【GENE思書軒】科技為什麼會讓人欲罷不能?

未來的智慧手機可能會人機合體,依許多人無時無刻都離不開手機的狀況來說,這搞不好才是最符合人性的需求,沒有之一。

有長輩批評年輕人現在都不跟周遭的人互動,成天只盯著手機螢幕看,愈來愈沒人性,說完掏起手機,傳了不要成天盯著手機的長輩圖 ⋯⋯

成天盯著手機不是因為沒有朋友,反而是因為太關心朋友,我們在乎朋友在臉書中貼了去哪鬼混的八卦、Instagram 傳了啥美圖、LINE 上揪了啥好康,更關心自己貼的東西有多少人看、有多少人按讚、他們究竟會說啥。

成天盯著手機不是因為沒有朋友,反而是因為太關心朋友對自己的注目。
圖/pixabay

科技慢慢讓人成癮

讓人欲罷不能的不只手機。過去只有智障手機的年代,沉迷電玩而毀掉學業或事業時有所聞,我就有兩位大學同學因為沉迷電玩,幾乎足不出戶不上課考試而且斷絕社交生活,以致於無法大學畢業,後來也不知去向。

我人生中最後一次沉迷電玩,是大一升大二的暑假。當時一起暑期住宿的室友大多數時間都回天龍國鬼混,留在學校實驗室做實驗的我,偷偷用他們的電腦玩他們平時玩得不亦樂乎的電玩。為了克制我學期中打電動的衝動,我電腦裡不安裝電玩,想說暑假偷用室友電腦玩一玩又不影響課業。大概玩了一個多月吧,有次我在實驗室假裝認真做實驗時,覺得好不耐煩,因為心中想著的是什麼時候把無趣的實驗隨便做完,然後溜回悶熱的宿舍打電玩。

正當我不在乎實驗是否做得好不好時,我突然驚覺,我整個心思都被電腦裡該死的電玩給控制住了,以致於我根本在隨便敷衍實驗工作,一心只想到虛擬世界裡和數位怪獸士兵廝殺,生活中的其他認真和美好事物彷彿不再重要。我當時嚇出了身冷汗,沒想到一向以自制力為傲的我,還是讓電玩給牢牢控制了。

那天,我還是放下手邊的實驗溜回宿舍打了場電玩,當晚關了機,從此再也沒打開過室友的電腦。後來,當我滑智慧手機玩如憤怒鳥、Candy Crush Saga 和寶可夢等遊戲到一個地步,那天的情景就會浮現在我腦海,然後我就會很害怕地不敢再玩那些遊戲。

我們知道毒品、香菸、咖啡、酒精能讓人上癮,但現在媒體上有愈來愈多網路成癮、電玩成癮、性成癮、賭博成癮、刷卡成癮的討論。因為科技的發達,以及對人性的洞見愈來愈清楚,這對許多聰明的企業家來說,都是寶藏,懂得讓人們上癮到欲罷不能要心甘情願地掏腰包來為消費。例如 Netflix 的影集一集播完會直接續播下一集,要使用者阻止才會停止,利用懶惰的人性,讓人在網站上的時間愈來愈長。

圖/pixabay

人人都有成癮的基因

好書《欲罷不能:科技如何讓我們上癮?滑個不停的手指是否還有藥醫!》(Irresistible: The Rise of Addictive Technology and the Business of Keeping Us Hooked) 就要來探討科技日新月異的時代中,我們究竟有多欲罷不能。

紐約大學商學院的社會心理學家亞當.奧特 (Adam Alter) 在《欲罷不能》提到幾個很有意思的例子,指稱那些聰明到設計出令人欲罷不能產品的天才,私下卻嚴禁家人使用,例如賈伯斯就不讓自己的孩子使用我讀完這本電子書的 iPad。矽谷所在的加州舊金山灣區有禁用手機和平板電腦的私立學校,據說七八成家長都是高科技公司高層主管。

忍不住想滑手機,並不是意志力的問題,這是科技始終來自人性。發明網際網路和電郵的天才們,並沒有要人們欲罷不能,但我們就是不自覺地陷入其中。儘管圈內人視為豺狼虎豹,很多家長為了應付調皮的小孩,硬塞 iPad 給他們的情景在大街小巷中恐怕天天上演。在餐廳裡,一桌上全家大小全都盯著手機螢幕滑不發一言也不算詭異了吧?

欲罷不能》這本書沒提到,可是你聽說過「奶頭樂」(tittytainment) 嗎?這看似低俗的名詞,是美國前總統卡特的國家安全顧問布熱津斯基 (Zbigniew Brzezinski) 提出來的理論,指能讓人著迷、低成本又帶來滿足感的低俗娛樂內容。

由於生產力不斷上升,世界上大部分人口將不用也無法積極參與產品和服務的生產。貧富差距越來越大,對立越來越明顯,對於掌握全球八成以上財富但卻只佔總人口兩成菁英,要避免被低端人口反撲或者革命,最好的方式就是提供後者可以吸吮的奶頭。為了安慰這些人,他們的生活應該被大量娛樂活動(比如網路、電視和游戲)填滿注意力和不滿情緒,讓他們在不經意間就接受了自己的境遇。

「奶頭樂」看來有點像是陰謀論。當然,我們知道販賣高度成癮的毒品是重罪,可是經營和販售的是令人行為成癮的社群網站、色情網站、手機、遊戲呢?換來的並非是牢獄之災,而是名利雙收,又能玩「奶頭樂」,何樂而不為呢?

上了癮,你會愈來愈慾求不滿,離不開那些可以帶來快感的東西,會開始追求它們,越來越忽視生活中的其他方面。《欲罷不能》指出,我們人人都有成癮基因,美軍在越戰期間在越南胡搞瞎搞時,他們輕易就能弄到海洛因等毒品來嗨。海洛因是惡名昭彰地難以戒除,美國政府擔心不僅灰頭土臉地輸掉越戰,還讓大量海洛因成癮的美國大兵回國後造成嚴重的社會問題,於是投入了大量資源在研究。

然而有趣的是,這些毒蟲美軍回國後,有 95% 的人從此沒再碰毒品。這究竟是啥狀況?神經科學的實驗發現,只要離開了當初使老鼠或人們上癮的環境,不再提醒他們那些快感的存在,癮頭就無疾而終了。是的,遺傳上我們都會成癮,可是很大程度上還是有賴環境來助威。因此酒癮也好,電玩成癮也好,很大一部分原因是只要經過酒吧或回到如狗窩般的宿舍,就會一再提醒自己來一杯或打一場。

轉移注意力吧,讓你的人生不要過得太無趣

科技令人上癮並非現在才有的,過去也很多人抱怨電視令人成癮,但是科技總是變本加厲的,電視畢竟還是被動接受資訊。現實是很殘酷的,我們在現實世界裡有太多怨憎會、愛別離、求不得,慾求不滿的魯蛇在虛擬世界裡可以是肆無忌憚的溫拿,那為何還要在現實世界中奮鬥呢?

智慧手機更把這種為所欲為的快樂隨身攜帶,即使是阿宅也能出門假裝不宅,我們每天盯手機螢幕的時間可能超過三小時。結果,人們的注意力愈來愈短暫,據說快和金魚差不多了。

圖/giphy

美國已經出現了一些治療行為成癮的機構,一天的費用近四百美元,說不定這在台灣也會有商機,遊戲公司可以先讓人上癮大賺一筆,再偷偷成立別的公司來治療上癮的青少年再狠賺一筆(誤)。如果只是批判行為成癮,恐怕是無法滿足大多數讀者需求的,所以探討我們如何避免或擺脫行為成癮,也是很合理的。

家長可能要先自制抵抗塞 iPad 輕鬆應付小孩的衝動吧?甚至該讓小孩學會觀察身邊美好的事物,周遭的一花一草一木都有各自的美;對已經上癮的人,尋找替代品、養成新習慣、拉開與誘惑的距離、適度懲罰和獎勵自己、避免環境的誘惑、降低誘惑的威力,都不是輕易就能辦到的,但都值得一試,否則一生都被無益的東西控制住,人生又有何趣?

本文原刊登於閱讀‧最前線【GENE思書軒】,並同步刊登於 The Sky of Gene


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等等!進入科學界工作前,你知道什麼是科學素養嗎? ──《科學素養》推薦序

這是最好的時代,也是最壞的時代;這是智慧的時代,也是愚蠢的時代;這是科學的時代,也是疑慮的時代。

想投身科學,你了解科學了嗎?

我大學唸書之前能夠讓教授榮獲國科會傑出研究獎的論文,現在能否用來升等都難說。這二十多年來,學術界對科學論文的質與量有更高的要求,意味著時代的進步,但也促成論文造假的誘因。

愈來愈多的大學批量製造了愈來愈多的大學生,可是大學畢業生的薪資卻倒退十幾年,而且博士班卻愈來愈難招到學生;政府過去投注愈來愈多的資源在高科技的創新,可是競爭力卻似乎被韓國和對岸不斷趕超,愈來愈焦慮的政府只能要求研究成果要馬上有用,基礎研究愈來愈不受到該有的重視。

這是一個無比焦慮的時代,但也可能是個充滿機會的時代,至少讓人投身科學工作前就該清楚自己的志趣,而非盲目一窩蜂。就像大文豪狄更斯在《雙城記》(A Tale of Two Cities) 裡著名的開場一樣,每個時代都有其雙面。當一個經濟體要轉型而能夠更富裕和先進,就不可能單純依賴過去代工的經驗,還有讓學生不顧興趣專長一窩瘋地往理工領域裡擠,忽略健康有活力的社會需要多元多樣的人才。

投身科學工作前就該清楚自己的志趣,不要不顧興趣專長一窩瘋地往理工領域裡擠。
圖/pixabay

身為科學工作和教育的一員,我當然希望更多熱血能加入,但更希望後輩都是了解狀況並且能夠樂在其中的。科學研究是艱辛的,也是充滿挑戰的;是孤獨的,也是充滿樂趣的;是高度專業的,也是廣闊無邊的。投身科學工作的有志之士,在基礎科學的研究愈來愈多挑戰的情況下,能不好好認識這個最了不起的智性活動,如何成就我們今天人類史上最高效的社會嗎?

