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PM2.5不能只看濃度,破解懸浮微粒的化學成分

活躍星系核_96
・2017/02/18 ・1213字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 585 ・九年級
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我們知道細懸浮微粒 PM2.5 很可怕,但我們知道 PM2.5 長什麼樣子嗎?

大家所熟知之 PM2.5 的正式學術名稱就是「氣膠」,而 PM2.5 則是泛指氣動粒徑小於 2.5 微米的氣膠細懸浮微粒。空氣中的氣膠可能經由不同的來源及生長過程並往往由多種化學物質混合聚集而成。中山大學化學系助理教授王家蓁表示,氣膠濃度指數與人口過早死亡率已被證實呈高度正相關,但如果不知道氣膠的化學成分及來源,只檢測是否過量超標,無法真正解決問題。只有深入了解不同化學成分氣膠的化學活性及影響機制,才能真正釐清氣膠中的特定成分對環境及人體健康所帶來的影響,也才能對症下藥。

國立中山大學氣教科學中心主任王家蓁。圖/中山大學新聞提供

王家蓁近期透過完全由本土開發之高解析度氣膠紫外光光電子光譜發現,奈米級的水溶液氣膠,像是雲層中的水滴,其液-氣介面之結構、酸鹼性及物理化學特性都與其在一般液態時大不相同。例如團隊發現大氣雲層中的小水滴的表層較內層更為酸性。

由於對於氣膠之氧化還原特性有著關鍵性影響的價電子能級結構會受到其所處環境酸鹼度的影響而發生變化,一旦這些水溶液氣膠摻雜了人為活動所產生的各種不同化學物質(如環境中常見的苯酚類質)時,他們對於大氣結構、環境及人體健康也會造成不同程度的影響。

王家蓁舉例,兩個 PM2.5 濃度相同的城市,因著細懸浮微粒的來源及成分不同,居處兩個城市的居民引發呼吸道疾病或心血管疾病的機率也可能存有極大差異。因此,掌握特定化學成分氣膠的基礎物化特性是十分關鍵且必需的,這也是目前全球各國許多權威學術機構致力研究的重要方向。王家蓁團隊的研發成果登上物理化學領域指標性的《物理化學期刊》(Journal of Physical Chemistry)。

氣膠科學研究中心

中山大學成立「氣膠科學研究中心」。圖/中山大學新聞提供

此外,呼應政府對 PM2.5 提出對策並宣示將投入能源建設達 3 兆元,中山大學也於 2017 年 2 月 17 日成立全亞洲第一個「氣膠科學研究中心」。

中山大學校長鄭英耀表示,成立「氣膠科學研究中心」目的為提供一平台,整合各個與氣膠議題相關之領域,包括由氣膠基礎科學到氣膠於大氣、海洋、生態環境、人體健康之影響乃至氣膠於生醫領域的應用,並集結化學、物理、生醫、公衛、環工、海洋、教育等相關領域專家學者交流對話;中心同時也將積極推動與氣膠科學相關產業間之產學合作、在地鏈結、循環經濟及價值創造。氣膠科學是當前全球性的重要議題。中心目前已組成一國際諮詢委員會,由多位國際知名之重量級學者參與,未來將積極與國際上之氣膠研究學術機構及產業進行跨國學術及產學交流合作。

(本文改寫自中山大學新聞稿)

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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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比爾蓋茲談零碳發電——《如何避免氣候災難》
天下雜誌出版_96
・2023/04/01 ・1227字 ・閱讀時間約 2 分鐘

有效運用當今的再生能源技術和改良輸電方式,無疑都是當務之急,也不要忘記,多數國家不像美國這麼幸運,有充足的太陽能和風力資源。美國可以寄望未來以再生能源獲取大部分電力,這不是一種普遍現象,而是例外。因此,在美國更有效運用太陽能和風力的同時,全球還是需要有清潔電力的新發明。

