焼けしてしまうため) 。
別の主な用途は爆薬の原料であり、先述の分解して酸素を発生させる性質を利用している。とくに有名なのが94%の硝酸アンモニウムと6%の灯油などの燃料油を混合したANFOであり、ダイナマイトより安価で発熱量が少ない爆弾として岩石破砕などに利用される。他にもアマトール、アンモナール、スラリー爆薬など数多くのバージョンがある。
その他の用途として、アストロライトといったロケット用燃料、水に溶ける際に吸熱が伴う事から保冷剤としての利用がある。また、かつてはエアバッグの起爆剤としての利用もあった。
安全性
硝酸アンモニウムは先述の通り爆薬の原料となりうるものであり、硫酸アンモニウムのように気安く扱える安全な物質…というわけではない。
そのイメージに反し、硝酸アンモニウムは純粋な状態では安定しており、自身は不燃性である。また、ある程度の温度や圧力でも何の反応も示さない。極端な例ではあるが、条件が整わなければ塊をダイナマイトで爆破しても何の反応も示さないのである。
しかしながら、分解した際に放出される酸素がさらに燃焼を促進する為、ひとたび硝酸アンモニウム絡みの火災が発生すると、その消火が困難になる。泡や砂で覆うなどして酸素を断つ窒息消火は効果が無く、水をかけるなどして温度を分解する温度以下まで下げる必要がある。一般的にどの国でも、硝酸アンモニウムは酸素を与える酸化剤として指定され、可燃物との距離に法的規制がある。
また、高温や酸と接触させたり、粉末にして表面積を増やした形態にしたりする事は、硝酸アンモニウムを速やかに分解させる。気体を放出する性質は、密閉空間の圧力を高めてますます分解を促進し、それ単独で爆発を起こす危険性を持っている。純粋な硝酸アンモニウムのみでは80気圧で爆発の危険があるが、何らかの不純物による汚染があればこれが20気圧まで低下し、極めて危険である。
このように、実際肥料としては普通に優秀であるにもかかわらず、一般消費者向けの利用は年々規制が強まり姿を消しつつある。海外では一定程度以上の規模の農家・農業事業者に販売先を限定するところもある。日本でも、G20大阪サミットや2020年東京オリンピックのテロ警戒のため、規制が厳しくなった。農業用であれ研究用であれ、純度の高い硝酸アンモニウムを購入する時には、譲受書に氏名と住所を記入し、身分証明書を提示しなければならない。用途もしつこく訊かれる。一見さんが「身分証もってないし用途も言えないけど硝安50kgください」とか言ったりすると怪しまれてお巡りさんに通報される。
一方、硝酸アンモニウムの化学毒性は、食塩の3分の2程度である為、特に問題視されない。
事件・事故
硝酸アンモニウムの一般の入手は困難になっているが、法的規制があるまでは一般でも広く取り扱う事ができる物質であった。この為不適切な取り扱いによる事故は数多くあり、20世紀初頭より数千人の命を奪ってきたとされている。また肥料として流通していることから、テロリストにとっては安価で入手しやすい爆薬の原料であり、これまた簡単に手に入る灯油をちょいと混ぜるだけで容易に即席爆弾を作れるため、歴史的にもたびたび悪用されてきた。これが販売の規制に拍車をかけている。
事故事例
オッパウ大爆発
1921年9月21日、ドイツのオッパウにあったBASF社の肥料工場で起きた爆発事故。TNT1000トンから2000トン相当の爆発で509人が死亡、1952人が負傷し、160人が行方不明となった。貯蔵サイロは跡形もなくなり、直径90×125m、深さ19mのクレーターが残った。
爆発したのは硝酸アンモニウムと硫酸アンモニウムを1:1で混合した肥料原料で、湿気を吸って固着した原料をダイナマイトで爆破し崩す作業で発生した火災が原因であった。実は過去に2万回以上同じ作業を行っていたものの、この事故まで問題は一度も起きていなかった。この日に限り惨事となった原因は数ヶ月前の原料混合比率の変更と、混合が不十分で爆発しやすい局所的な塊があり、そこをダイナマイトで爆破した事が原因と推定されている。実際、爆発したのは原料4500トン中450トンに過ぎなかった。
テキサスシティ大災害
1947年4月16日午前8時頃、アメリカ合衆国のテキサスシティにあるガルベストン湾に停泊していたフランス船籍の貨物船SS グランドキャンプで火災が発生。第二次世界大戦の直後で復興を進めているフランスに向けた肥料などを積載し、その中には2300トンの硝酸アンモニウムが含まれていた。火元は現在も明らかになっていないが、原因は何であれ火災発見時には既に何時間も火がくすぶっていた。初期消火の試みは失敗し、特に加圧蒸気で消火する試みは硝酸アンモニウムの性質上適さず、また却って分解を促進したとされている。爆発の直前には、船体周辺の海水が沸騰するほど高温になっていた。
