又到了和溪流用顏色共譜回憶的季節！

本文由 Amway 委託，泛科學企劃執行。

到底怎樣才算是「乾淨」？這不是什麼靈魂拷問，而是一個價值上億的商業命題。

在半導體產業的無塵室中，「乾淨」的定義極其殘酷：一粒肉眼看不見的灰塵，就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢。空氣品質的好壞，甚至能成為台積電（TSMC）決定是否在當地設廠的關鍵性指標。回到你的家中，雖然不需要生產精密晶片，但我們呼吸系統中的肺泡同樣精密，卻長期暴露在充滿 PM2.5、病毒以及各種揮發性氣體的環境中。為了守護健康，你可能還要付費購買「乾淨的空氣」來用。

因此，空氣議題早已超越單純的環保範疇，成為同時影響國家經濟與個人健康的重要問題。

很多人可能沒想到，無論是家用的空氣清淨機，還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠，它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩，而是同一件看起來平凡無奇的東西：一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網。但你真的相信，就憑這層厚度不到幾公分的板子，能擋住那些足以毀滅精密晶片、滲透人體細胞的「奈米級刺客」嗎？

這片大家都聽過的 HEPA 濾網，裡面到底是什麼？

首先，我們必須打破一個直覺上的誤解：HEPA 濾網（High Efficiency Particulate Air filter）在本質上其實並不是一張「網」。

細懸浮微粒 PM2.5，是指粒徑在 2.5 微米以下的污染物，它們能穿過呼吸道直達肺泡，並穿過血管引發全身性發炎。但這只是基本，在工廠與汽車尾氣中，還存在粒徑僅有 1 微米的 PM1，甚至是小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」（UFP，即 PM0.1）。 UFP 不僅能輕易進入血液，甚至能繞過血腦屏障（BBB），進入大腦與胎盤，其破壞力十分可怕。

如果 HEPA 濾網像水槽濾網或麵粉篩一樣，單靠孔目大小來「過濾」粒子，那麼為了攔截奈米微粒，濾網的孔目只能無限縮小到幾乎不透氣的程度。更別說在台積電或 Intel 的製程工程師眼裡，一般人認為的「乾淨」，在工程師眼裡簡直像沙塵暴一樣。對於線寬僅有 2 奈米或 3 奈米（相當於頭髮直徑萬分之一）的晶片而言，空氣中一顆微小的塵埃，就是一顆足以毀滅世界的隕石。

因此，傳統的過濾思維並非治本之道，我們需要的是原理截然不同的過濾方案。這套技術的雛形，最早可追溯至二戰時期的「曼哈頓計畫」。

HEPA 的前身，誕生於曼哈頓計畫！

1940 年代，製造濃縮鈾是發展原子彈的關鍵。然而，若將排氣直接排向大氣，會導致致命的放射性微粒擴散。負責解決這問題的是 1932 年諾貝爾化學獎得主歐文·朗繆爾（Irving Langmuir），他是薄膜和表面吸附現象的專家。他開發了「絕對過濾器」（Absolute Filter），其內部並非有孔的篩網，而是石綿纖維。

有趣的來了，如果把過濾器放到顯微鏡下，你會發現纖維之間的空隙，其實比某些被攔截的粒子還要大。那為什麼粒子穿不過去呢？這是因為在奈米尺度下，物理規則與宏觀世界完全不同。極微小的粒子在空氣中飛行時，並非走直線，而是會受到空氣分子撞擊，而產生「布朗運動」（Brownian Motion），像個醉漢一樣東倒西歪。

當粒子通過由緻密纖維構成的混亂迷宮時，布朗運動會迫使它們不斷轉彎、移動，最終撞擊到帶有靜電的纖維上。這時，靜電的吸附力會讓纖維就像蜘蛛網般死死黏住微粒。那些狂亂移動的奈米刺客，就這樣被永久禁錮迷宮中。

現在最常見的 HEPA 材料，是硼矽酸鹽玻璃纖維。

現代 HEPA 濾網最常見的核心材料為硼矽酸鹽玻璃纖維。這些玻璃纖維的直徑通常介於 0.5 至 2 微米之間，它們在濾網內隨機交織，像是一座茂密「黑森林」。微粒進入這片森林後，並非僅僅面對一層薄紙，而是得穿越一個具有厚度且排列混亂的纖維層，微粒極有可能在布朗運動的影響下撞擊並黏附在某根玻璃絲上。