核能發電的優勢和疑慮

如果要簡短說明核能發電,那就是:這是唯一已證實可以不分晝夜、不分季節、不挑地點,穩定且大規模發電的零碳能源。

沒有任何其他清潔能源能做到目前核能發電給我們的這些好處,而且是還差得很遠。在利用水泥、鋼鐵和玻璃等材料的效益方面,核能發電廠也是第一名。下圖表呈現出不同發電方式下,每單位發電量需要消耗多少材料。

每單位發電量(每兆瓦小時)需要消耗多少材料。圖/《如何避免氣候災難

核電有很多問題已經不是什麼祕密,興建核電廠的成本目前已變得很高。人為疏失會導致意外事故,核電廠使用的燃料——鈾,有可能被用來製造核武,存放有危險性的核廢料也是棘手的問題。發生在美國三哩島、前蘇聯車諾比,以及日本福島的核電廠事故備受矚目,使這些風險成為焦點。造成這類核災的問題確實存在,但我們面對的方式應該是著手解決問題,而非直接停止發展這個領域。

核能發電造成的人命傷亡遠遠少於汽車,事實上,也遠遠少於任何一種化石燃料(見下圖表)。

不同發電方式在每單位發電量下(每兆瓦小時)所造成的死亡人數。圖/《如何避免氣候災難

新的技術 打造更安全的核能設施

儘管如此,核能發電技術還是應該要改良。把造成事故的問題逐一分析清楚,再設法以創新來解決。我對泰拉能源(TerraPower)設計的方案十分樂觀,泰拉能源的反應爐可以使用多種不同的燃料,包括其他核電廠的核廢料。這種反應爐產生的廢料也比現有核電廠少得多,同時採取全面自動化,排除人為疏失的可能性,又可以建造在地底,避免遭到攻擊。最後一點,反應爐運用巧妙的設計來控制核反應,本身就很安全。運用物理定律,事故基本上不會再發生。

泰拉能源要落實到興建新的核電廠,恐怕還要等很多年,到目前為止,我們設計的反應爐都只存在於超級電腦中。另一方面,我們正與美國政府積極合作,共同打造一座新一代核電廠的原型。

——本文摘自《如何避免氣候災難:結合科技與商業的奇蹟,全面啟動淨零轉型新經濟》,2023 年 3 月,天下雜誌出版,未經同意請勿轉載。

天下雜誌出版_96
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天下雜誌出版持續製作與出版國內外好書,引進新趨勢、新做法,期盼能透過閱讀與活動實做,分享創新觀點、開拓視野、促進管理、領導、職場能力、教養教育、同時促進身心靈的美好生活。

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尿急可以讓人做更好的決定,但這個決定不一定是好決定—— 2011 年搞笑諾貝爾醫學獎
雷雅淇 / y編_96
・2023/04/01 ・1828字 ・閱讀時間約 3 分鐘

車輪餅要選奶油還是紅豆?遊戲機該買 Switch 還是 PS5?要吃麥當勞還是肯德基?父母和伴侶落水應該先救誰?人生中會有很多時候需要做終極二選一,有選擇困難的時候怎麼辦?2011 年搞笑諾貝爾獎醫學獎的得獎研究提供了一個方法:憋尿。

生活大爆炸(The Big Bang Theory)裡,主角謝爾頓(Sheldon)在 PS4 與 Xbox 之間難以抉擇。

搞笑諾貝爾獎頒發給「讓人捧腹大笑,然後發人深省 (achievements that make people LAUGH, then THINK.)」的研究或事件,2011 年的醫學獎頒給兩個研究團隊,表彰他們證明:當人尿急的時候會做出更好的決定,但對其他事情來說這是糟糕的決定。這到底是怎麼一回事?

為什麼當人尿急的時候會做出更好的決定,但對其他事情來說,卻是糟糕的決定呢?圖/Pixabay

憋尿幫助你終極二選一?