我們的社會普遍是尊崇科學的,偽科學也就是搭著大眾對科學的崇敬和信任招搖撞騙,可是不少志同道合的有識之士,也為推動全民科學素養而努力不懈。然而,即使是理工科系出身的人們,就一定具備了該有的科學素養了嗎?

科學素養,了解一下

日本物理學家池內了,除了是位成功的科學家,他也為日本大眾寫過不下五十本科普書!是位多產的作家。他的這本給年輕學子的《科學素養:看清問題的本質、分辨真假,學會用科學思考和學習》(科学の考え方.学び方)雖然成書於二十幾年前,但仍適合今天有志科學的學生一讀,認真地在迷惘的時代指引出清晰的方向。現在的學子何其有幸,我也希望大學時就能讀到這本書。

身為在大學裡任教,有志科學教育和科普傳播的科學工作者,我是很羡慕日本的,因為日本有不少大師級的科學家,在繁忙的研究工作之餘,仍不忘孜孜不倦地寫書為大眾解釋複雜的科學知識,出版社也提供專業的編輯協助,這讓日本人的科學專業不輸歐美,甚至可能有過之而無不及。近年日本也出現了不少諾貝爾獎得主,就是他們長期投資科學最具體的收穫。

在《科學素養》這本書中,池內了分享他在科學之路上的經驗,談的不只是他熟悉的物理學而已,他交代了自己為何投身科學研究,闡述科學的思考法和歷史,討論現代科學的目標、特徵和難解問題,也提出科學家的責任與倫理、科學與社會的關係等。他沒有美化科學,誠實地揭示科學的限制等。科學在不同時代展現出不同的面貌,清楚地了解其脈絡才能深入探索。

科學素養》寫得非常的淺顯易懂,雖然可能有些專有名詞讓人感到陌生,可是高中生閱讀之後也可能很有收穫,尤其是在決定大學的求學方向時,認清科學家所追求的是否和自己的志趣相投,相信能夠讓人做出更好的決擇!

認清科學家所追求的是否和自己的志趣相投,相信能夠讓人做出更好的決擇!
圖/pixabay

科學學者和學生,除了必須學習妥善掌握複雜的科學理論和實驗,同時也應該有批判思惟和獨立思考的能力,並且清楚科學在歷史中的脈絡和社會中的互動,因為有很多政策議題有賴通曉科學並且有溝通能力的知識份子來提供建言。

讀了《科學素養》,仍不足以成為真正有科學素養的人,但至少會略知科學素養,並且想要成為有科學素養的人吧!

本文為《科學素養:看清問題的本質、分辨真假,學會用科學思考和學習》(科学の考え方.学び方)
推薦序,原文刊登於 The Sky of Gene


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藍眼淚不流淚,守護地球的藍碳

劉少倫
東海大學生命科學系副教授

 

 

自從 17 世紀工業革命推動了全球化的工業發展,將原本封存在地底或深海地層中的石化燃料(例如煤、天然氣等),轉化成大量溫室氣體(主要是二氧化碳),釋放到大氣;這些溫室氣體,宛如掙脫地獄枷鎖的惡魔,在人類的貪婪中,以非常快的速度加熱全球氣溫,並加劇全球氣候的改變。

這幾年,我們對極端氣候的感觸似乎更為強烈,聽著以下這些新聞:南歐和東京夏季更久更高溫的熱浪、北極圈創紀錄的夏季高溫、南北極冰川大量的崩解、臺灣五月竟然創下比夏季更高的溫度、澳洲大堡礁珊瑚因高溫白化將在未來死去 60-80% 等。

每一年,新聞媒體都說這些極端氣候打破過去幾百年來的紀錄,非常「異常 (abnorm)」。

但是,隨著每一年這樣的新聞重複的發生,未來的一年又再次創下過去幾百年來的高溫紀錄,這些極端氣候的新聞已經可以說不再異常,甚至可以說這些極端氣候的新聞變成習以為常地「正常 (norm)」。因石化燃料使用及工業發展,在我們享受它們帶來的舒適便利和經濟發展的生活時,其暗黑破壞性猶如喪鐘般替人類末日開始倒數計時。

臺灣各媒體有關極端氣候的報導標題(擷取自各媒體 2018 年網路報導)。圖/作者提供

藍碳是什麼,少年PI的藍眼淚?

在 1990 年,聯合國環境署 (United Nations Environment Programme)、聯合國糧食及農業組織 (Food and Agricultural Organization of the United Nations) 及聯合國教育、科學及文化組織下的政府間海洋學委員會 (Intergovernmental Oceanographic Commission, UNESCO) 共同發表聲明,指出全球海洋有 55% 的初級生產者應被視為「藍碳 (blue carbon)」。

其中,海草、紅樹林和鹽草等沿岸生態系封存大氣二氧化碳的量更遠高於熱帶雨林。但相較於熱帶雨林,這些藍碳生態系卻是以 5-10 倍的速度快速的消失,將對全球暖化狀況雪上加霜。在氣候變遷的威脅下,也因這樣的報告,激起全球政府跟海洋學界一股對這些沿岸藍碳生態系的保育重視跟研究,尤其著重在海草、紅樹林和鹽草等維管束植物為主的生態系。

由於全球暖化的影響,全球對藍碳生態系的保育跟研究更加重視。圖/pixabay

到底藍碳是什麼?海洋中怎樣的初級生生產者才可以被視為藍碳?

要回答這個問題,我們首先得了解「碳吸存(carbon sequestration;抑或翻譯成碳匯及碳截存)」。當維管束植物或藻類進行產氧光合作用的同時,能夠將大氣中的二氧化碳固定,使用太陽光能,藉由光合作用化學反應產生葡萄醣(C6H12O6;或6(CH2O))及氧氣(反應式一)。因為葡萄醣主要是以碳為分子骨幹,並由生物合成,故又稱之為有機碳。

反應式一(光合作用):

CO2 + 2H2O + >8 Photons → CH2O + H2O + O2

由光合作用產生出來的有機碳葡萄醣,能進一步成為主要原料,在維管束植物(例如海草、紅樹林和鹽草)體內用以合成另一種有機碳分子木質素 (lignin),支撐維管束植物生長。當維管束植物死去後,木質素是一種非常難被微生物分解利用的有機碳。

因此,這些不易分解的木質素就好比一個天然的碳吸存裝置,能抵抗微生物分解並最終埋葬於地底沉積物中,不再釋放回大氣中,達到降低大氣二氧化碳的目的,這樣碳吸存的過程我們稱為「碳埋葬 (carbon burial)」。此外,在大洋中生長的小型浮游藻類,死掉後會沉降到微生物作用不活躍的低溫深海,使得微藻殘骸無法被微生物分解而最終埋葬於深海中,這樣的碳吸存方式稱之為「生物幫浦 (biological pump)」。

整體而言,當二氧化碳藉由光合作用固定合成出有機碳後,這些有機碳能夠藉由碳埋葬或生物幫浦方式被長期儲存而不被微生物利用轉化為二氧化碳再度釋放回大氣中,這就是碳吸存的概念。相較於陸域生態系,因為海草、紅樹林、鹽草及大洋小型浮游微藻等生態系身處藍色海洋中,又具備碳吸存的功能,故以藍碳稱之。

不哭不哭眼淚是珍珠,鈣化的藍眼淚

在海洋中,從碳吸存的定義思考,假如初級生產者死後不能夠被碳埋葬(碳封存),或是無法有效降低大氣二氧化碳,我們就不能把它們視為藍碳。生活在海洋中的大型海藻(簡稱海藻),因不具備木質素,又大多生長在岩岸導致殘骸不易被沉積物包埋,也不像小型浮游微藻可藉由生物幫浦方式進行碳吸存,傳統認為它們藻體死亡後會快速被微生物分解,再度以二氧化碳方式釋放回大氣中,所以它們在藍碳科學討論中一直乏人問津。

但近年來,隨著更多的研究,海洋生物生態學家逐漸體認到沿岸這些大量生長的海藻,其實可以藉由不同的方式具備碳吸存的生態功能,可以說是一個長期被低估的藍碳生態系。在這幾年的研究,到底海洋生物生態學家學到了什麼,讓我們得以重新認識這群默默協助我們降低大氣二氧化碳的功臣?