結果、火災から1時間後の9時12分に、積み荷の硝酸アンモニウムが、その他の可燃物と共に爆発し、TNT2700トンから3200トン相当の大爆発を起こした。これは高性能火薬が爆発したハリファクス大爆発と並んで、核兵器以外の人為的爆発では世界最大とみられている。湾では4.5mの波が発生。爆発地点から半径1.6kmにある1000以上の建物は全て破壊され、1100台以上の車両、362台の貨車も破壊された。また、近くを飛んでいた飛行機2機が爆風で煽られ、16km以内の窓ガラスの半分が破損、爆発音は160km先でも聞こえた。グランドキャンプの5トンあるメインの錨は800m先まで飛んだが、別の2トンの錨は2.6km先まで吹き飛び、墜落地点には直径3mのクレーターが生じた。また爆発で近くに停泊していたハイ・フライヤー号にも火が燃え移り、15時間後に960トンの硝酸アンモニウムが爆発、2人が死亡する二次災害も起きている。ハイ・フライヤー号は当初湾から遠くに動かす試みがなされたが、爆発で障害物が大量に有った為錨を引き上げられず、5時間の試みの後に放棄された。
また、火災で生じた黄色から赤色の煙を見るために野次馬が集結していた事が災いし、死者を増やした。公式には405人の死者、176人の行方不明者、5000人以上の負傷者が生じたが、第二次世界大戦の直後の労働不足により行きずりの人も多く、死者はそれ以上ではないかという指摘も多い。これはアメリカ史上最大の労働災害と言われている。なお奇跡的な例として、生存者の1人は爆発地点からわずか20mにいたにも関わらず生き残った。地元の消防署2ヵ所の計32人の内30人は、爆発に巻き込まれて死亡し、たまたま出動しなかった2人のうちの1人が広範囲の火災に対処する為、遠くは100km離れた消防署からの応援を呼ぶ為に奔走した。
龍川駅列車爆発事故
2004年4月22日、朝鮮民主主義人民共和国の平義線にある龍川駅付近100mの地点で列車が爆発。駅から500m以内の建物は全壊し、4km以内の建物は被害を受け、地面には直径15mの穴が開いた。なお、BBCが気象衛星から見た現場の様子として伝えた写真は、実際にはバグダッドの写真であり、後日撤回されている。
この平義線は中国と接する新義州市と首都平壌を結ぶ、国際列車も運行される主要路線であり、中国国境に近く、出入国審査が行われる新義州青年駅から20km未満と近い距離にある。一部の破片は国境を飛び越え中国に達したとする報告もある。
閉じた国である北朝鮮の評判よろしく、この事故の詳細な情報は外部にはほとんど伝わっていない。事故直後、北朝鮮は各国との電話回線を一時切断している。赤十字は北朝鮮外部の公的機関として唯一現場に入り、160人の死者と1300人の負傷者を報告している。しかしながら、北朝鮮の公式発表では事故翌日の数値として54人の死者と1249人の負傷者を報告し、韓国の報道機関は死者と負傷者が合計3000人を超えたと報じている。なお、死者には北朝鮮人だけでなく、シリア人もいたとされている。ただし、北朝鮮の閉じた体質を鑑みれば、事故そのものを伏せる可能性もあった事から、事故翌日に発生を報告した事は、国際支援を取り付ける狙いがあったとする推測もある。
事故原因にも複数の推測がある。無論その原因は北朝鮮が詳細を明かさない事に起因している。国営通信社である朝鮮中央通信に則るならば、その原因は硝酸アンモニウムという事になる。
- 朝鮮中央通信 (北) &新華社 (中) &ザ・サンデー・テレグラフ (英) : 列車内でショートが起こり、火花が肥料原料の硝酸アンモニウムに引火した。
- イタルタス通信 (露) &共同通信 (日) : 列車内でショートが起こり、火花が爆発物に引火した。爆発物は運河の工事に使われる予定だった。
- BBC (英) : ガソリンと液化石油ガスを積載した列車の衝突。燃料は北朝鮮の慢性的な燃料不足を解消する為、中国から寄贈された物。
また、事故の遠因として、慢性的な燃料不足により、危険物も含めた物資輸送が鉄道路線に頼っていた事、日本統治時代に建設された後、ほとんどメンテナンスされずに使用されて続けた車体の老朽化が指摘されている。
