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急急如「氯」令!先斬後奏的水庫消毒之戰──《我們如何走到今天》

PanSci_96
・2017/04/05 ・4142字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 538 ・八年級

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只許成功不許失敗的氯革命

顯微鏡和測量方法兩者迅即在打擊細菌上開闢一個新戰線:藉由替廢棄物安排好輸送路線,使其遠離飲用水,人類可用新化學物質來直接打擊細菌,而非間接予以打擊。在這個第二戰線上,美國紐澤西州醫生約翰.李爾(John Leal)是關鍵戰士之一。一如他之前的約翰.斯諾,李爾是個既替人治病的醫生,也對更廣泛的公共衛生問題非常關注,特別是與受污染的供水有關的問題。

他的關注源於切身之痛:內戰期間他父親喝了充斥細菌的水,而在痛苦煎熬中慢慢死去。他父親的戰時遭遇,為受污染的水和其他健康風險在那個期間所造成的威脅,提供了有力的統計數據說明。第一四四團有十九人戰死,但有一百七十八人於戰時病死。

在美國南北戰爭時死於衛生環境的士兵比戰死的還多,約翰.李爾的父親就是受害者之一。圖/By Thure de Thulstrup, Public Domain, wikimedia commons

李爾嘗試用多種方法來殺菌,但早在 1898 年,就有種毒物特別引他關注:次氯酸鈣。那是種具有潛在致命性的化學物質,較為人知的名稱是氯,但當時也被稱作「漂白粉」(chloride of lime)。這個化學物質當時已作為公共衛生藥品廣為流通:爆發傷寒或霍亂疫情的房子和鄰里常用此化學物質殺菌。

但此舉完全未能壓制住靠水傳播的病,因為把氯投入水中的觀念,此時尚未獲普遍認可。歐美各地的城市居民,一想到漂白粉的刺鼻味,就必然聯想起傳染病。那肯定不是人希望在自己的飲用水裡聞到的氣味。大部分醫生和公衛當局不接受這一作法。

有個著名化學家說:「化學殺菌這想法本身就讓人很反感。」

但有了工具讓李爾既可看到傷寒、痢疾之類疾病的病原體,又可測量病原體在水中的多寡,他始相信氯在用量得當的情況下,能比其他任何方法更有效地除去水中的危險細菌,且不會對飲水的人帶來任何威脅。

李爾後來在澤西市供水公司找到工作,負責監管帕塞伊克河(Passaic River)流域的七十億加侖飲用水。這一新工作,為公共衛生史上最古怪、最大膽的干預行動創造了有利條件。1908 年,該公司因為他們不久前完工的水庫、供水管承包工程(相當於今日價值數億美元的工程),陷入漫長的法律訴訟。此案法官批評該公司未能供應「純淨無害」的水,命令他們另外建造昂貴的污水管,以將病原體阻絕在該市飲用水之外。但李爾知道污水管效用有限,特別是在大暴雨時,於是他決定把他最近進行的氯實驗付諸最後測試。

在幾乎完全保密且未得到政府當局許可(和未知會一般大眾)的情況下,李爾決定把氯加入澤西市水庫。在工程師喬治.華倫.富勒(George Warren Fuller)協助下,李爾在澤西市外的布恩頓水庫(Boonton Reservoir)蓋了一個「漂白粉添加設施」。這作法風險極大,因為當時一般大眾反對以化學物質過濾,但法庭的裁定沒給他充裕的時間,而且他知道實驗室測試對外行人來說毫無意義。

「李爾沒時間做試點研究。他的確沒時間建造一個示範規格的設施來測試這項新技術,」麥可.麥圭爾(Michael J. McQuire)在《氯革命》(The Chlorine Revolution)中寫道:「李爾知道,如果漂白粉添加系統無法控制加入的化學物質的數量,輸送到澤西市的水裡殘留有大量高濃度的氯,這道工法就算失敗。」

李爾後來在澤西市供水公司找到工作,負責監管帕塞伊克河流域的七十億加侖飲用水。這一新工作,為公共衛生史上最古怪、最大膽的干預行動創造了有利條件-把氯加入澤西市水庫。圖/By Lithium6ion, Public Domain, wikimedia commons

