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第140章 微生物制硝

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暮西镇最近亟待处理的问题,多到让托德觉得有点力不从心。

他整理了手头上的信息,归纳出了三件最急迫的事情。

一、想办法改善与女武神的关系,获得进入『神圣之林』的机会,以调查异种转变为普通人的真相。

二、想办法找到新的硝石制造途径,恢复炸药的生产线。

三、针对可能到来的粮食危机,尽快找到解决办法。

思考并对比以上三条,托德决定还是优先解决第二件事情——硝石的生产。

理由在于:

一、想要改善与女武神的关系,以进入『神圣之地』,不是一朝一夕能够做到的事情,只能循序渐进的推进此事。

二、暮西镇的发展,无论是市政道路还是大兴土木,都需要大笔的资金。这些钱哪里来?税收征缴和投资收益,根本无法填上这些窟窿。唯一的办法就是通过不断的战争,来掠夺周边贵族封地的财产,以补足小镇的发展需求。而应对贵族们那些高耸的城堡和厚实的城墙,炸药的确是必不可少的帮手。所以,寻找新的硝石制造途径,理应放在首要位置。

三、至于粮食危机,托德有了一些思路。北岛船队南下贩卖海产品,在回航的时候,委托其采购南方的粮食,再卖给暮西镇就能解决粮食危机;至于收购粮食的钱,战争掠夺和贸易收入,完全可以覆盖支出。

既然决定将制造硝土放在首位,那么现在的问题就是,如何获得硝土?

托德回忆起在前世看到的穿越类小说和影视,里面就有不少描述科技流的作品,对于硝土的获取都有一些介绍。

首先,穿越者勘探并开采天然的硝土矿。稍加思考,托德就把这种办法定义为胡说八道。天然的钠硝石矿和钾硝石矿,在自然界非常罕见。以托德穿越而来的国家为例,辽阔的国土之上,只有一处名为新疆吐鲁番的地区,拥有钠硝石矿,其它地区根本找不到硝石矿的踪迹。(有很多历史小说,将《本草纲目别录》中的芒硝认为是硝石,便认为硝石矿常见。实际上,古时候的芒硝统指两种物质,分别是硫酸钠和硝酸钾)

其次,通过对土墙、盐碱地、茅厕等地的土壤进行收集,以获取土硝。这种做法也是技术落后地区获取硝土的主要途径。但这种办法有许多问题:一、这种『扫硝』的收集方式,有着地域性限制,一般更加适合干燥地区或者寒冷地区;二、收集过一次之后,再次生成土硝需要等待很长一段时间;三、获取的硝土杂质较多,硝含量很低,影响了火药的效力。

否定了以上两种办法,身为生物化学科目的老师,托德最终还是打算采用微生物的方法来制造硝石。

自然界有一类细菌,被称作硝化细菌(Nitrifying bacteria),是一种好氧类细菌,包括两种完全不同的属群:亚硝酸菌属(nitrosomonas)及硝酸菌属(nitrobacter )。

亚硝酸细菌一般被称为『铵之氧化者』,因其所维生的唯一食物来源是铵。什么是铵?铵是一种氨气(NH3)溶于水中所生成的阳离子(NH4+),它主要由腐烂的有机物而产生,因为它在化学上的行为就好象是一种金属离子,故命名为『铵』。在有空气存在时,铵可被亚硝酸菌吸收利用。它们将其氢原子氧化成水,用氧取代之,所以铵变成水及溶于水中的氧化氮,后者称为『亚硝酸』,其反应式如下:2NH3+3O2→2HNO2+2H2O+158kcal

硝酸细菌一般被称为『亚硝酸之氧化者』,因其所维生的主要食物来源是亚硝酸,而且生成硝酸为氮循环的终产物,其反应式如下:HNO2 +1/2 O2 = HNO3,-⊿G = 18kcal

简单来说,腐烂物产生了铵,铵又被亚硝酸菌氧化成亚硝酸,随后生成的亚硝酸又被硝酸菌氧化成硝酸,而这一反应被称为『硝化反应』。这个反应由两种不同的细菌所进行。

说完了微生物原理和化学反应,托德接下来要做的就是,制定微生物制硝的具体流程。

第一步,首先准备一块试验田当做培养皿,将亚硝酸菌及硝酸菌进行细菌繁殖。

第二步,准备微生物制硝的原料,准备大量人畜粪尿或者富含氮元素的腐烂鱼虾,静置反应将会生成大量的铵。

第三步,建造一个硝池,底层用水泥密封砌成。池子的内部用膨松的黏土和细沙混合铺底,适当的混入一些弱碱性的灰分。(因为硝化细菌不能在酸性环境下存活),再将试验田中的细菌培养土移栽过来,定期松土以保证土质透气性。

第四步,搭盖顶棚,且不能透光,亚硝酸菌对紫外线的可见光非常敏感,阳光中的紫外线会对细菌产生致命的伤害。

第五步,根据外部环境的温度,适时地调节池子内的温度,保证常温25度左右,因为温度过高或者过低,都会对硝化细菌种群的细胞分裂繁殖造成影响。

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