海藻碳吸存的其中一種方式,就是藉由鈣化作用累積碳酸鈣。在所有海藻中,約有 5% 的物種能進行鈣化作用,於藻體內累積碳酸鈣,泛稱為「鈣化海藻」;其中,以紅藻中的珊瑚藻科藻種佔最大宗且具有最多樣的鈣化海藻,珊瑚藻科的殼狀珊瑚藻更能夠層層推疊,建構與珊瑚礁在規模上不相上下的巨大生物礁體 (super reef),例如臺灣西北海岸的桃園藻礁。

桃園大潭藻礁潮間帶(上圖;劉少倫攝影)退潮後暴露出來的胞石藻屬 (Sporolithon) 的殼狀珊瑚藻(左下圖;劉少倫攝影)和珊瑚藻屬 (Corallina) 的有節珊瑚藻(右下圖;陳品辰攝影)。

在水中,海藻無法像陸上的維管束植物,可藉由氣孔進行氣體交換而獲得源源不絕的二氧化碳。此外,因為海水弱鹼性的環境(約 pH 8.2),當二氧化碳溶於海水中,主要是以碳酸氫根負離子 (HCO3) 形式存在,而非二氧化碳形式。

因此,當海藻進行光合作用時,面臨到二氧化碳取得不易的難題,勢必要有辦法退而求其次的使用碳酸氫根負離子,以供光合作用所需。為了解決這個難題,海藻所演化出的鈣化作用就是一種能夠幫助它本身使用碳酸氫根負離子,以提供光合作用所需的二氧化碳。在鈣化海藻細胞中,可借助細胞膜上的質子鈣反向轉運蛋白(H+/Ca2+ antiporter),將鈣離子濃縮在細胞間隙,產生高鹼度區域,使細胞間隙成為催化碳酸鈣累積的區域(反應式二)。

反應式二(鈣化作用):

CO+ Ca2+ + H2O → CaCO3 + 2H+

在質子鈣反向轉運蛋白運輸鈣離子到細胞間隙的同時,另一方面則將氫正離子運輸到細胞外產生出高酸性區域,使氫正離子能夠與細胞外海水中的碳酸氫根負離子反應,使鈣化海藻間接使用水中的碳酸氫根負離子,產生出高濃度二氧化碳擴散至細胞內(反應式三)。

反應式三(碳酸氫根負離子使用):

2H+ + 2HCO3 → 2CO2+ 2H2O

希望以上這些複雜的化學反應式在還沒有把你搞得暈頭轉向前,你已看出鈣化海藻利用細胞間隙的碳酸鈣累積的策略,竟然可以協助藻體細胞獲得高濃度的二氧化碳,供光合作用所需。

落碳歸根,化作藻礁護地球

到這裡為止,我們不禁會聯想過去所學的鈣化作用反應,當鈣離子與碳酸氫根負離子反應,除了合成出碳酸鈣,也會釋放出大量的二氧化碳(反應式四)。

反應式四(動物鈣化作用):

Ca2+ + 2HCO3 → CaCO3 + CO2 + H2O

既然如此,那鈣化作用豈不是不能降低大氣中的二氧化碳,反而增加大氣二氧化碳的濃度?沒錯,骨骼形成的確是一種釋放二氧化碳的過程。然而,別忘了,鈣化海藻是能夠行光合作用的生物,雖然藻體因鈣化作用間接使用了水中碳酸氫根負離子,而產生細胞外高濃度二氧化碳,但這些二氧化碳會進一步被藻體的光合作用反應使用殆盡。

因此,當我們結合反應式一的光合作用、反應式二的鈣化作用和反應式三的碳酸氫根負離子使用,鈣化海藻的光合作用確確實實是一個降低外界二氧化碳,產生碳酸鈣、葡萄醣跟氧氣的化學反應(反應式五)。

反應式五(鈣化海藻光合作用):

Ca2+ + 2HCO3 → CaCO3 + CH2O + O2

想像一下,當殼狀珊瑚藻以約 7500 年的時間,將碳酸鈣層層堆疊建構出如桃園藻礁長達 27 公里的藻礁,這些礁體可以說是一個長期封存大氣二氧化碳的碳吸存裝置。除了殼狀珊瑚藻建構的藻礁,同樣屬於珊瑚藻科的有節珊瑚藻,更在近年被發現竟然也有合成木質素的能力,趨同演化下,以抵抗強浪的拍打。

因此,可以想見珊瑚藻死後的有機碳也能像維管束植物一般,碳埋葬於淺海沉積物中。整合文獻資料,根據粗算,珊瑚藻的有機碳(例如木質素)或無機碳(例如碳酸鈣),全球每年約有 1.6 × 109 公噸的碳可藉由它們的碳埋葬或生物礁體建構被吸存起來。

殼狀藻礁。圖/flickr

把碳封起來,環境救回來

海藻還有另一種進行碳吸存的方式,是藉由將生長在岩岸的海藻藻體,剝落後漂移沉降到能夠碳吸存的環境中被保存下來。舉例來說,許多褐藻(例如昆布、馬尾藻或囊藻)具有氣囊結構,能夠使剝落的藻體在海洋中漂移一段時間。但這些氣囊結構,以馬尾藻為例,實驗指出約在藻體剝落 5 小時以後,就會在洋流外力影響下崩解使得藻體沉降。

因此,當這些剝落的藻體漂移沉降到淺海沉積物上,在尚未被微生物完全分解前,即已埋葬於這些沉積物中。根據最近研究指出,利用穩定碳同位素分析技術,科學家發現在淺海海草床或紅樹林的沉積物中,約有 50-60% 的碳是來自於海藻或其它非維管束植物之初級生產者,顯示絕大多數海藻雖不具木質素,但其有機碳確實能夠搶在微生物分解前被封存於這些淺海沉積物中。

漂浮在東沙內環礁的亨氏馬尾藻(Sargassum henslowianum;上圖)及羊棲菜馬尾藻(S. fusiforme;左下圖)。白色箭頭為羊棲菜馬尾藻具有氣囊的小葉(右下圖)(劉少倫攝影)。

此外還有個非常類似生物幫浦的機制可以幫助碳封存。生長在沿海岩岸的海藻,如果位於海底峽谷附近,其剝落的藻體很容易由淺海經海底峽谷一路滑落到深海,或漂移到大洋並沉降至深海,使得這些藻體在深海低溫下埋葬於深海沉積物中,不受到微生物分解。由文獻資料粗算得知,藉由海藻有機碳在淺海碳埋葬或深海沉降方式,可貢獻全球每年約有 1.73 × 108 公噸的碳被封存起來。其中,約有 88% 是由深海沉降所貢獻的。

同樣也是粗略估算,在沿海生態系中的維管束植物(海草、紅樹林和鹽草)的有機碳,全球每年約有 1.21 × 108 公噸的碳可藉由淺海碳埋葬封存起來。相較於海藻的碳吸存能力,顯然海藻具有與沿海這些維管束植物相當或更高的碳吸存量。綜合這些研究,我們開始了解到,沿岸海藻可藉由四種不同的方式來達到碳吸存的生態功能,分別為鈣化作用礁體建構、木質素合成、淺海碳埋葬及深海沉降。

海藻碳吸存示意圖。
劉少倫繪

檢視台灣的藍碳生態系

不像沿海生態系中的維管束植物,海藻的碳吸存長期被學界所忽視。有鑑於雨後春筍般的研究證據,Krause-Jensen 等人於 2018 年在國際著名期刊 《Biology Letters 》以藍碳大象來描述海藻在藍碳中的貢獻,並呼籲學界應開始正視海藻在全球藍碳舞台已佔有舉足輕重的地位。

排除海藻在藍碳的貢獻,好比鴕鳥心態,將無法有效的進一步管理保育這些能夠減輕氣候變遷的藍碳生態系,並可能輕忽並破壞這些藍碳生態系;當這些尚未被好好了解的藍碳生態系消失後,將有可能是全球氣候變遷下壓垮駱駝的最後一根稻草。

舉例來說,臺灣最近鬧得沸沸揚揚的大潭藻礁生態系保育議題,政府希望在這個區域建置第三天然氣接受站,以提高臺灣未來石化燃料天然氣的使用量進行發電。然而,在這樣工程政策的背後,似乎並未意識到大潭這一片藻礁在藍碳中的貢獻,使得臺灣不僅無法遵守全球在 2015 年所簽訂巴黎協議以降低溫室氣體的排放外,可能更進一步摧毀能夠降低溫室氣體的藍碳生態系。

臺灣四周環海,具有多樣的沿海藍碳生態系,包括墾丁的海草生態系、西海岸的紅樹林生態系、西北部的藻礁生態系及東海岸鄰近海底峽谷的海藻生態系。然而,對於臺灣周遭這些藍碳生態系的碳吸存,許多基礎研究資料仍舊不明。在氣候變遷下的臺灣,了解我們四周海域藍碳的價值,是臺灣人身為全球公民一份子責無旁貸的責任。

了解台灣四周海域藍碳的價值,是臺灣人身為全球公民一份子責無旁貸的責任。圖/pixabay

參考文獻

  1. Martone P.T., Estevez J.M., Lu F., Ruel K., Denny M.W., Somerville C., Ralph J. 2009. Discovery of lignin in seaweeds reveals convergent evolution of cell-wall architecture. Current Biology 19: 169-175.
  2. van der Heijden L.H., Kamenos N.A. 2015. Reviews and syntheses: calculating the global contribution of coralline algae to total carbon burial. Biogeosciences 12: 6429-6441.
  3. Krause-Jensen D., Duarte C.M. 2016. Substantial role of macroalgae in marine carbon sequestration. Nature Geoscience 9: 737-742.
  4. Krause-Jensen D., Lavery P., Serrano O., Marbà N., Masque P., Duarte C.M. 2018. Sequestration of macroalgal carbon: the elephant in the blue carbon room. Biology Letters 14: 20180236.

 

本文轉載自MiTalkzine,原文《海洋中默默耕耘的藍碳大象》

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為什麼流感疫苗無法一針下去一勞永逸?

  • 文/陳志今 劍橋醫學院 病毒免疫學博士

圖/pixabay

每年政府都大肆宣傳要施打流感疫苗時,你是否有疑惑過:

為什麼流感疫苗要每年施打?不像小時候打的天花、麻疹、百日咳等,挨過一次針就可以一勞永逸?

