◇◇新語絲(www.xys.org)(xys.dxiong.com)(xys.3322.org)(xys.xlogit.com)◇◇
從四乙基鉛到乙醇——汽油抗爆劑小史
文／桓二心
2002年10月，英國《衛(wèi)報(bào)》評(píng)出了“人類最糟糕的發(fā)明”，獲此“殊榮”的是塑料
袋。一年以后，中國的新世界出版社也出了一本名為《人類最糟糕的發(fā)明》的書。這本
書明明是中國人寫的，卻在封面裝模作樣地寫上英譯書名，作者又故意起了“艾柯爾”
和“馬克”這兩個(gè)洋味十足的筆名，試圖讓人以為這是一本譯自國外，或至少是編譯的
書。書里面一口氣抨擊了20種發(fā)明，不光是香煙、毒品、興奮劑，連互聯(lián)網(wǎng)、克隆、轉(zhuǎn)
基因甚至電子游戲、味精、口香糖都列進(jìn)去了，這本書的水平如何，由此可見一斑。
這20種“人類最糟糕的發(fā)明”中，自然少不了汽車。的確，汽車在現(xiàn)在的環(huán)保人士
眼中，幾乎成了眾矢之的；即使是一般的民眾，在面對(duì)日益擁堵的交通和怎么治理也改
善不了的污濁空氣時(shí)，也不免會(huì)對(duì)城市里越來越多的汽車心生怨言。然而，也許是不愿
意吧，很少有人想到，汽車工程師為了改善汽車的性能，避免造成更多的環(huán)境污染，不
知花費(fèi)了多少心血！
這里我只談一個(gè)和環(huán)保密切相關(guān)的東西——汽油抗爆劑。
有車的朋友都知道，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)工作的原理是：首先，通過化油器或汽油噴射器把
汽油分散成細(xì)小的霧滴，與空氣混合進(jìn)入氣缸；然后，這一混合氣被活塞壓縮，溫度上
升，在被火花塞打出的電火花點(diǎn)燃后，產(chǎn)生巨大的能量，帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸旋轉(zhuǎn)，最終
驅(qū)動(dòng)車輪。
和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)不同，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)必須由火花塞點(diǎn)火實(shí)現(xiàn)混合氣燃燒，而不是靠混合
氣的自燃。然而，如果汽油中含有正庚烷之類成分，由于它們非常容易燃燒，常常會(huì)在
氣缸中自燃，產(chǎn)生比混合氣正常燃燒時(shí)高得多的溫度，由此便會(huì)產(chǎn)生過強(qiáng)的沖擊波，而
使發(fā)動(dòng)機(jī)震動(dòng)、發(fā)響，這就是爆燃（detonation）現(xiàn)象，又叫爆震，俗稱“敲缸”。
爆燃不僅損害發(fā)動(dòng)機(jī)，而且會(huì)造成汽油的浪費(fèi)，因此如何提高汽油的抗爆性能，一
直是汽車工程領(lǐng)域的重要研究課題。
工程師們首先確定了衡量汽油抗爆性能的幾個(gè)指標(biāo)，其中最常用的就是辛烷值（
octane number）。之所以叫這個(gè)名字，是因?yàn)槿藗儼l(fā)現(xiàn)汽油中一種叫2, 2, 4-三甲基
戊烷——俗稱異辛烷——的成分具有很強(qiáng)的抗爆性，于是就把它和正庚烷作為衡量汽油
抗爆性能的標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定正庚烷的辛烷值為0，而異辛烷的辛烷值為100。有了這樣的規(guī)定
，通過專門的測定機(jī)，就可以測出汽油的辛烷值。辛烷值又可以分為研究法辛烷值（
research octane number，縮寫為RON）和馬達(dá)法辛烷值（motor octane number，縮寫
為MON）等，則是在不同條件下測定的結(jié)果。我國現(xiàn)在統(tǒng)一使用RON標(biāo)定汽油等級(jí)，如
90#汽油，就是指RON為90的汽油，93#汽油則是RON為93的汽油，它的抗爆性要優(yōu)于90#
