汽油里加铅，是给全人类投毒？

2021年，位于北非的阿尔及利亚政府宣布“自2021年7月起，阿尔及利亚境内所有加油站不再提供含铅汽油。”

在同年八月，联合国环境规划署发布新闻稿，宣布含铅汽油时代终结。

含铅汽油大致是在二十世纪二十年代初问世的，从登场到谢幕，大致经历了一百年的历程。

图片截取自联合国环境规划署新闻页面

在今天，即便是普通人，一提到铅或者是含铅化合物，往往是唯恐避之不及。在一百年前，人们为什么要往汽油里加铅呢？含铅汽油又带来了什么样的后果？

今天，我们就来说一说含铅汽油。

四乙基铅和汽油发动机

含铅汽油并不是直接往汽油里加铅块，而是添加一种叫作四乙基铅的物质。

四乙基铅，图片来源：Wikipedia

早在1853年，卡尔·雅各布·洛维格（Carl Jacob Löwig）就已经合成出了四乙基铅这种物质。但当时并没有发现这种物质有什么特殊的用处。

而在四乙基铅诞生之后9年，也就是1962年，尼古拉斯·奥拓（Nicolaus Otto）正在进行内燃机的研究，他当时研究的是四冲程发动机，也就是今天汽油车里发动机的原型，四冲程循环，也被称作奥拓循环。

奥拓研究四冲程发动机的时候发现了一个麻烦的现象，发动机在工作的时候会产生爆震。爆震现跟很多因素有关，比如使用的汽油辛烷值太低，或者发动机的点火时机不恰当等等，都可能会让汽油在体积压缩“不到位”的时候就发生爆燃，从而导致爆震现象。

爆震不仅会让发动机产生很大的噪声，同时也会带来发动机损坏，汽油的燃料效率降低等等问题。

不过奥拓当时并不知道，能解决爆震问题的物质早就被合成出来了。不仅仅是奥拓，在四冲程发动机发明出来之后很长一段时间里，人们只能采用最简单的方法解决爆震问题，比如提高辛烷的比例。

我们常说的95号汽油、98号汽油，100号汽油，号数说的就是汽油中辛烷的百分比。使用高辛烷值的汽油确实能很大程度上解决爆震问题，但问题也很显而易见，就是太贵了。

在二十世纪初，一位名叫托马斯·米基利（Thomas Midgley）的工程师开始在各种各样的物质中搜寻，希望找到一种能添加到汽油中的物质，解决爆震问题。

米基利尝试了很多物质，虽然有一些也能起到抗爆震作用，但因为各种各样的原因它们不适合大规模应用。比如常见的乙醇就有不错的抗爆震效果，但是想让它发挥作用需要添加比较大的量，成本实在是太高了。

另外还有乙基碲，它的抗保证效果非常好，能够将汽油的燃油经济性提高一倍。但是这种物质有非常强烈的大蒜气味，如果把它添加到人们每天在用的汽油里，整个世界可能都会充斥着这种难闻的味道，所以它也不合适。

终于，在1921年的年末，米基利对四乙基铅进行了测试，并且发现，只要往汽油里添加少量的四乙基铅，就能极大地提高汽油的抗爆震效果。更重要的是，四乙基铅的价格非常便宜，这种廉价且有效的化合物很快就受到了汽车公司和石油公司的青睐。

走向世界的四乙基铅

不过即便是在100年前，人们也已经知道了铅还有含铅化合物的毒性。往人们每天都要大量使用的汽油里添加四乙基铅，可能会引起人们的恐慌。

于是，米基利和他所在的公司想到了一个简单的方法，在宣传这种抗爆震剂的时候，只将其称作乙基（Ethyl）。

当时的抗爆震剂广告，只公开宣布“乙基”，图片来源：Wikipedia

因为四乙基铅这种抗爆震剂有效地提高了汽油的燃油效率，单就这一点来说是非常了不起的。所以在1922年12月，美国化学学会授予米基利尼克尔斯奖章。

有意思的是，虽然米基利刻意称呼这种化合物为乙基，但并不能掩盖它是含铅化合物的事实。因为做实验时候长时间暴露在含铅的环境中，1923年的时候，米基利休了一个长长的假，按他自己说法“我发现我的肺部受到了严重影响，必须放下工作，呼吸新鲜空气”。

四乙基铅不仅对米基利的健康造成了影响，在1924年到1925年，多家公司四乙基铅生产线上的工人纷纷病倒，甚至死亡。而针对这些死亡事件的调查发现，工人的死因就是铅中毒。