氯化消毒的世界,成為孩子們的快樂天堂

那是史上第一次將城市供水大規模氯化。消息一傳出去,外界初步的反應似乎把李爾看成瘋子或某種恐怖分子,畢竟喝下數杯的次氯酸鈣會要人命。但李爾做過夠多的實驗,知道少量的這種化合物對人體無害,卻能殺死許多種細菌。這項實驗的三個月後,李爾被叫上法庭為他的作為辯護。整個訊問過程中,他極力捍衛他的公共衛生創舉:

問:醫生,你能舉出世上還有哪些地方,試過以同樣方式把漂白粉放進有二十萬城市居民的飲用水裡?
答:二十萬居民?世上沒有這樣的地方,它從未被人這樣試過。
問:從未?
答:它未曾在這樣的條件下或在這樣的情況下試過,但未來它會被使用許多次。
問:澤西市是第一個?
答:受惠於它的第一個。
問:澤西市是第一個被用來證明你的實驗有益或有害的地方?
答:不能這麼說,先生,是第一個受惠於它。實驗已經結束。
問:你有告知市民你要做這個實驗?
答:沒有。
問:你有喝這個水?
答:有,先生。
問:你會毫不猶豫把它拿給你的妻子和家人喝?
答:我認為它是世上最安全的水。

最後,這樁官司李爾幾乎全勝收場。此案的法官特助寫道:「關於那個問題,我裁定並報告,這個裝置能使輸送到澤西市的水純淨無害……能有效除去水中的……危險細菌。」支持李爾之大膽舉動的數據,幾年後即變得不容置疑:澤西市等享用加氯飲用水的城鎮,傷寒之類靠水傳播的疾病劇減。

李爾在澤西市法庭上接受反詰問時,控方檢察官一度指控他從其加氯創舉中牟取龐大金錢報酬。檢察官不屑說道:「如果這個實驗結果良好,那你可就發大財了。」李爾從證人席打斷他的發言,聳聳肩說:「我不知道哪裡可發財;對我來講沒有改變。」與其他人不同的,李爾未想過替他在布恩頓水庫率先使用的氯化技術申請專利。凡是想提供「純淨無害」水給自家客戶的水公司,都可無償採用他的構想。沒有專利限制,不用繳使用許可費,於是,全美,最後全世界,市政當局迅即把氯化列為標準作業程序。

約十年前,大衛.卡特勒(David Cutler)和格蘭特.米勒(Grant Miller)這兩位哈佛大學教授,著手查明 1900 至 1930 年氯化(和其他濾水技術)在全美各地施行期間所帶來的衝擊。由於全美不同地方的疾病率,特別是嬰兒死亡率的現存資料非常廣泛,也由於當年氯化系統是以交錯方式啟用,卡特勒和米勒得以非常精確地掌握氯對公共衛生的影響。他們發現乾淨的飲用水使美國一般城市的總死亡率下降了四成三。更令人驚嘆的,氯與過濾系統使嬰兒死亡率降低了七成四,孩童死亡率也有幾乎一樣程度的降低。

在此應該停下來思考一下那些數據的意義,把它們抽離冷冰冰的公共衛生統計領域,放進實際生活經驗的領域。一直到二十世紀,身為父母者都還得面臨一個無可逃避的事實,即生下的子女裡至少有一個早夭的機率非常高。失去小孩很可能是今日我們最無法承受的悲痛,但在過去,那是稀鬆平常的人生遭遇。

一直到二十世紀,生下的子女裡至少有一個早夭的機率非常高。如今那一稀鬆平常的遭遇已變成難得一見,保住性命―保護自己小孩免受傷害―比以往容易許多。圖/By mulan @ flickr, CC BY-SA 2.0

如今,至少在已開發世界,那一稀鬆平常的遭遇已變成難得一見。保住性命──保護自己小孩免受傷害──比以往容易許多,功臣之一是大規模工程的施行,另一個功臣則是次氯酸鈣化合物和微小細菌兩者看不見的互撞。推動那場革命的人未致富,其中只有少數人出名。但他們在我們生活裡留下的印記,從許多方面來看,比愛迪生或洛克斐勒或福特的影響還要深遠。

自由的比基尼美女?都是「小氯氯」的功勞!