荷蘭特文特大學行銷傳播與消費者心理學系的米賈姆 (Mirjam A Tuk) 從一次聽演講時不小心喝太多咖啡得到靈感,讓他想知道「當人們需要控制膀胱的時候會發生什麼事?」

於是他和研究團隊一起設計了實驗,一群喝一點水和另一群喝很多水的受試者,在 40 分鐘後水到達膀胱的時候,開始要受試者回答一系列的問題,例如「會選擇明天收到 480 元還是 30 天後拿到 900 元?」等問題。實驗發現,當人們很想上廁所、不得不控制膀胱的時候,反而更比較願意延遲滿足、變得更有耐心,且有助於控制衝動。

這結果令人驚奇的地方,因為許多心理學研究都支持過於克制反而會使人「自我耗盡 (ego-depletion)」,讓他們對其他事情更難以控制自己。米賈姆認為這可能是因為膀胱控制在某些程度上來說,是自動的、無意識的過程。

不過這不代表尿急就是好事,另一個一起得獎的研究則發現,當人很想尿尿的時候,注意力和工作記憶會顯著下降,而且糟糕的程度和酒醉(血液中酒精濃度 0.05%)、疲勞(持續清醒 24 小時)相似,而在尿尿警報解除後認知就會回到原來的水平。

當人很想尿尿的時候,注意力和工作記憶會顯著下降,就和喝醉時類似。圖/PIxabay

研究團隊讓八位健康成年人每 15 分鐘喝 250c.c. 的水,直到他們很想上廁所、再也忍不住為止,並在這個時候讓他們進行自評和認知測驗。

不過,為什麼要做這個實驗呢?研究成員之一、耶魯醫學院的皮特札克 (Robert Pietrzak)  教授解釋,有很多工作是無法隨時想去上廁所就能去上廁所的。例如:長途卡車司機、醫護人員等,這個研究提醒大家,當你在憋尿的時候,很可能會干擾正在執行的工作。

挑戰人類的憋尿極限?勸你還是不要比較好

人到底可以憋尿憋多久?會不會憋死掉?一天又會尿尿幾次呢?

膀胱是可以伸縮的器官,成年人的膀胱可以儲存約 400~500cc 的尿液,膀胱和大腦有直接溝通的專線,約四分之一滿的時候就會有尿意。尿尿的次數也和膀胱的大小有關,成年人平均一天尿尿 6~7 次,不過在 4~10 次之間都屬正常範圍;小小朋友和嬰兒的膀胱比較小,一天會尿尿 10 次或以上。

憋尿對身體的影響大多是長期累積而來的:如果沒有定期排空膀胱,最常見的是細菌滋生造成尿道感染,和因為都憋著導致膀胱肌肉在該放鬆的時候無法放鬆,極少極少出現憋尿憋到漲破膀胱的狀況。

偶而一兩次憋尿、試試看是不是會做比較理性的決定還無妨,但還是要養成想上廁所時不要憋太久,尿尿時不要急、要盡量排空的好習慣喔!

參考資料

  1. About the Igs
  2. The Impulsive client: theory, research, and treatment
  3. Inhibitory spillover: increased urination urgency facilitates impulse control in unrelated domains
  4. Bladder control – DW – 10/05/2011
  5. How needing a wee affects your decision making – Big Think
  6. Full Bladder, Better Decisions? Controlling Your Bladder Decreases Impulsive Choices
  7. IG Nobel prize goes to University of Twente researcher
  8. Lifespan researcher wins Ig Nobel Prize
  9. Ig Nobel Award Winners: Do Humans Think Less Clearly When They Have To Urinate? | HuffPost Weird News
  10. Why Having To Pee While Driving Is As Bad As Drinking
  11. Ig Nobel Prize: Humor and Science – Yale Scientific Magazine
  12. The effect of acute increase in urge to void on cognitive function in healthy adults
  13. How Long Can You Go Without Peeing? Risks, Complications, Concerns
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雷雅淇 / y編_96
38 篇文章 ・ 965 位粉絲
之前是總編輯,代號是(y.),是會在每年4、7、10、1月密切追新番的那種宅。中興生技學程畢業,台師大科教所沒畢業,對科學花心的這個也喜歡那個也愛,彷徨地不知道該追誰,索性決定要不見笑的通吃,因此正在科學傳播裡打怪練功衝裝備。