要理解這點就要暸解流感病毒這可怕的魔鬼

善變的細節藏在名字裡

流感的症狀和一般感冒一樣:發燒、流鼻涕、暈眩等。流感有季節性,而且病毒株本身不像感冒病毒隨處可見。當它盛行時,多數民眾不具有免疫力,因此感染後具有偏高的致死率,尤其是老人與兒童。近年來大家對許多流感,如 H5N1禽流感、H1N1豬流感等都不陌生。但這個英文和數字的名字是怎麼來的?跟流感疫苗又有什麼關係?

要回答這個問題,首先要先從病毒開始了解。

圖/pexels

病毒最基本的結構是一個蛋白質的殼,內部有遺傳物質 DNA或 RNA,流感病毒帶有的是RNA。病毒在侵入後,會進入細胞中成為「細胞內的寄生蟲」——運用細胞的養分成長並製造更多病毒,最終導致細胞死亡。也因此病毒被形容成「裝有壞消息的蛋白禮物盒 (A virus is a piece of bad news wrapped in protein)」(1960年諾貝爾醫學獎得主梅達沃爵士)4。

當許多細胞死亡時,接踵而來的是身體的免疫反應,或者身體器官無法正常發揮功能。身體免疫後的反應如發燒、發熱、浮腫、疼痛等等、器官無法發揮作用(比方說狂犬病毒侵入神經系統導致腦部死亡)、或者是病毒毒素(百日咳毒素)等等。

流感病毒示意。圖/Sakurambo at English Wikipedia , from Wikimedia Commons

所有流感都是由流感病毒(Influenza Virus)所引起的。就如前面的形容,病毒就像是個禮物盒,一般來說禮物盒上總會有一些標記,像是緞帶或包裝紙等等。而只有在流感病毒(1)的禮物盒上,佈滿兩種特別的蛋白質:流感血凝素 (Haemagglutinin)和 神經氨酸酶Neuraminidase)。

所有的流感病毒表面都有這兩種蛋白,但每個病毒株上的這兩個蛋白會有些許不同,好似不同的包裝紙可以搭配顏色不一的緞帶。科學家在命名流感病毒時,就用 H 和 N 這兩個蛋白質來做為流感的身分證,數字則代表在歷史上它們初次被登記在文獻中的時間順序。

流感病毒的流感血凝素(H蛋白)和 神經氨酸酶(N蛋白)可不只是兩個好看的裝飾品。它倆一搭一唱主導了流感病毒是否能侵入人體(有些只能感染豬隻或鳥類,也因此有豬流感、禽流感的稱號)的關鍵。一個以前只感染鳥類的病毒株,有可能再突變獲得感染人類的能力(比方說雞農或賽鴿人士),而這種跨種族感染的病毒株容易因為以前沒有在人類社會流行過,導致全球大流行與數百萬兒童與老人喪生。

變化多端的H和N蛋白,與疫苗的極限

病毒入侵細胞示意圖:H蛋白為綠色 N蛋白為紅色

病毒要感染一個人,首先要先侵入到人體細胞裡。但人體細胞有自己的防衛系統,不可能讓病毒說來就來。

H蛋白就像是一個假的身分證:讓細胞接收到流感病毒並讓它闖關成功,如上圖步驟(1)。當病毒進入細胞內大肆破壞並製造自己的分身後如上圖步驟(2),它會用第二個假的許可證:N蛋白來通關離開細胞如上圖步驟(3)。也就是說:H蛋白讓病毒入侵、N蛋白讓病毒離開

到這裡,你可能會問:人體不是有免疫系統嗎?它們認不出這兩個可惡的蛋白嗎?答案是可以的。

一般來說免疫系統最常認出流感病毒的方式就是他們帶有的 H 和 N 蛋白。但是,H 和 N 蛋白是流感病毒家族裡最常突變的蛋白質──就像禮物盒和緞帶可以有多種顏色、圖案等等。當 H 或者 N 其中一個改變樣貌時,之前免疫系統的免疫記憶就會大打折扣。

這跟流感疫苗一年一劑可謂息息相關。原因無他:一般疫苗是使用經過加熱、已經失去活化(沒辦法傷害人體)的死亡流感病毒株來製成。也就是說,這些禮物和和緞帶的組合是固定的(但會每一年根據各國專家建議而修改,比方說台灣由科技部主導決定國光疫苗的病毒株)。

可是流感病毒每年每季可以變變變 (因為流感病毒為 RNA病毒,突變速度比 DNA 病毒更加快速),再加上現代國際旅遊發達的交通網路,不同國家的流感病毒可以在一天之內傳遍各地。也因此無論每一年科學家用哪一個病毒株來製作疫苗,這些疫苗都有極大機率跟今年流行的流感病毒長相完全不同。

有其他方法遏止 H 和 N 蛋白嗎?

克流感時常被稱為對付流感的最後一道防線。圖/wikipedia

好消息,有的!因為對這兩個蛋白的了解,科學家早已用它們的結構來製造出相應的藥物:針對 H蛋白的鹽酸阿比朵爾(Umifenovir)和針對 N蛋白的奧司他韋(Oseltamivir),奧司他韋就是大家耳熟能詳的口服藥物克流感(Tamiflu)。

克流感時常被稱為對付流感的最後一道防線,因為當人感染到流感,病毒已經入侵細胞、這時才使用鹽酸阿比朵爾就太遲了;但病毒要花上幾天時間才能增值到一定數量,若儘早投入克流感,還有機會降低病毒感染擴散程度(因為 N蛋白的失效會讓病毒無法從細胞內離開)並避免更嚴重的感染症狀。

但克流感的濫用有可能會導致病毒產生抗藥性,所以應該要謹慎為之。

打了疫苗又得流感?

因為前述疫苗製造上的極限,由個人的角度來說,的確有可能在打了疫苗後,因為遇到了不同的病毒株而得到流感。但這並不表示疫苗缺乏效益;有進行施打疫苗的國家,近年因流感死亡人數的確出現降低的趨勢。

雖然要界定疫苗在這方面的效益有實際上的困難(因為難以確定不施打疫苗的狀況,只知道施打疫苗後真正的死亡人數),但是根據美國疾病防治局 CDC (Centers for Disease Control and Prevention))的報告,流感疫苗的施打約減少了四成需要進醫院的流感病患,而 2018 年中的統計更指稱,疫苗讓需要進入加護病房流感患者減少了八成 (3)。

主要有兩個解釋打了疫苗卻又得流感這件事。圖imdb

這個「很可能不能百分百有效,卻還是有可能提供保護」的狀況,目前主要有兩個解釋被提出:

  1. 即使免疫系統無法快速有效認出新版的 H蛋白和 N蛋白,卻可能藉此辨識出某些相似處,因而達到了某種保護效果,或是讓症狀減弱(比方說,原本可能會致命的流感變成只會讓人躺在醫院一個禮拜)。
  2. 免疫系統在經過疫苗的訓練後,可能得以辨認除了快速變異的 H蛋白和 N蛋白以外的流感構造,所以間接的遏止流感病毒入侵。

在可能會造成大流行病的風險之下,各國政府因此採取大力鼓勵民眾使用流感疫苗 (雖然不保證百分百有效)。更重要的是:若夠多的人對流感病毒有免疫,群聚感染和大流行的機率會大幅降低,從而減少生命財產的損失。

總結一句:流感魔鬼並不可怕,可怕的是毫無防備的身體。請大家告訴大家:為了你我家人的健康,請乖乖去打今年的流感疫苗吧!

Reference

  1. The Influenza Virus 
  2. Infectious Agents Non living Infectious Agent
  3. CDC Vaccine Effectiveness – How Well Does the Flu Vaccine Work?
  4. https://en.wikipedia.org/wiki/Portal:Viruses/Selected_quotation

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誤會呀!汗皰疹其實和流汗一點關係也沒有?

汗皰疹是夏季常見皮膚疾病,發作起來又紅又癢,還帶有小水泡,十分擾人。

汗皰疹其實是一種手部濕疹,在台灣的盛行率不低,許多網友都有過手指、手掌反覆出現發癢水泡的經驗。更麻煩的是斬草不除根,春風吹又生,汗皰疹在某些人身上常常會反覆發作,卻難以獲得控制。而腳部的汗皰疹和香港腳,以及手部的汗皰疹跟富貴手,這些疾病常常容易讓人混淆不清,也延誤了治療的時程與方向。

為了解決大家這些困擾, MedPartner 團隊的醫師和藥師一起回顧了汗皰疹從預防到治療相關的實證文獻,帶大家認識什麼是汗皰疹,有哪些治療方式?又能如何預防?

汗皰疹是因為汗流太多造成的皰疹嗎?命名故事與成因大解密!