氯化不只是為了挽救性命,還為了玩樂。一次大戰後,萬座加氯的公共浴室和泳池在美國各地開張;游泳成為必學的技能。在兩次世界大戰之間,新的戲水公共場所帶頭挑戰規範婦女端莊行為的舊規則。市立泳池興起之前,戲水女人通常全身裹得像要去坐雪橇一般。到了 1920 年代中期,女人開始露出小腿;低胸單件式泳衣於數年後出現。不久後,1930 年代,出現露背泳衣,接著出現兩件式泳衣。

「整個來講,1920 至 1940 年,女人的大腿、臀形、肩膀、肚子、背部、乳形都開始公開暴露。」史學家傑夫.維爾策(Jeff Wiltse)在其研究游泳的社會史著作《爭奪的水域》(Contested Waters)中如此寫道。

我們能從單單物質的角度衡量這一轉變:十九、二十世紀之交,一般女人的泳衣需要十碼的布;到了 1930 年代底,一碼布就夠了。我們往往把 1960 年代視為變動的文化態度促使日常時尚有了最劇烈改變的時期,但比起兩次世界大戰之間女人身體愈露愈多一事,還是相形見絀。的確,若沒有游泳池興起,女人的時尚可能還是會找到另一個裸露的門徑,但即使真是如此,似乎也不可能發生得那麼快。

但氯化不只是為了挽救性命,還為了玩樂。一次大戰後,萬座加氯的公共浴室和泳池在美國各地開張;游泳成為必學的技能。在兩次世界大戰之間,新的戲水公共場所帶頭挑戰規範婦女端莊行為的舊規則。圖/IMDb

約翰.李爾把氯倒進澤西市水庫時,當然未特別想到讓戲水女人裸露大腿,但一如蜂鳥的翅膀,某領域的改變,在另一個層次的存在引發看似不相干的改變:一兆隻細菌死在次氯酸鈣之手,二十年後,對女人露出身體一事的基本看法徹底改觀。

一如許許多多文化改變,並非氯化一事獨力改變了女人的時尚。許多社會性、技術性因素合力使泳衣布料變少:各種早期的女權主義、好萊塢鏡頭戀物式的凝視,更別提那些穿著較暴露泳衣的明星。但若非大眾共同將游泳視為休閒活動,那些時尚會少掉一個重要的展示場所。此外,氯化之外的那些說法(同樣言之有理持之有故),通常奪走所有目光。

上街頭隨便找個人問什麼因素在推動女人的時尚,他們必然會指出好萊塢或印刷精美的通俗雜誌,但往往不會提到次氯酸鈣。


 

 

本文摘自《我們如何走到今天?印刷術促成細胞的發現到製冷技術形塑城市樣貌,一段你不知道卻影響人類兩千年的文明發展史》,麥田出版。

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/11/01 ・2113字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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陳建仁的經驗:做研究與做官,看問題有差別?
寒波_96
・2022/03/22 ・1709字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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陳建仁是公衛專家,意外成為中華民國副總統,2020 年卸任後又回到學術界,不過在此之前已經有多次當官的紀錄。身為應用科學的學者,又有擔任政府高官的經驗,切換於研究和公僕之間,讓他思索學到的事。

第一課:用受過的科學訓練,尋找影響系統的變量。

學者和官員,要考慮的層面很不一樣。研究者主要在意疾病有多嚴重,如何治療患者。部長則關心在什麼時候,如何投入資源治療,必需顧及公平、可能選項、可行性、財政預算。

陳建仁以台灣的肝炎舉例。住在偏遠地區的人,很難常常前往醫學中心,所以要設置基層小單位。針對特定疾病編列獨立的固定預算,並不明智;治療上,反病毒療程很貴,但是肝臟移植和癌症治療更是如此。另外也調整政府的決策結構,如建立長期的國際合作,來針對棘手的關鍵議題。

第二課:科學從來不足以帶來昌盛的社會,這需要的是信任、堅強的機構、社會凝聚力。

不能團結一致,便無法實施邊境管制、隔離、追蹤等有效的防疫手段。政府必需提供支持,例如補助低收入的人打疫苗、經濟支援餐廳、計程車司機等有需要的人。

第三課:傳染病和汙染,影響可以持續幾十年,長期投資能獲得回報,不過當下行動必需迅速。

2003 年 SARS 入侵,台灣剛開始沒有做好準備,損失慘重。此時於主要醫學中心訓練一批人,再分別前往各地培訓基層,各自建立組織,2 週後便讓全台灣都採用同樣的標準。以同一套標準追蹤傳染源、尋找誰到過熱點很重要。由此建立的基礎,對台灣隨後出現的流行病也頗有貢獻。