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比爾蓋茲的親筆揭露:淨零轉型應該何去何從?——《如何避免氣候災難》
天下雜誌出版_96
・2023/03/31 ・1271字 ・閱讀時間約 2 分鐘

2020 年迎來一場災難,一種新型冠狀病毒在全世界傳播開來。任何略知流行病史的人,應該都不會對新冠病毒造成的嚴重疫情感到太意外。我極為關注全球衛生問題,從多年前就開始研究疾病的爆發,一直很擔憂全球還沒準備好應付像 1918 年流感那樣的疾病大流行;那場大流行病造成幾千萬人死亡。我在 2015 年發表過一場 TED 演講,同時在幾次採訪中,也提出我們需要建立一個檢測和應對疾病大規模爆發的系統。

遺憾的是,全球還是沒有做好準備。當新冠病毒爆發,疫情造成巨大的人命損失,以及自大蕭條以來最嚴重的經濟痛苦。

付出高昂代價換來的 4.5% 減幅

由於經濟活動大幅衰減,2020 年全球的溫室氣體排放量比前一年少。減幅大約是 4.5% ,這是有效的減幅,假如溫室氣體排放量每年都能保持這樣的降幅,我們就可以高枕無憂了。

很可惜,這是不可能的事。

想一想,我們付出了多少代價才有這 4.5% 的減幅:全球有上百萬人死亡,幾千萬人失業。沒有人希望疫情持續下去,更別說重來一遍。疫情使溫室氣體排放量下降,我感到驚訝的不是降這麼多,而是怎麼降這麼少。

這一點點減幅證明了我們不能光靠少搭飛機、少開車來達到零排放,甚至就連那些被我們視為減少排放的主要途徑,效果都十分有限。

由於經濟活動大幅衰減,2020 年全球的溫室氣體排放量比前一年少,減幅大約是 4.5%(示意圖)。圖/envatoelements

我的思維比較像工程師,不是政治人物,所以也不知該如何解決氣候變遷的政治問題,特別是在美國,氣候變遷的討論已經被政治綁架。能做的只是把討論重點放在該怎麼達到零排放:我們必須傾全世界之力、投入全人類的科學頭腦,讓現有的清潔能源方案能被有效運用,同時發明新技術,以徹底停止排放溫室氣體到大氣中。

關鍵在清潔能源如何變得便宜又穩定

我的碳足跡實在高得離譜。多年來,我一直對此感到內疚。由於寫這本書,更加意識到自己有責任減碳。身為憂心氣候變遷、公開呼籲大家攜手對抗的一份子,減少個人碳足跡是最基本該做到的事。

我從 2020 年開始購買永續航空燃料,預計到 2021 年就會完全抵銷我和家人搭飛機所造成的碳足跡。至於其他方面,我也投資零碳技術,希望這也算是我個人碳足跡的補償,前後已經投入超過 10 億美元,但願這些技術最終能幫助全球實現零排放,研發出穩定而人人負擔得起的清潔能源。

儘管像我這樣的重度排碳者應該減少能源用量,全球整體其實應該使用更多由能源提供的產品和服務,只要是零碳能源,消耗更多能源就不是問題。解決氣候變遷問題的關鍵,就是使清潔能源和化石燃料一樣便宜和穩定。

——本文摘自《如何避免氣候災難:結合科技與商業的奇蹟,全面啟動淨零轉型新經濟》,2023 年 3 月,天下雜誌出版,未經同意請勿轉載。

天下雜誌出版_96
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