汗皰疹好發在溫暖的季節,主要症狀是在手指、手掌或是腳底有紅疹、水泡、搔癢等,不但影響美觀也可能造成生活上的不便,也有患者擔心會傳染而因此不敢和別人握手。

雖然叫做汗皰疹(英文俗名 dyshidrotic eczema),不過汗皰疹其實跟只有一字之差的皰疹 (herpes) 一點關係也沒有

皰疹是由皰疹病毒所引起的,是一種傳染性疾病,但汗皰疹跟病毒無關,也不具傳染力。而是從英文 dyshidrosis 來的,這個字起源於 1873 年 Tilbury Fox ,用來描述手指和手掌的反覆性皮膚水泡。

有患者擔心會傳染而不敢和別人握手,但汗皰疹跟病毒無關,也不具傳染力。圖/pixabay

汗皰疹常常發作於春夏,甚至台灣這種氣候炎熱的國家,到秋天也是不少見,且容易在多汗症病人身上發生。但這個疾病跟汗水多寡並沒有絕對的關係,也不是汗腺構造異常或是汗腺阻塞,不過就這樣得過且過沿用下來了。簡單來說,汗皰疹這個名字名不符實,本身就是個徹徹底底的誤會,以型態來分類應該是濕疹的一種。Storrs 醫師的研究提出建議,合適的名稱應該是急性反覆水泡型手部濕疹 (Acute and Recurrent Vesicular Hand Dermatitis)2 。(這麼長的名字難怪沒有正名成功 XD )

那汗皰疹是什麼原因造成的呢?研究直到今日,還是無法得到明確的定論,而且發病往往是找不出原因的。過去有許多研究探討許多因素都可能有關,以下列出目前認為可能引起汗皰疹的原因:

  • 壓力
  • 異位性皮膚炎病史
  • 金屬過敏
  • 攝取含有鈷或鎳等金屬
  • 皮膚感染
  • 注射免疫球蛋白
  • 多汗症
  • 紫外線

圖/Medpartner 提供

在日常生活中,能夠儘量做就是避免過度壓力以及戒菸,還有避免紫外線曝曬。近年來對金屬過敏引起的汗皰疹逐漸被重視,有個假設是汗水會造成對鎳的敏感性,手掌和腳掌的汗腺多,可能累積會有較多經由汗腺排出的的金屬鹽類,例如鎳,造成手掌腳掌為汗皰疹的主要發病部位3 。後續許多探討發病因子的研究,都有將金屬納入研究範圍。以下我們簡單介紹兩個相關研究:

  • 研究以 50 位 20-39 歲汗皰疹病人為研究對象,執行過敏原貼片測試,有 40% 對一種以上的貼片有反應。對鎳過敏者有 14%,鉻為 8%,對苯二胺( PPD ,有些染髮劑裡有)為 8%,香精 6%,鈷 4%4
  • 另有一個研究探討汗皰疹發病原因, 120 位病人中的發病因子,黴菌佔 10%,化妝品與香精佔 31.7%,金屬佔 16.7% ,其他藥物食物等佔 6.7% ,並且仍有 15% 原因不明5

以上這兩個研究,都認為特定金屬的暴露與汗皰疹有相關性。但別忘了金屬只是可能的發病因子之一,還有許多其他因素都可能導致汗皰疹發作喔!雖然目前造成汗皰疹的機轉尚不十分明確,不過瞭解可能誘發的因素,進而避免,也是很重要的預防措施,在文末我們還會整理建議給大家。

汗皰疹的型態:急性期與復原期不同,還可能影響指甲

【急性期】
汗皰疹一開始發作的時候通常從手掌或腳掌紅疹開始,很快地會冒出小水泡,可能蔓延至手指或腳趾。  70-80 % 病人患部只有手部,臨床上也有只有水泡沒有皮膚發炎、或者手指出現水泡的案例。典型的水泡通常是小小的很多,有種形容詞是西米露狀 (tapioca pudding lesions),也有可能合併成大水泡,影響日常生活。急性期通常會癢,也要注意不要抓破水泡以免增加感染風險!

【復原期】
症狀可能持續好幾週,最後到了復原期呈現脫屑狀。有些個案是新舊病灶並存,也可能同時有水泡或脫屑的情形。

圖/Pompholyx: a review of clinical features, differential diagnosis, and management. Am J Clin Dermatol. 2010;11(5):305.6

以上幾張照片,是文獻中提到的多種汗皰疹形式。左上這張圖,在手上分佈著大大小小的水泡。右上的圖,是手指的側面產生小水泡,但並沒有合併發炎。左下是一位對金屬鎳過敏的女性,在接觸了鎳的貼膚測試後,引發了嚴重的汗皰疹發作,起了許多大小水泡,有些已經破裂。右下這張圖,則是反覆發生的汗皰疹,伴隨著脫皮現象。由以上的幾張照片,大家就可以理解,汗皰疹從輕微到嚴重,從偶發到反覆嚴重發作,其實外觀上會有許多不同的變化喔!

一般汗皰疹患者通常數周內會痊癒,不過少數病人可能常常週期性地發現汗皰疹你怎麼又來了⋯發作的頻率從幾個月一次,或是每年發作都有可能。反覆發作的結果,可能導致慢性皮膚發炎,引發其他黴菌或細菌感染,甚至是伴隨著甲溝炎的發生,進而造成指甲變型凹凸不平。

圖/左圖:Pompholyx: a review of clinical features, differential diagnosis, and management. Am J Clin Dermatol. 2010;11(5):305. 右圖:UpToDate: Acute palmoplantar eczema (dyshidrotic eczema)1

左上這張圖,這位患者的汗皰疹的態樣,就很容易跟慢性皮膚炎分不清楚。右上的這張圖,大家可以注意看一下指甲,因為汗皰疹反覆發作,已經讓指甲產生變形了。

疑似得到汗皰疹了怎麼辦?該如何預防反覆發作?掌握 5 大關鍵

通常越常見、卻不容易治癒的疾病,偏方就越多。坊間常聽到泡醋,抹生薑,塗維他命 C 等偏方,請千萬不要自己嘗試啊!這些做法不但缺乏證據,還伴隨許多風險。通常汗皰疹可能幾周之內會自行痊癒,不過,大多數病人的症狀是有感的話,建議應該接受正規治療。以下是我們建議的 5 大關鍵原則:

【掌握就醫時機,勿延誤治療】

● 大家看上面的圖應該可以發現,汗皰疹的型態跟其他皮膚疾病類似,手上可能會以為是富貴手、異位性皮膚炎,在腳上容易誤認為香港腳,一般人要自己判斷是有難度的,更何況你不知道你到底得到的是汗皰疹還是其他具有傳染性的疾病,建議就醫診斷治療以免延誤病情。若是水泡或泛紅範圍變大,或有傷口,務必盡速就醫

(以下這一小段比較專業,參考即可:))

● 進行汗皰疹的研究可以用「汗皰疹區域與嚴重度指數 dyshidrotic eczema area and severity index (DASI) 」做為疾病嚴重度的表示,綜合考量水泡、紅疹、脫屑、癢的程度,以分數表示做為治療改善程度的指標。不過一般在臨床上沒有這麼複雜,可以簡單區分為輕中度、重度。如果是大的丘疹或水泡影響到生活,或者無法耐受的搔癢或疼痛,即達重度等級。

如果是大的丘疹或水泡影響到生活,或者無法耐受的搔癢或疼痛,即達重度等級。圖/pixabay

【避免刺激維持皮膚完整性,並適度保濕】

● 皮膚是抵禦外部疾病的前線戰士,首要重點應該是避免刺激並維持防禦狀態。洗手時避免用過熱的水,使用溫和的清潔產品、洗手後將手擦乾,可使用不刺激的護手產品。但不宜過度清潔。

● 可使用溫和的保濕成分,在洗手後使用。

● 另一個重點是不可以抓破水泡,水泡一旦破了可能增加感染風險。

平時的手部護理是預防的第一步。 圖/pixabay

【降低食物及其它過敏原接觸】

● 若是對金屬過敏者,減少金屬接觸機會(尤其是電鍍金屬)。而且不僅是易發病處要避免接觸,過去研究就有過案例,貼了含有金屬的貼片在身上,還是引起了手部的汗皰疹。

● 避免其他接觸刺激性物質,例如香精、有機溶劑、酸性食物等,或者使用手套預防。

● 食物中也可能含有鎳、鈷、鉻等,有篇研究針對鎳過敏的病人,進行低鎳飲食至少 4 周, 61% 病人的汗皰疹情形有減緩,有 40% 病人表示長期改善,持續 1-2 年9。建議如果對金屬過敏,或者常常發作找不到原因,可以試試看低金屬飲食。

● 有篇研究低鎳飲食與皮膚建議幾個大原則,簡述幾項重點如下10

  1. 避免高鎳食物,如可可亞、巧克力、黃豆、麥片、堅果、豆莢類
  2. 避免含鎳的營養補充品、以及罐頭食物(可能有鎳溶出)。
  3. 動物組織通常比植物組織的含鎳量少(但多吃蔬菜還是好事,避開上述的高鎳食物即可)

飲食上應避免高鎳食物。 圖/pixabay

【藥物治療降低發炎反應】

目前針對汗皰疹的藥物治療主要方向是利用類固醇可降低發炎反應,來進行症狀治療,依疾病嚴重程度決定類固醇的給藥途徑與劑量。

● 輕中度汗皰疹:可使用高效價的類固醇藥膏 2-4 周
雖然外用類固醇不太會全身性吸收,不過因為長期使用還是有皮膚變薄防禦力降低等副作用,不建議民眾自行長期使用,都還是須要接受醫師診治。

● 重度汗皰疹:以口服類固醇為主,服用一周後可依治療情形調整劑量與治療時間。
如果治療 2-4 周未見改善或常常復發,也可以用光化學治療的方法改善,也可能須要重新檢查是否有其他長接觸的過敏原或共病(例如沒黴菌感染等)。

除了上述治療方案之外,有些免疫抑制劑如 calcineurin inhibitors 的外用藥膏也有效果(大致等同於中度效價類固醇藥膏),若需止癢也可處方抗組織胺。

【休養生息平靜心靈】

汗皰疹常常找不出具體引發物質,這可能是壓力引起的,減少壓力累積定期舒壓,維持作息正常避免熬夜晚睡,都可能可以改善症狀,降低復發機率。

圖/Medpartner提供

看完這篇文章,相信大家對汗皰疹都有完整的理解了!你身邊絕對還有很多人在用錯誤的觀念或偏方在治療。如果覺得這篇文章對你有幫助,歡迎分享給更多朋友一起澄清迷思喔!一個小小動作,往往就可以意外幫助很多人呢!