这些事件第一次把四乙基铅的毒性推向了风口浪尖。

这次风波，也造就了1924年一次“臭名昭著”的新闻发布会。在这次新闻发布会上，米基利亲自把四乙基铅倒在手上，放在鼻子下面闻了整整一分钟，然后向大家宣布，我几乎每天都这么做，而且不会受到任何影响。所以完全不用担心四乙基铅的毒性。

米基利的话当然是假的，但遗憾的是，这次风波并没有给四乙基铅的推广带来太大阻碍，经过短暂的停工之后，1926年，四乙基铅禁令被解除，含铅汽油开始大量生产，并且很快就走向了全世界。

随着二战之后的经济腾飞以及人们对汽油（特别是高辛烷值汽油）的需求量大大增加，四乙基铅的需求量也开始激增。

到了二十世纪七十年代，含铅汽油几乎占据了全世界的汽油市场。

限制

但就在含铅汽油沸沸扬扬地占领全球市场的同时，人类的环保意识也开始觉醒。

再加上人们对含铅污染的研究越来越多，人们渐渐意识到，在过去几十年里，人为排放到环境中的铅含量实在是太高了。并且这些铅还严重威胁进入到了人类体内。

1979年，发表在顶级医学期刊《新英格兰杂志》（New England Journal of Medicine）上的一项研究发现，在二十世纪七十年代，美国和英国人骨骼里的含铅量，大约是1600年前古代秘鲁人体内的700到1000倍，这个数字远超研究人员的预想。

同样是1979年，也是在《新英格兰杂志》上，一项针对儿童体内含铅量与心理、课堂表现的研究发现。儿童体内的含铅量越高，在用“韦氏智力量表”测试的评分就越低。而且体内含铅量高的儿童，在听觉、语言处理测试和注意力集中度测试上的表现也更低。

其他关于铅对于人体健康的负面影响更是数不胜数。

好在，在二十世纪七十年代，人们已经开始采取行动了。

在1973年，美国环境保护署颁布了降低大气中铅含量的法规，并在1976年开始实施。在1996年，美国开始全面禁止使用含铅汽油。

欧盟和瑞士也在2000年1月1日开始全面禁止使用含铅汽油。中国也在2001年开始禁止使用含铅汽油。

在2010年之后，只有极少数国家继续使用含铅汽油了。而在文章最开头提到的阿尔及利亚，是最后一个禁止使用含铅汽油的国家。

可以说，在2021年7月阿尔及利亚也禁用含铅汽油之后，四乙基铅彻底退出了历史舞台。但是它所带来的影响并不会立即消失。

在过去100年左右的时间里排放到环境中的铅，还会以各种各样的形式进入人类体内，

比如，1976年美国就开始限制含铅汽油的使用，在1996年彻底禁止，而在2004年，美国儿童血液中的铅含量才低于世界卫生组织的限制标准的上限。而在2010年才低于美国疾病控制与预防中心（CDC）的限制标准（3.5微克/百毫升）。

美国儿童血液中血铅浓度，图片截取自：参考文献

https://ourworldindata.org/grapher/lead-blood-usa-children

想让环境中的铅，特别是和人类生活密切相关的大气、海洋表层水体、河流湖泊中的铅恢复到污染前的水平，依然需要相当长的时间。

而且根据世界卫生组织的说法，即便儿童血铅的浓度低于3.5微克/分升，依然会对儿童的智力造成影响。

世界卫生组织对安全血铅浓度的说明

所以为了修补这一百年间含铅汽油“犯下”的错误，人类还有很长的路要走。

但无可否认的是，世界各国共同限制、禁止含铅汽油的使用，也为跨国合作解决环境问题树立了一个榜样。用联合国环境规划署执行董事英格·安德森（Inger Andersen）的话来说，“成功实施含铅汽油禁令对全球健康和环境而言都是一个巨大的里程碑”。

参考文献：

[1] https://www.unep.org/zh-hans/xinwenyuziyuan/xinwengao-31

[2] Ericson J E, Shirahata H, Patterson C C. Skeletal concentrations of lead in ancient Peruvians[J]. New England Journal of Medicine, 1979, 300(17): 946-951.

[3] Needleman H L, Gunnoe C, Leviton A, et al. Deficits in psychologic and classroom performance of children with elevated dentine lead levels[J]. New England journal of medicine, 1979, 300(13): 689-695.

[4] https://ourworldindata.org/leaded-gasoline-phase-out

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作者：代丽 中科院海洋所 海洋生态学 博士

审核：胡海燕 浙江海洋大学 海洋科学与技术学院 教授