汽油。
然而，從石油直接分餾得到的直餾汽油（主要成分是直鏈烷烴），其RON非常低，
僅為40－60。由重油裂化而成的裂化汽油，由于其中的芳烴含量較高，而芳烴的RON一
般要比直鏈烷烴高，因而其RON要比直餾汽油高一些，但還是低于90。如果讓今天的轎
車直接使用未經(jīng)任何處理的直餾汽油或裂化汽油做燃料，車開起來，非震得你渾身散架
不可。
怎樣提高汽油的抗爆性？一個(gè)很容易想到的辦法就是往里加一些特殊的化學(xué)物質(zhì)—
—這就是汽油抗爆劑。第一個(gè)在這方面做出了卓越貢獻(xiàn)的，是美國化學(xué)家小托馬斯·米
基利（Thomas Midgley, Jr., 1889－1944）。其實(shí)他最開始學(xué)的是機(jī)械工程專業(yè)，
1911年畢業(yè)于康奈爾大學(xué)；1916年加入代頓工程公司后，因?yàn)橐芯科涂贡瑒?，才?學(xué)了幾年化學(xué)。當(dāng)時(shí)化學(xué)家對(duì)于燃燒的機(jī)理還不是很了解，因此米基利尋找優(yōu)良抗爆劑
的過程，完全可以用“大海撈針”來形容。今天我們已經(jīng)很難想象，指導(dǎo)他尋找抗爆劑
的理論之一，竟然是門捷列夫的元素周期律！
1918－1920年，米基利先后發(fā)現(xiàn)苯和乙醇可以作為抗爆劑，并申請(qǐng)了專利。1921年
，一種優(yōu)良的抗爆劑被米基利“撈”到了，這就是后來廣泛使用的四乙基鉛（
tetraethyl lead, TEL）。四乙基鉛最早由德國人在1854年發(fā)現(xiàn)，是一種具有水果氣味
的油狀液體，只要少量加到汽油中，就可以大大提升它的抗爆性能，而且合成容易，價(jià)
格便宜。1923年，車用含鉛汽油在美國上市，并很快在全世界普及。
然而，早在公元前1世紀(jì)，古希臘人就知道鉛是毒物；今天的醫(yī)學(xué)告訴我們，鉛在
人體內(nèi)具有蓄積性，對(duì)循環(huán)系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和消化系統(tǒng)的損害都非常大。1887年，人們
又發(fā)現(xiàn)，鉛對(duì)于兒童的危害性更大，到1904年，含鉛顏料被發(fā)現(xiàn)是導(dǎo)致兒童鉛中毒的罪
魁禍?zhǔn)祝迥曛?，法國、比利時(shí)和奧地利便率先禁止使用鉛白（化學(xué)成分是碳酸鉛）
作為顏料。甚至在車用含鉛汽油面世的前一年，美國公共衛(wèi)生署就已經(jīng)公開警告含鉛燃
料具有高毒性；1925年，車用含鉛汽油還曾一度被撤下柜臺(tái)。這些都說明，人們對(duì)于四
乙基鉛的危害，從一開始就不是一無所知，只不過當(dāng)時(shí)的人在權(quán)衡了它的利弊之后，認(rèn)
為還是利大于弊罷了——我們不妨設(shè)想一下，如果不用四乙基鉛，將會(huì)有多少的發(fā)動(dòng)機(jī)
提前報(bào)廢？由此又會(huì)造成多大的浪費(fèi)，對(duì)環(huán)境會(huì)造成多大的危害？
到二十世紀(jì)六十年代，這個(gè)利弊的判斷就逆轉(zhuǎn)了過來。一方面，環(huán)境學(xué)家們發(fā)現(xiàn)四
乙基鉛是一種重要的大氣污染物，是空氣中鉛的主要來源；另一方面，人們已經(jīng)無法忍
受越來越嚴(yán)重的空氣污染了。這就注定了四乙基鉛退出歷史舞臺(tái)的命運(yùn)。二十世紀(jì)的最
后二十年，主要發(fā)達(dá)國家先后實(shí)現(xiàn)了汽油無鉛化。我國也于2000年1月1日停止了車用含
鉛汽油的生產(chǎn)。
與此同時(shí)，汽車工程師們也在尋找四乙基鉛的替代品。1959年，一種名為MMT的抗
爆劑在美國被研制出來了，它和四乙基鉛一樣，是一種有機(jī)金屬化合物。不過MMT并沒
有得到廣泛使用，1978年美國就禁止再使用（我國現(xiàn)在仍有少量使用）。二十世紀(jì)七十