除此之外，HEPA 濾網在外觀上還有一個極具辨識度的特徵，那就是像手風琴般的摺紙結構。濾材會被反覆摺疊、摺成手風琴的形狀，中間則用鋁箔或特殊的防潮紙進行結構支撐，目的是增加表面積。這不僅為了捕獲更多微粒，而是要「降低過濾風速」。這聽起來可能有點反直覺：過濾不是越快越好嗎？

其實，這與物理學中的流速控制有關。想像一條水管，如果你捏住出口，水流會變得湍急；若將出口放開並擴大，雖然總出水量不變，但出水處的流速會變得緩慢。對於 HEPA 濾網而言，當表面積越大，單位面積所需承載的空氣量就越少，空氣穿透濾網的速度也就越低。

低流速代表微粒停留在濾網內的時間也更久，增加被捕捉的機會。此外，越大的表面積也為 HEPA 濾網帶來了高「容塵量」，延長了使用壽命，這正是它能夠稱霸空氣清淨領域多年的主因。

然而，即便都叫做 HEPA 高效率空氣微粒子過濾網 (High Efficiency Particulate Air filter)，但每個 HEPA 的成分與結構還是會不一樣。例如 安麗逸新空氣清淨機 SKY ，其標榜「可過濾粒徑最小至 0.0024 微米」的污染物，去除率高達 99.99%。

0.0024 微米是什麼概念？塵蟎、花粉、皮屑或黴菌孢子，大小約在 2 至 200 微米；細懸浮微粒  PM2.5 大小約 2.5 微米，細菌也大概這麼大。最小的其實是粒徑小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」，大多數的病毒（如流感、新冠病毒）都落在此區間。對安麗逸新 的HEPA濾網來說，基本上通通都是可被攔截的榜上名單。

在過敏防護上，它更獲得英國過敏協會（Allergy UK）認證，能有效處理 19 大類、102 種過敏原，濾除空氣中超過 300 種氣態與固態污染物。

然而，同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室，就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷，就是「硼 (Boron)」。

在半導體製程中，硼是常見的 P 型摻雜物，用來精準改變矽晶圓的電性。如果濾網有任何微小的破損、老化或化學侵蝕，進而釋放出極微量的硼離子，就可能直接污染晶圓，改變其導電特性，導致晶片報廢。

此外，無塵室要求的是比 HEPA 更極致的 ULPA（超低穿透率空氣濾網） 等級的潔淨度。ULPA 的標準通常要求對 0.12 微米 的粒子達到 99.999% 甚至 99.9999% 的超高攔截率。在奈米級的競爭中，任何多穿透的一顆微塵，都代表著一筆不小的經濟損失。

為了解決「硼」的問題並追求極限的過濾效率，材料學家搬出了塑膠界的王者，PTFE 也鐵氟龍。鐵氟龍不僅耐酸鹼、耐腐蝕，還能透過拉伸製成直徑僅 0.05 至 0.1 微米 的極細纖維，其細度遠勝玻璃纖維。雖然 PTFE 耐化學腐蝕，但它既昂貴且物理上也很脆弱，安裝時若不小心稍微觸碰，數萬元的濾網就可能報銷。因此，你只會在晶圓廠而非一般家庭環境看到它。

即便如此，在空氣濾淨系統中，還有一樣是無塵室和你家空氣清淨器上面都有的另一張濾網，就是活性碳濾網。

活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附？

好不容易將微塵擋在門外時，危機卻還沒有解除。因為空氣中還隱藏著另一類更難纏的大魔王：AMC（氣態分子污染物）。

HEPA 或 ULPA 這類物理濾網雖然能攔截固體微粒，但面對氣態分子時，就像是用網球拍想撈起水一樣徒勞。這些氣態分子如同「幽靈」一般，能輕易穿過物理濾網的縫隙，其中包括氮氧化物、二氧化硫，以及來自人體的氨氣與各種揮發性有機物（VOCs）。

為了對付這些幽靈，我們必須在物理防線之外，加裝一道「化學濾網」。

這道防線的核心就是我們熟知的活性碳。但這與烤肉用的木炭不同，這裡使用的是經過特殊改造的「浸漬處理（Impregnation）」活性碳。材料科學家會根據敵人的不同性質，在活性碳上添加不同的化學藥劑：