參考資料

  1. UpToDate: Acute palmoplantar eczema (dyshidrotic eczema)
  2. Storrs FJ. Acute and recurrent vesicular hand dermatitis. Not pompholyx or dyshidrosis. Arch Dermatol 2007;143(12):1578–80.
  3. Pompholyx: a still unresolved kind of eczema Dermatology 1993;186:241-2.
  4. Role of contact allergens in pompholyx.J Dermatol. 2004 Mar;31(3):188-93.
  5. A 3-year causative study of pompholyx in 120 patients.Arch Dermatol. 2007;143(12):1504.
  6. Pompholyx: a review of clinical features, differential diagnosis, and management. Am J Clin Dermatol. 2010;11(5):305.
  7. Acute and recurrent vesicular hand dermatitis. Dermatol Clin. 2009 Jul;27(3):337-53.
  8. Dyshidrotic Eczema and Its Relationship to Metal Allergy. Curr Probl Dermatol. 2016;51:80-5.
  9. Low nickel diet: an open, prospective trial. J Am Acad Dermatol. 1993 Dec;29(6):1002-7
  10. Low Nickel Diet in Dermatology. Indian J Dermatol. 2013 May-Jun; 58(3): 240.

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逼逼逼~海嘯警報,別成國家級邊緣人!——《震識》

這篇文章是人氣地科系插畫家「不會冷」跟震識的合作(其實幾乎都是不會冷大大做的),我們藉由一系列的漫畫插圖來認識一下「關於海嘯預警在臺灣」,請大家在看淺顯易懂的科普漫畫之外,還能進一步認識關於海嘯的科學知識!

逼~逼~逼~國家級警報。什麼你沒收到?國家認證的邊緣人是你?圖/震識提供

「海嘯侵襲台灣」對於大家來說似乎是很遙遠的事,因為過往海嘯侵襲臺灣的紀錄少……不過,海嘯一來襲可是不得了的事,即使感覺機率不高,我們還是得認識一下海嘯的科學和預警啊!

雖然真相只有一個,但造成海嘯的原因不只一個。圖/震識提供

「地震後帶來海嘯」可能是近年來大家對於國際上重大海嘯的觀點,然而會造成海嘯的成因有很多,在 2018 年的 12 月 22 日印尼發生的海嘯侵襲事件,就與火山和塊體崩落有關。

1985 年阿拉斯加的加圖亞灣海嘯比台北 101 還高!圖/震識提供

和地震造成的海嘯不同,像山崩或是隕石撞擊這種瞬間衝擊力很大而引起的海嘯,它的高度可以到很高很高!

海嘯的威脅也不能只光看高度,還必須看「波長」。圖/震識提供

但海嘯的威脅也不能只光看高度,還有「波長」,大家熟知的大地震海嘯波高了不起就數十公尺,但是波長大就是它的致災關鍵!

有些海嘯並不是來自鄰近的沿岸,是跨國性的災害。圖/震識提供

更麻煩的是,有些海嘯並不是來自鄰近的沿岸,是跨國性的災害。可參考孤兒海嘯故事的演講影片

海嘯=超高海浪?圖/震識提供

海嘯=超高海浪?不不不,10 公尺的瘋狗浪對岸邊的威脅可能不及 公尺高的海嘯。公尺高的海嘯水量可以淹沒好幾倍的岸邊區域。

國際間互相合作建置預警系統,也十分重要。圖/震識提供

所以,建置海嘯預警系統是世界趨勢,太平洋和印度洋更是重點區域,當然,還有經常有海嘯危機的印尼。

臺灣有海嘯預警系統嗎?不止「有一套」,還有兩三套。圖/震識提供

臺灣有海嘯預警系統嗎?不止有,還不止「有一套」,不同的計算觀測方式有助於全面補捉海嘯災害!至於這些系統的緣起和對應用圖,就請參考災防週報

我先走一步,通知大家你來了(手刀跑~)圖/震識提供

這張圖有點熟悉嗎?如果不熟悉也無妨,總之就是現在科學家已經在嘗試把地震預警的方式用在海嘯預警的可行性。

所以說那個地震呢?到底測不測的到?圖/震識提供

而這樣的研究遠比地震預警還難,因為要模擬海嘯還得先了解地震的成因。我們無法擁有上帝之眼「看到」發生的瞬間,只能靠儀器「間接回推」。

如同怪盜的預告信,地震到底是要來還是不要來?圖/震識提供

尤其是火山活動和山崩產生的震波太複雜,這條路還正在努力的開闢中(歡迎年輕學子投入研究?)

DART是一個利用海上的浮漂來建置的海嘯預警系統,是目前較能及時獲得海嘯資訊的設備。圖/震識提供

DART是一個利用海上的浮漂來建置的海嘯預警系統,海洋資料或許是目前比較能即時提供海嘯的設備,然而防災是不該只求「有就好」,而是應該盡可能追求更即時、更全面的防護!

延伸閱讀

本文轉載自震識:那些你想知道的震事,原文為《海嘯預警台灣準備好了嗎?》,也歡迎追蹤粉絲頁震識:那些你想知道的震事了解更多地震事。


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實驗動物與牠們的產地,恆溫恆濕還有乾淨空氣

1 月 17 號,是國家生技研究園區實驗動物中心的「大徙之日」。新落成的六層樓建築依山傍水,對於實驗動物來說可說是座「帝寶級」的高級住所。這麼大費周章才完工的「實驗動物與牠們的產地」,究竟有哪些重要的功能呢?

實驗動物中心坐落於依山傍水的一塊寶地,日前正式舉辦啟用典禮。圖/國研院提供

25 歲的實驗中心,讓研究更加順利

動物實驗中心究竟是在做什麼呢?

這故事還得從 1994 年開始說起。培養實驗動物,對於科學研究而言十分重要,畢竟我們可沒辦法輕易進行人體實驗,這時候,便需要藉助動物的力量。然而,若是無法自行培育又缺乏固定的實驗動物來源,那研究人員在進行實驗時,便需從國外進口,不僅曠日廢時、更所費不貲。

動物實驗中心的存在,便是為了解決這樣的問題。他們從 1994 年開始提供無特定病源 (SPF) 嚙齒類實驗動物,而後更成立了實驗鼠種原庫,並開始培養綠色螢光鼠、無菌鼠、基因轉殖大鼠等等不同的實驗動物。現在,除了鼠之外,中心也提供了兔、犬、豬、羊等等實驗動物。

自己的實驗動物自己養,可以避開許多繁瑣的部分。(本圖老鼠僅為模型)圖/語柔 攝

國際結盟合作,走向世界的訂製鼠

咦?一個養動物的地方竟然這麼厲害?

沒錯!可別小看這些實驗動物,牠們背後都有著不同的任務和重要性。就拿前文提過的「無菌鼠」來說吧,牠們身上可是真真正正半點細菌也沒有,當然也沒有病毒和寄生蟲。這些無菌鼠們所喝的水、吃的飼料都必須經過嚴格的滅菌,居住的地方更是特殊設計的無菌隔離操作箱。

為什麼要培養這樣「乾淨」的無菌鼠呢?因為如此一來,我們才能夠藉由實驗,找出特定的操縱變因會帶來什麼樣的結果。無菌鼠對於基因改造、癌症、腸道微生物、消化道生理、免疫、藥物動物學及營養研究都有很重要的意義。

乾淨的實驗動物,需要住在特殊設計的箱中。圖/語柔 攝

另一方面,我們也有自行做出「訂製鼠」的能力,可以利用大片段基因構築、CRISPR/Cas9、基因剔除等技術,為各個實驗團隊打造出他們所需要的實驗鼠。

量身訂製的動物資源,更能夠協助實驗。圖/語柔 攝

研究員便分享到:我們的國家實驗鼠種原庫有被納入「國家小鼠品系資料庫 (International Mouse Strain Resource, IMSR)」,更曾為約翰霍普金斯大學提供全球第一隻剔除 Scn2a1 基因的小鼠,令其出現自閉症和行為運動異常。這樣的合作非常成功,後來大學方面更親自致電感謝台灣團隊的協助。

帝寶級高級住所,體現出對動物福祉的重視

這些實驗動物們為人類做出了重要的貢獻,當然也該被好好地對待。研究人員們便笑稱,這些動物就像是住在動物版的高級帝寶中。為什麼會這麼說呢?因為這些動物所居住的環境十分乾淨舒適且無菌,食物和墊料都經自動化處理,同時,環境也會維持低噪音、低粉塵、無光害、四季恆溫恆濕,並讓牠們 100% 的新鮮空氣。

為了打造舒適的環境,需要非常複雜的管線和相關設計。圖/語柔 攝

為了要讓實驗動物住得舒服,建築方面需要花費許多心思,不僅規劃節能、智慧控制、隔震等等系統,更打造了「全高貓道維修層」。「貓道」是動物房的維修管路,因為動物房是密閉空間,所有的管線設施都必須在動物房之外,而維修人員要工作時,僅能在貓道中進行維修。而大部分的動物房貓道高度都僅容爬行,這裡卻讓人可以直立,就像是兩層樓高的房,特別空出二樓的空間讓人維修,實在是十分的寬敞霸氣啊!