年代，含氧有機(jī)化合物得到了人們的重視，先后找到了好幾種性能比較優(yōu)良的抗爆劑，
其中應(yīng)用最廣的就是甲基叔丁基醚（methyl tertial-butyl ester, MTBE），于1973年
在意大利正式投產(chǎn)。MTBE毒性很低，目前并沒有明確的可以致癌的證據(jù)（IARC歸類為第
3類），本身又具有高RON（為117），特別是因?yàn)榉肿又泻?，可以有效提高汽油的?燒效率，減少有毒廢氣的排放，因而加MTBE的汽油被譽(yù)為“清潔汽油”。
但是到了1996年，美國加利福尼亞州圣莫尼卡（Saint Monica）市的兩個(gè)地區(qū)僅因
為在地下水中檢出了MTBE，就關(guān)停了50%的供水設(shè)施，最后竟導(dǎo)致美國多個(gè)州主動(dòng)禁止
使用MTBE作為抗爆劑。這給人的感覺，好像是科學(xué)家又低估了一種化學(xué)品的危害性，好
像是DDT悲劇又重演了。我已經(jīng)注意到，國內(nèi)一些“環(huán)保人士”，已經(jīng)開始利用美國禁
用MTBE的事例，作為攻擊化工廠建設(shè)的新武器了；而且，就和造謠說PX有高致癌性一樣
，這些人同樣造謠說MTBE是“強(qiáng)致癌物”，借助危言聳聽，來煽動(dòng)不知情的民眾。
事實(shí)的真相如何呢？經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，圣莫尼卡市地下水中的MTBE，并不是來自汽車
，而只是來自一個(gè)老舊加油站的泄漏。可以說，這完全是一個(gè)偶然事件。所以，盡管要
求禁止在全國范圍內(nèi)使用MTBE的呼聲在美國喊得震天響，但歐盟和日本卻不為所動(dòng)，至
今仍在繼續(xù)使用MTBE。當(dāng)然，MTBE相對(duì)來說不易自然降解，也是事實(shí)，所以現(xiàn)在歐盟和
日本更青睞另一種較容易降解的抗爆劑——乙基叔丁基醚（ethyl tertial-butyl
ester, ETBE），它的性能是和MTBE一樣優(yōu)良的。
MTBE的另一種替代品是乙醇。上文已述，在發(fā)現(xiàn)四乙基鉛的優(yōu)良抗爆性能之前，米
基利就發(fā)現(xiàn)了乙醇也有抗爆作用。當(dāng)時(shí)沒有發(fā)展乙醇抗爆工藝的主要原因，在于乙醇是
一種親水的物質(zhì)，只要汽油中有少量的水分，乙醇就會(huì)大量轉(zhuǎn)移到水中，而使汽油的抗
爆性大大下降；而且，無水乙醇本身就具有吸水性，本來不含水的乙醇汽油，只要在空
氣中暴露，就會(huì)因吸水而分層。當(dāng)時(shí)難于解決這個(gè)技術(shù)瓶頸，所以乙醇汽油沒有得到發(fā)
展，即使是今天，乙醇汽油也不耐久儲(chǔ)、久運(yùn)。乙醇的價(jià)格又比汽油昂貴，如果大量使
用乙醇汽油，油價(jià)勢必會(huì)上升。因此，盡管使用乙醇汽油在美國的呼聲很高，但其真正
的供應(yīng)量并不多——雖然總的來看，乙醇的全面使用，也許是將來的發(fā)展趨勢。
講完了汽油抗爆劑的發(fā)展史，我不禁有幾句感想。誠然，在人類的科技發(fā)展史上，
有DDT、反應(yīng)停這樣的悲劇，有倫敦?zé)熿F、水俁病這樣的災(zāi)難，但這畢竟是極端的例
子。人們對(duì)于更多的化學(xué)品的危害性，從開始應(yīng)用的那天起，還是有起碼的認(rèn)識(shí)的；很
多明知有害的化學(xué)品之所以能得到長期的應(yīng)用，往往是在充分權(quán)衡利弊之后的不得已之
舉。人類并沒有被自己的雙手毀滅，相反，憑借越來越豐富的科學(xué)知識(shí)，我們生活得越
來越好了。
是啊，除了科學(xué)，還有什么能拯救人類呢？難道要靠沖動(dòng)的煽情，或是無知的恐懼
嗎？
2007.06.21
(XYS20070622)
◇◇新語絲(www.xys.org)(xys.dxiong.com)(xys.3322.org)(xys.xlogit.com)◇◇