なお、当時の北朝鮮の統治者である金正日総書記が、事故発生の数時間前に中国から帰国する専用車両で通過していた事から、 "事故" は実際には暗殺の試みであり、列車の時刻表が変更された事により失敗に終わったとする説もある。新華社通信はそれを支持しているが、一方でBBCによれば、韓国の諜報機関はその可能性を否定し、韓国政府も支持していない。先述の通り、鉄道自体が老朽化していた事、1980年以降、公式には報道されていない重大事故や爆発事故が何度も起きていた事から、暗殺説は可能性が低いとされている。
天津浜海新区倉庫爆発事故
2015年8月12日、中華人民共和国の天津湾にある天津東疆保税港区瑞海国際物流有限公司の危険物倉庫で火災が発生。火災から30秒の間隔を置いて2度の爆発が起こり、消防隊員、警察官、地元住民など165人が死亡、798人が負傷、8人が行方不明となった。火災はその後も続き、15日までに8回の小さな爆発があった。2回目の大爆発では、後のクレーターの大きさによる推定から、800トンの硝酸アンモニウムが爆発し、規模はTNT336トン相当だったとされている。爆発は地震計で記録された他、気象衛星ひまわりの撮影画像にも写っていた。304の建物、7533基のインターモーダルコンテナ、12428台の車が破壊され、特に車の内の8000台は現代 (ヒュンダイ) 、起亜、フォルクスワーゲン、ルノー、トヨタといった中国国外の自動車業界の新車であった。
事故の直接原因は、乾燥と高温で自然発火しやすいニトロセルロースの自然発火であるが、他にも倉庫内に炭化カルシウムがある事を消防隊員が知らずに水による消火を試みた事が原因として挙げられている。炭化カルシウムは水に触れると水を分解して酸素を発生させる為、水による消火は厳禁である。また、酸化剤として硝酸カリウムが、毒物としてシアン化カリウムなど、様々な危険性を持つ物質も保管されていた。これらの危険物は中国国内法で距離などの制限があったものの順守されておらず、また住居地から1km以上の距離を置く制限も守られていなかった。
ベイルート爆発
2020年8月4日、レバノンのベイルートにあるベイルート港の12の倉庫で保管されていた硝酸アンモニウム2750トンが爆発。少なくとも220人の死者と7000人の負傷者が生じ、更に30万人が住む家を失った。推定TNT1150トン相当とみられる爆発は湾に直径124m、深さ43mのクレーターを生じ、250km離れたキプロスでも爆発音は聞こえ、マグニチュード3.3の "地震" として記録されている。
レバノンは長年の金融危機に加えCOVID-19による追加の打撃により多くの物を湾からの輸入に頼っており、特に小麦を含む穀物輸入の85%はベイルートの湾で取引されていたが、深刻なダメージを被った。また、爆発現場のすぐ隣にある、国内で2番目に大きい穀物サイロが破壊され (なお、これほどの爆発を至近で受けたにも関わらず、爆風を受けた反対側は倒壊せず残る程頑丈で会った) 、15000トンの小麦を失った。これは国内消費量の1ヶ月分に近しい。その他、3つの病院が完全に破壊され2つも損傷、Sursock博物館の建物と展示物のいくつか、国際バスケットボール連盟アジア本部、国立福音教会のステントグラスの全てが損壊。各国大使館も様々な程度の被害を受け、特にアルゼンチン、オーストラリア、フィンランド、キプロス、オランダ大使館は被害が大きかった。停泊していた7478トンのオリエント・クイーン号は転覆、国際連合レバノン暫定駐留軍で任務にあたっていたバングラデシュ海軍コルベット艦BNS Bijoyも損傷した。爆発地点から10km離れたベイルート・ラフィーク・ハリーリー国際空港は中程度の損傷を受けたものの、業務は中断されなかった。
大きな被害を生じた爆発の前には火災と小規模な爆発があり、窒素酸化物を含む硝酸アンモニウム火災特有の赤茶色の煙が立ち昇っていた為、爆発の瞬間は様々な距離から多くのカメラに記録されている。そこには爆発の瞬間、急激な気圧変化によって生じる白い結露雲など、爆発の過程が克明に映っている。（関連動画参照）