這種種的設施,除了是要達到實驗的需求外,更是實驗動物倫理的具體展現,動物實驗人員的誓詞便有提到:「將遵循動物福祉的最高標準,尊重和愛護將生命託付給實驗人員的實驗動物。」

實驗人員進行宣誓。圖/語柔 攝

動物實驗在目前的科學研究上有著不可取代的重要性,但我們在實驗同時,也應當注重實驗動物福祉、將牠們的福祉擺在第一位。新居的落成,將讓實驗動物中心的各項設施更為完善,也讓人期待未來的研究發展。

請好好對待 mouse 編的同胞喔!圖/語柔 攝


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疊加再疊加,揭開強震誤判的盒子--地震定位的實作篇之(三)

在前篇一次不夠震兩次,連發的地震更難懂──地震定位的實作篇(二)中,我們提到「接連兩個地震」對於地震定位與相關工作造成的困擾,本文我們再進一步談另一個「特殊狀況」:

幾乎同時發生兩個地震,也同時影響了介於兩地震中間的測站

如果兩起地震同時發生,震源附近的測站一定會先收到較近的地震帶來的地震波,以這個角度來看,如果測站的數量夠多,似乎不太會受不同地震的震波干擾定位結果。但是,如果讓電腦自動判別定位地震,這種情況就容易衍生出相當棘手的事:那就是造成強震警報(預警)的誤判!這種誤判可謂是自動化強震警報系統的最大敵人,誤判的次數一旦變多,人們對於警報的信任就會降低!

兩個地震為何會造成強震警報系統誤判?

兩個相距數十公里的地方同時發生兩個地震,就可能像誤判燈泡數目一般,會讓地震警報系統誤判成一個地震。圖/pixabay

試想一下,從數十公尺的遠處看兩個擺得很近(小於30公分)發亮燈泡,有可能會把兩顆燈泡視為同一個比兩顆都亮的燈泡(如果有近視的話可能更有可能誤判)。而兩個相距數十公里的地方同時發生兩個地震,就可能像誤判燈泡數目一般,會讓地震警報系統誤判成一個地震。

在 311 東日本地大地震後,鄰近地區的地震變得頻繁,發生這種容易造成誤判情況的機會多了很多,因此後續研發了 IPF 法以解決這類問題。

過去一般使用的方式就是當有幾個連續地震站「認出」有地震發生後,就開始進行定位和分析的計算,如果同時發生兩個地震,自動系統又判斷成一個並且同時計算,就有可能算出錯誤的結果;IPF 法則是在計算時,將每個測站的數據可以交互參考,同時判定時間、測站位置分布以及振幅等,或許可以把它想成是結合「大數據」和「人工智慧」的方式[註1],因為這樣的方法需要更大量的演算、更多資料量的分析處理。這樣一來,預警系統能用更少的測站資訊就能決定震源參數,自然就會更有效率,這是IPF 法額外的好處,而這方法在 2016 年的 12 月開始使用。

不過,在2018年1月5日上午,日本的緊急地震速報系統還是發布了一個有問題的警報,將極近時間兩處發生地震的波動讓系統誤判成一個更大的地震,一個地震發生在日本西側的富山縣,另一個則在東側的茨城縣,由於自動系統誤判震源的關係,導致計算出來的規模高估許多,震度自然也評估成較大的情況。

下圖為地震發生時各個時間點的地振動加速度情況(圖片截自日本防災科學技術研究所強震觀測網 K-NET 網站公布的影片資料,由於影片有研究單位版權,故提供其下載連結

 

2018 年 1 月 5 日,同時發生了兩個地震,圖中的小點為地震測站,轉變成綠色時代表振幅增大,可以看到隨時間擴散的震波,最後交雜得分不出是哪個地震了。圖/日本防災科學技術研究所強震觀測網K-NET網站

 

等等,不是已經用了 IPF 法避免將多個地震誤判成一個嗎?怎麼還是發生了?阿樹自己的解讀是,這樣的方法投入不到兩年,雖然能有效減少誤判(以此方法重新解析過去的誤報事件確能減低誤報率),但還是有需要持續改進的地方。

預警系統不是做好就好,還要不斷修正

改進也不是只有針對同時發生的地震,接著繼續談另一個近期(2018 年 3 月)投入改善速報結果的方法:「PLUM法」(日文)。如 2011 年 311 地震這樣規模極大(M=9)的地震,規模極大的地震如果要把規模估的準確,就需要完整的地震波紀錄,然而這樣一來就沒有辦法提前預警,PLUM 法的出發點是用來因應這樣的情況,直接跳脫先計算地震規模再估算震度的模式,而是用已得到的震度資料來估算後震波還未到達地方的震度。

這樣一來如果一開始無法正確估算規模,低估了大地震,也能在後續提供比較準確的震度預警,讓稍遠一點的地方也能被預警到。以 311 為例,有許多地方在一開始沒有正確的震度預估資訊,在運用 PLUM 法重新模擬後,就會有更多實際觀測震度較大的地區,在地震波還未到達前就可以預警。

對此,阿樹有個「猜想」:

如果有這樣的方法藉由實際觀測修正預警資訊,那在前面提到將兩個地震誤判成一個而高估震度的情況,是否能用這樣的技術輔助判斷呢?[註2]不過目前還沒有相關應用。

最後,我們從地震定位的演進、各種困擾測報人員或科學家的情境,可以發現即使是今日的科技以讓地震定位可以用極短的時間完成,但在分秒必爭的情況下,早一點探得先機,就能早一步採取防災作為。所以這樣的科學研究,研如同一場沒有止盡的長期抗戰,必須不斷精進更新,沒有所謂「做到哪就夠了」的事,永遠都有數不完的挑戰!

註解

  • [註1]:氣象廳公告 IPF 法的說明文件並沒有明確解釋詳細的計算方法,阿樹對於這方法的理解也有限,若解讀有偏差煩請先進指正。
  • [註2]:目前阿樹查到的資訊,還未有提及 PLUM 法的技術可用來因應兩個地震同時發生的誤判,因此本段僅為個人觀點,並非科學上已達到的技術。

延伸閱讀

本文轉載自震識:那些你想知道的震事,原文為《地震預警系統誤報?原來是兩個地震來攪局(地震定位的實作篇之三)》,也歡迎追蹤粉絲頁震識:那些你想知道的震事了解更多地震事。


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【GENE思書軒】聰明如章魚,牠為什麼有高智力?

世足賽神算子 章魚哥保羅

章魚哥保羅 (die Krake Paul,2008-2010) 是德國奧伯豪森一個水族館 (Sea Life Centre in Oberhausen) 的一隻普通章魚 (Octopus vulgaris)。據稱這隻章魚能準確預測德國國家足球隊的比賽結果,在 2010 年南非世界盃足球賽成功預測八場,因而有「德國神算子」、「章魚哥」、「保羅哥」、「章魚帝」、「預測帝」之稱。

在德國國家足球隊比賽前,奧伯豪森水族館的工作人員會在章魚哥進行「預測」前準備兩個透明玻璃箱,箱上分別貼著主場及對手雙方的國旗,而箱中會各被事先放入食物(如蚌)作為章魚哥的食餌,然後讓牠在選擇「預測」獲勝的隊伍旗幟所在的玻璃箱中獲取食物。

章魚哥保羅於 2010 年 10 月 25 日於奧伯豪森水族館壽終正寢,享年兩歲又八個月。2011 年初,紀念章魚哥保羅的雕像落成,該雕像置於奧博豪森水族館門前,高度達兩米,外形為保羅用八隻爪環抱著一個足球。足球上印有多國國旗,還開了一個小窗,遊客可通過小窗看到保羅的骨灰罈。

奧博豪森水族館門前的章魚哥保羅雕像。
圖/wikipedia

我們不知道科學該如何解釋章魚哥在南非世足賽的準確預測力,但是科學可以肯定的是,章魚有高超的智力。很多水族館或研究機構被章魚的調皮搗蛋搞得七葷八素,已不是新聞,像是故意玩逃脫秀、爬到隔壁缸偷食物、對討厭的工作人員噴水、堵塞排水系統、噴水破壞電燈⋯⋯等等,層出不窮;章魚甚至能從罐子裡自行開罐逃脫,連人類為了防止小孩打開的特殊藥罐都知道該怎麼對付,還會在迷宮裡來去自如,也有記憶。

哈囉,我是章魚啦!

章魚和烏賊、魷魚等同屬頭足類軟體動物,科幻小說或電影很愛用章魚來當作外星人原型設計的靈感。章魚是沒有外殼或內殼的頭足類軟體動物,除了喙之外沒有硬質部分。目前已知約有三百多種章魚,包括生活在深海和珊瑚礁的。章魚從不到一英寸長到重達百磅、從觸手尖到觸尖跨越二十英尺的巨型太平洋章魚都有。

章魚有三顆心臟,會把藍綠色的血液在八足的身體中泵送。牠們的身體非常具有延展性,可以擠入一個與牠們眼睛大小相當的空間。牠們可以透過改變體色和噴射墨汁來躲避和混淆掠食者。普通章魚約有五億個神經元,牠們的腦在解剖上和我們的很不一樣,章魚的食道直接穿過大腦,如果吃下去的貝殻或小動物的爪刺穿食道,就會直接貫穿入腦中。

圖/pixabay

和脊椎動物不同,章魚處理訊息的神經不僅集中在腦,還包括觸手上分散的神經,他們同時用中央及分散式的神經系統來處理訊息,肢體運動的計劃、運算和執行不需經過大腦,能夠在觸手上完成,所以牠們的觸手即使被切下來,仍舊能夠自行運動。