• 酸鹼中和：對付氮氧化物、二氧化硫等酸性氣體，會在活性碳上添加碳酸鉀、氫氧化鉀等鹼性藥劑，透過酸鹼中和反應將有害氣體轉化為固體鹽類。反之，如果添加了磷酸、檸檬酸等酸性藥劑，就能中和空氣中的氨氣等鹼類。
• 物理吸附與凡德瓦力：對於最麻煩的有機揮發物（VOCs，如甲醛、甲苯），因為它們不具酸鹼性，科學家會精密調控活性碳的孔徑大小，利用龐大的「比表面積」與分子間的吸引力（凡德瓦力），像海綿吸水般將特定的有機分子牢牢鎖在孔隙中。

空氣濾淨的終極邏輯：物理與化學防線的雙重合圍

在晶圓廠這種對空氣品質斤斤計較的極端環境，活性碳的運用並非「亂槍打鳥」，而是一場極其精密的對戰策略。

工程師會根據不同製程區域的空氣分析報告，像玩 RPG 遊戲時根據怪物屬性更換裝備一樣——「打火屬性怪要穿防火裝，打冰屬性則換上防寒裝」。在最關鍵的黃光微影區（Photolithography），晶圓最怕的是人體呼出的氨氣，此時便會配置經過酸性藥劑處理的活性碳進行精準中和；而在蝕刻區（Etching），若偵測到酸性廢氣，則會改用鹼性配方的濾網。這種「對症下藥」的客製化邏輯，是確保晶片良率的唯一準則。

而在你的家中，雖然我們無法像晶圓廠那樣天天進行空氣成分分析，但你的肺部同樣需要這種等級的保護。安麗逸新空氣清淨機 SKY 的設計邏輯，正是將這種工業級的精密防護帶入家庭。它不僅擁有前述的高規 HEPA 濾網，更搭載了獲得美國專利的活性碳氣味濾網。

關於活性碳，科學界有個關鍵指標：「比表面積（Specific Surface Area）」。活性碳的孔隙越多、表面積越大，其吸附能力就越強。逸新氣味濾網選用高品質椰殼製成的活性碳，並經過高溫與蒸氣的特殊活化處理，打造出多孔且極致高密度的結構。

這片濾網內的活性碳配重達 1,020 克，但其展開後的總吸附表面積竟然高達 1,260,000 平方公尺——這是一個令人難以想像的數字，相當於 10.5 個台北大巨蛋 的面積。這種超高的比表面積，是市面上常見濾網的百倍之多。更重要的是，它還添加了雙重觸媒技術，能特別針對甲醛、戴奧辛、臭氧以及各種細微的異味分子進行捕捉。這道專利塗層防線，能將你從裝潢家具散發的有機揮發氣體，或是路邊繁忙車流的廢氣中拯救出來，成為全家人的專屬空氣守護者。

總結來說，無論是造價百億的半導體無塵室，還是守護家人的空氣清淨機，其背後的科學邏輯如出一轍：「物理濾網攔截微粒，化學濾網捕捉氣體」。只有當這兩道防線同時運作，空氣才稱得上是真正的「乾淨」。

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之前的兩篇文章，我們告訴大家兩個重要觀念：

1. 減重為什麼這麼複雜：涉及身體能量運用的多系統交互作用
2. 減重為什麼這麼困難：缺乏即時、有效的反饋

大家可千萬不要看了這兩篇就放棄治療啊！實際上，減重還是有很多可行而且實證有效的做法。如果照著醫學系統的學習法，應該要開始講各種複雜的生理機制了，但擔心大家看了複雜的身體代謝機制就昏頭轉向，今天我們要來點輕鬆的！散步！！！

飲食跟運動是減肥的兩大關鍵，但重點是：到底要吃什麼？什麼時候吃？該做什麼運動？什麼時候動？今天這篇文，就會告訴你如果想散步，什麼時候效果可能最好喔～

為什麼要先講散步？跑步或重訓不是效果更好嗎？

大家一定會疑惑，為什麼我們講這麼基礎的東西：散步。

「做比較長時間的有氧運動，或者強度高的重訓不是效果更好嗎？」很多朋友一定會想這樣問。

你說的沒錯，確實散步的「效果」沒有重訓跟慢跑這類更耗能的活動好。但在忙碌的現代生活中，很多人都會用「沒有時間運動」這個理由來拒絕運動。如果我們精準一點來說，也許是「不太容易進入適合運動的狀態」。即使是跑步這種相對簡單的運動，你可能要準備好跑鞋、慢跑褲、輕鬆的上衣。如果你剛從辦公室出來，要進入可以跑步的狀態，其實要花上一些時間。如果要重訓，那可能還要搭車去健身房才有辦法。