火災と爆発の原因は調査中であるが、火種はドアの溶接作業による火花とみられている。しかしながら背景として、硝酸アンモニウムの不適切な保管が指摘されている。この硝酸アンモニウムは元々、モルドバ船籍でロシア人実業家が所有する貨物船MV Rhosusの積み荷で、アフリカの爆薬製造会社の発注でジョージアからモザンビークへと輸送予定であった。しかしながら2013年11月21日、ベイルートでこの積み荷は押収された。この経緯は調査中であるが、ベイルートで停泊した直接原因は機械的故障とする報道がある一方で、この船がスエズ運河の通行料を支払う十分な資金を持っておらず、資金稼ぎに追加で重機を積載した際にドアを損傷した事故があったとされている。いずれにしろ船は航行を禁止され、積み荷は押収された。所有者は破産して積み荷と船は放棄された。船そのものは2018年2月に沈没したが、積み荷は対処が決まらないまま、現場となった12の倉庫にそのまま放置された。税関当局は、国外への輸出、軍隊や民間会社への売却等の対処の検討を少なくとも7回裁判所に提案し、その中には硝酸アンモニウムが不適切な温湿度環境の元、他の危険物と共に保管されている事、処理方法がいつまでも定まらない事に対する懸念を指摘するものもあった。
レバノン国民の間では、事故の前から、金融危機に由来する極端な貧富の格差などから、レバノン政治は腐敗しているという不満がくすぶっていた。腐敗認識指数は2019年で28であり、これは180ヵ国中同着137位であり、当然ながら腐敗が少ないとされる50以上を下回っている。この為、事故原因の1つに硝酸アンモニウムの不適切な保管を長期間放置したことが挙げられた6日には大規模な抗議デモが発生。これを受けハッサン・ディアブ首相は、デモ発生から数時間後には選挙の前倒し、10日には内閣の総辞職を発表するまでに事態が動いた。
タカタ社のエアバッグとリコール
自動車事故の際に衝撃を和らげるエアバッグは、衝撃感知と同時に瞬間的に膨らまなければ意味をなさず、この為膨らませるための起爆剤が必要となる。エアバッグが開発された当初、多くの企業ではアジ化ナトリウムが使用されてきたが、これは毒性が強いという問題があり製造現場では問題視された。その為5-アミノテトラゾールに置き換える企業があった一方で、タカタ社は関連企業が開発した硝酸アンモニウムをベースとする起爆剤を独自採用した。これは5-アミノテトラゾールの10分の1のコストであるという利点があった一方で、硝酸アンモニウムの性質を受けた欠点もあった。硝酸アンモニウムは32.3℃で結晶系と密度が変化する為、何度も温度変化を繰り返すと固めたタブレットがひび割れて粉状になる。タブレットより粉の方が爆発性が強く、過度にエアバッグが膨らむ恐れがあった。
この為2008年頃からエアバッグの不具合が相次いで生じ、アメリカ合衆国とマレーシアではエアバッグの部品が吹き飛んで死者を出すまでになった。その後断続的にリコールが行われたものの、2015年にはアメリカ合衆国運輸省国家道路交通安全局が、タカタ社のエアバッグの欠陥を適切な情報開示やリコールを行わなかった企業不祥事と認定。1社に課されるものとしては過去最大の最大2億ドルの民事制裁金が課された。2016年4月時点でリコール対象となるエアバッグ搭載車は全世界で1億台以上、費用は総額1兆円とされている。この騒動は飛び火し、タカタ社のエアバッグを採用しない自動車メーカーが最大顧客のホンダを含めた世界中の企業へと飛び火した。タカタ社は結局2017年6月26日、製造業としては戦後最大の負債総額1兆円の経営破綻をし、エアバッグ部品事業を残してその他の事業を中国の寧波均勝電子の100%子会社であるアメリカのキー・セイフティー・システムズに譲渡、ジョイソン・セイフティ・システムズに改称した。
事件事例
- オクラホマシティ連邦政府ビル爆破事件: 1995年4月19日、車爆弾によりアメリカ合衆国のオクラホマシティにあるアルフレッド・P・マラー連邦ビルが爆破されたテロ事件。爆弾が2200kgと非常に重量が大きく強力であった為、建物の破壊にとどまらず周辺にも被害が生じ、168人が死亡した。爆弾はANFOであった。
- ノルウェー連続テロ事件: 2011年7月22日、ノルウェーの首都オスロの首相府および法務・警察省庁舎付近で車爆弾が爆発。この爆弾もANFOであった。金曜日の午後であったがバカンスシーズンであった為、死者は8人であった。この為、後に同一犯によって行われ、69人が死亡したウトヤ島での銃乱射事件と比べると、あまり注目されない。
このほか未遂事件として、爆発させる目的で所持していたところを警察に逮捕されるやつがたまにいる。こいつとかこいつとか、海外ではこいつらとか。
関連動画
家庭菜園でノンビリ葉物野菜に施肥、みたいな動画はないですかそうですか…
天津の事例。
ベイルートの事例。0:33で窒素酸化物特有の赤褐色の煙が立ち上っているのがわかる。
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関連項目
- 10
- 0pt