每次當官結束回到學術,陳建仁的政府經驗都使他更關注疾病的早期階段:更多的預防、更快的檢驗、更少的治療時間。通常這意味著,快速而實用的診斷,以及疫苗。

要達到目標,需要考慮公衛計畫中的經濟和政治因素。若希望讓患者有效接受治療,必需注意執行治療的地點,患者需要支付的費用,以及令患者感到不方便和不舒服的原因。

1990 年代陳建仁還是台大的年輕教授,在對抗砷汙染時,首度學到這些教訓。當時他發現飲用水中有愈多砷,癌症與心血管疾病的發病率便會愈高。

陳建仁和環境健康專家、土木工程師、地理學家、經濟學家、律師等不同專家合作,根據資訊設定管制標準,降低飲用水中許可的砷含量。他原本想的很直接,許可含量當然是愈低愈好。接著他意識到,更貴的水費,也會對健康造成影響。

這次經驗令陳建仁見識到,科學和技術在促進人類福祉上的侷限,以及跨領域合作與共同創造的必要。他感覺幸運,有這麼多機會將經驗應用於服務同胞。

我們也感覺幸運。

延伸閱讀

參考資料

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

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寒波_96
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生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。

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為什麼動物會傳染疾病給人類?認識「人畜共通傳染病」——《小大人的公衛素養課》
親子天下_96
・2021/10/16 ・1054字 ・閱讀時間約 2 分鐘

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  • 作者/陳建仁、胡妙芬
  • 繪者/Hui

不只人傳人,動物也會傳給人

通常,親緣關係比較遙遠的動物,不會互相傳染疾病,例如魚和人,魚的傳染病通常不會傳染給人。但是,親緣關係較接近的動物,就有可能傳染共通的疾病,像是豬和人同屬哺乳類,豬的流感就會傳染給人,這一類的傳染病就叫做「人畜共通傳染病」。

自古以來,動物會傳染給人的疾病就不少,常見的像是從狗傳染給人的「狂犬病」、從牛羊而來的「炭疽病」,或由豬、馬、家禽而來的「日本腦炎」。但隨著人類生活與活動方式的改變,像是大量的畜養家禽、家畜,或是常常入侵野生動物的棲息環境,使得近幾年來人畜共通傳染病有越來越多的趨勢。

很多造成大流行的傳染病,像是 SARS、H5N1 禽流感、A 型 H1N1 新型流感和 COVID-19,都是二十一世紀後才冒出來的新興人畜共通傳染病。

我們都是狂犬病受害者

親緣關係相近的動物,不但身體構造比較類似,目標細胞外的化學物質也比較相近,所以容易被同一種病原體入侵,而得到共通的傳染病。例如狂犬病是一種由病毒引起的急性腦膜炎,被感染後一旦發病,致死率幾乎 100%。但是會傳染狂犬病的不只是狗,許多哺乳動物像是浣熊、果子貍、蝙蝠、狐狸、貓,也都可能傳染。所以如果不小心被這些動物咬傷或抓傷,應該緊急到醫院施打狂犬病疫苗。家裡的寵物貓、狗也應該每年接種狂犬病的疫苗。

圖/親子天下

A 型流感也是人畜共通傳染病

在常見的流行性感冒中,B 型流感只能人傳人,而 A 型流感卻是人畜共通傳染病。

有時候 A 型流感確實比 B 型流感容易傳染,因為除了人類之外,還可以傳染給家禽或鳥類等動物,所以病毒很容易因為在不同的動物之間傳來傳去,並出現基因突變、重組而形成不同的新型病毒株。

下圖標明的病種,皆為 A 型流感突變而成的新型病毒株,並在不同的動物之間傳來傳去。

圖/親子天下
圖/親子天下

——本文摘自《小大人的公衛素養課:流行病學×預防醫學》,2021 年 9 月,親子天下,未經同意請勿轉載

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親子天下_96
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