我今年去了韓國釜山及首爾,旅遊書和部落格都會介紹到韓國生吞小章魚的獨特吃法,還警告那是有危險性的,因為不小心讓章魚觸手上強力的吸盤在食道上緊緊吸住還堵住了氣管入口,那麼就等著窒息而死。據說這危險的吃法是韓國男人的成年禮之一,但因為覺得很不人道,所以沒試。在釜山松島去吃烤海鮮大餐時,一盤端上來的海鮮居然是小章魚的觸手,仍在扭動的章魚觸手我們嚇壞了,雖然知道該生吃,但還是在其他韓國客人和老闆鄙視的眼神下,趕緊用扇貝殻把它們炒熟。

窺探章魚智力的秘密

先別管炒章魚觸手了,如果想知道章魚的智力究竟是怎麼回事,來讀讀《章魚,心智,演化:探尋大海及意識的起源》(Other Minds: The Octopus, the Sea, and the Deep Origins of Consciousness) 吧!《章魚,心智,演化》的作者彼得.戈弗雷史密斯 (Peter Godfrey-Smith) 是位哲學家,但這本書並非宅在辦公室裡讀資料寫成的,他還跟動物學家在澳洲雪梨外海的一個叫做「章魚市」的地方水肺潛水,實地觀察章魚的行為。

科學家對於章魚演化出高超智力這事感到困惑,因為智力演化的理論、尤其是「心智理論」,認為智力是社會性動物演化出來預測和應對別的個體行為的工具,簡單來說就是用來推斷別人在想什麼、會做什麼的工具,可是章魚在動物學家的認知中,並非社會性動物,牠們大部分時間是孤獨生活的,雖然在章魚市裡觀察到了章魚個體間的互動關係,可能說明章魚並沒有過去想像中那麼孤僻,但是仍有另一個謎。

章魚的壽命並不長,即使在人工的飼養環境下,野生動物避免了天敵、寄生蟲和疾病的侵害,在照料得當的情況下可能會比在野外中長壽,但是即使貴為「章魚哥」,保羅在水族館的壽命和其他野外或水族館的章魚並沒有太大差異,加上戈弗雷史密斯在書中對章魚老態畢現的說明,可見章魚是會很明顯老化的動物,壽命和其他沒有高超智力的動物相比顯得短到異常。令人困惑的是,一般來說高智力的動物都是壽命較長的動物,因為在生命史中有更多更多機會使用上智力,很難理解為何一個短命的動物需要高超的智力。

回到澳洲雪梨外海的章魚市,戈弗雷史密斯在那裡觀察到的章魚也有不同個性,有些較拘謹、有些較莽撞,他甚至能分辨伸向他的觸手是好奇的友善試探,還是充滿敵意的試圖獵食。章魚也有好奇心,也會玩耍。牠們會用神經及肌肉系統快速在幾秒就改變身體的顏色和斑紋來模擬海底岩石和砂子的顏色、陰影和圖案,牠們的觸手不僅能自主運動,皮膚上甚至有感光細胞能夠「看到」東西。這種快速變皮的技術也不僅僅是為了偽裝而已,牠們也會根據自己的情緒改變體色。

章魚擁有快速變皮的能力。
圖/giphy

除了為這群迷人的動物智力立傳,戈弗雷史密斯也解說了動物的起源,以及神經系統的演化。當單細胞生物聚合成多細胞生物,其中一支演化成我們今天熟知的動物。細菌等單細胞生物也能對外界訊息產生反應,但它們是單身漢,不須要協調。像是動物這樣的多細胞生活,必須要有能夠感應外界訊息,並且協調各組織和器官活動以對外界產生反應的系統,那就是神經系統。寒武紀後,層出不窮的掠食者讓背腹受敵的動物更需要神經系統來快速反應。我們和頭足類軟體動物的最後共同祖先大約出現在六億年前,所以我們和章魚已經分家了這麼久,卻各自獨立演化出了能夠產生意識和複雜行為的神經系統。

現生動物有三十幾門,只有三個門的動物演化出所謂「複雜主動身體」── 節肢動物、軟體動物和脊索動物,能夠快速移動、抓取和操縱其他物體。其中又只有脊椎動物和頭足類動物形成了大而複雜的神經系統。身為一個哲學家,他並沒有用空想來理解意識是怎麼一回事,他到動物的世界去探索,甚至問了很生物學的問題,想要知道讓意識起源的材料為何。

章魚存在的時間比人類長了千倍。海洋孕育所有類型的生物,心智在海洋中誕生是合情合理的,但我們對海洋生物的了解甚至遠不及外星球,相信還有很多有待我們去探索的。

因為作者是哲學家,所以《章魚,心智,演化》相較其他生物學家出身的科普作家,在書中使用了更多抽像的概念,老實說讀起來並不輕鬆,但仍很值得對章魚、心智、演化有興趣的朋友一讀!

本文原刊登於閱讀‧最前線【GENE思書軒】,並同步刊登於The Sky of Gene


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為什麼衛生棉可以做到「超乾爽不外漏」?

熟睡的女性要的就是能在生理期好好地睡一覺。圖/pexels

為什麼衛生棉可以「超乾爽不外漏」?

衛生棉是女性的生活必需品,大家一定對「 超強吸水、十倍吸收、超乾爽」這樣的廣告詞耳熟能詳!衛生棉廣告中,也常出現一個橋段──將水直接倒在衛生棉上──用以證明其有超強吸收及保水能力。

圖/pexels

事實上這一點都不誇張,因為在衛生棉內層當中具有極高吸水能力的「吸水性高分子」。吸水性高分子可吸收本身重量 500 倍(本身體積 30-60 倍)含量的水,當然可以超乾爽不外漏。

吸水性高分子本身不溶於水,且具有很高的保水能力。我們印象中的吸水材料如棉、紙、海綿等,是利用毛細管現象將水吸收於材的間隙;與吸水性高分子相較,其吸水能力低、保水能力也不好──受到壓力水就會流出。所以對於衛生棉、紙尿褲而言,尚且不足以把水分鎖住,並不適合作為吸水層主要材料。

「吸水性高分子」除了吸水還有什麼功能?

衛生棉的設計發想源自於土壤保水率材料的研究。圖/pexels

一個能夠用於衛生棉內的吸水材料,不但要有吸水能力,同時還要有保水能力。過去對於吸水能力的產生往往是因為水與纖維質孔隙之分子有作用力而使液體流動,但是如果要使液體不流動,就要想辦法讓水被抓住、被固定住,那麼在材料選擇的思維就不同了。

而這類吸水性高分子最早並非使用於衛生用品當中。在 1960 年代早期,美國農業部進行改善土壤保水率材料的研究,開發了能夠吸收本身重量 400 多倍水的高分子化合物,而且這類材料不會像纖維基吸收材料那樣釋放水。後來美國農業部將這項技術移轉給一些美國公司,進行進一步開發,逐漸被改良及應用於衛生用品中。

鎖住水分的保水能力,怎麼辦到的?

吸水性高分子最重要的特性是保水性。一個分子要如何擁有保水能力?

就是要有「抓」水的能力。

首先,先來介紹一下化學的基本觀念。水本身是一個分子,它是由氫原子以及氧原子所組成,分子式為 H2O (如下圖(B)所示)。由於氫原子以及氧原子周圍都有電子存在,然而原子本身對於電子的喜好程度不同,形成化學鍵結後,會產生電荷分布不均的現象,並產生所謂的極性(如下圖(A) 所示 )。

氧原子本身對於電子的喜好程度較高,因而較能吸引電子(喜好電子的程度在專業領域上稱之為陰電性);氫原子本身對於電子的喜好程度則較低。當兩者形成化學鍵結合時,會引起電子的局部流動──氧原子的周圍被較多的電子圍繞,氫原子的電子局部流失,形成了帶有正/負兩極的極性狀態(如下圖 (B) 所示)。

所以水本身就是有極性的。那要如何能夠抓住水分子呢?這個答案就很明顯了,就是找一個也有極性的分子, 因為正/負會相吸的簡單原理,就會把水吸引住,水就被「抓」住了。

(A)水的電子局部流動分佈 (B)水的極性。圖/作者提供

也就是說,如果我們能夠將具有極性特質的分子,固定於在衛生棉材料中,就能有效地將水抓住;而這類分子又不能被水給溶解出,那麼最好的選擇莫過於吸水性高分子了。

聚丙烯酸鈉上之-COO- 與水具有極性吸引力。圖/Edgar181 [Public domain], from wikimedia commons

在此以常用的吸水性高分子聚丙烯酸鈉 (Sodium polyacrylate)來說明:

 聚丙烯酸鈉分子式為 [-CH2-CH(COONa)-],而高分子在吸水前,分子的長鏈相互交纏,形成三維度的網目構造,類似交纏的毛線球。由於分子鏈段上的 -COONa 易解離(於水中分解成 –COO 與 Na+ 離子),所以 –COO本身會有極性,會與水分子的極性互相吸引,而將水「抓」住,(如 上圖 所示)。

由於 –COO本身帶負電,互相排斥之下,高分子網目擴大,吸水量隨之增加,換句話說,保水性也就提高了!如上面影片,我們可以觀察到其體積的膨脹,吸水前後體積有偌大的差異。

這也就能解釋為何衛生棉具有超強吸收及保水能力了!如今吸水性高分子被廣泛的應用在生活中,衛生棉、紙尿褲、土壤保水劑等都可一窺其蹤跡,具有龐大的商業價值,諸多廠商積極投入開發新材料並申請專利;但不論其結構變得多複雜,基本學理其實就是這樣簡單。

參考文獻 :

  1. Physics LibreTests: Capacitors and Dielectrics
  2. The Wire: Why Water Along the Surface of a Tank Isn’t Like the Water Inside
  3. Polymers-Osmosis Magic
  • 文字編輯/蔡雨辰

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