但散步就是真的「隨時可做」的運動了。不管你在哪，穿什麼鞋，出去走走的難度都不高。更棒的是，多數人的身體狀況都不會因為散步產生過大的負荷，就算跟爸媽一起走，也不用擔心彼此速度差太多，不管是一人還是多人都可進行，可說是開始運動人生最簡單的第一步啊！！！

但如果想散步，到底要什麼時間散步最有效？現代人的時間分秒必爭啊！畢竟大家都是一秒鐘幾十萬上下，時間總是要花在刀口上對吧？剛好在 2016 年底刊登在 《Diabetologia》的一篇研究，給了我們不錯的方向！一起來看看這篇研究吧！

散步在什麼時間最好？研究指出：飯後效果不錯，晚餐後效果更佳！

肥胖、血糖、胰島素抗性是一整組的問題，彼此非常相關。因此我們選了一篇有關飯後血糖的研究，來讓你參考該什麼時間去運動。適度運動對於糖尿病患者的血糖控制有幫助，但有些運動可能太過劇烈，散步是多數人都可以做到的。因此想研究看看到底什麼時間散步最有效。

因此他們把 41 位得了糖尿病的成人隨機分成兩組，兩組都要求他們每天散步 30 分鐘。差別在於一組是隨便你什麼時間去散步，只要總共累積到 30 分鐘就行。另外一組則是要求他們必須在三餐的飯後 5 分鐘就出發，出去走 10 分鐘，每天累積 30 分鐘。

研究的結果顯示，在餐後就出發散步的這群人，血糖的控制程度明顯比隨便時間去散步的另一群人，餐後散步者的餐後血糖平均下降了 12％。

而且不知道為什麼，在晚餐後的這一次運動，對血糖控制的效果比早餐和午餐都還要明顯！在研究中發現晚餐後這次的運動，更是讓餐後血糖降低 22％ 之多！

為什麼是晚餐呢？可能跟晚餐大家通常吃得比較豐盛，而且晚餐大家喜歡吃完就坐到沙發上去看電視休息有關。

這個研究並沒辦法明確解釋，確切是什麼原因使得飯後散步的效果比較好，畢竟這牽涉到非常複雜的生理機轉，難以在單一個實驗就完整釐清因果關係。但這確實提供了一個有意義的證據，告訴你如果要散步運動，在什麼時候出發最好。

如果身體條件允許，時間地點也方便的話，我們當然希望你投入更多時間在更高強度的有氧或無氧運動上。但開始運動這件事情，絕對是「先求有，再求好」，總比完全不動好。這也適合現代人的生活情境。午休或晚上吃完飯，就找幾個辦公室的好朋友、學校的好同學，或者是親密的家人、伴侶去走一走，別直接坐在那養肚子啦～而且吃越豐盛就越應該要去走喔！

另外也有研究指出，如果飯後坐在那不動，不只是會讓飯後的血糖高，也可能讓接下來 24 小時的血糖波動值變大。看到這，你還敢吃飽就躺在那當沙發馬鈴薯嗎？

開始動，就是邁向成功減肥的第一步！

這篇文章別忘了分享給家裡的長輩喔～趁機會關心他們的身體吧！肥胖跟代謝症候群影響台灣中、老年人的健康非常大，能夠讓他們養成一個簡單、易於執行、甚至可以親子同樂的生活習慣，怎麼能不做呢？

• 編按：愛美是每個人的天性，不過對你而言光是看滿架的化妝品、保養品，各種醫美產品就令你眼花撩亂，更別說還有玻尿酸、膠原蛋白、類固醇這些有聽沒有懂的名詞來搗亂嗎？如果你想要聰明的美，不想要被各種不實廣告唬得團團轉，那麼泛科學這位合作夥伴 MedPartner 美的好朋友，就是你我的好朋友。

本文轉載自 MedPartner 美的好朋友 如果只做散步運動，什麼時間散步最有效？全家必須看！減肥全攻略（2）

雖然乾旱造成了自然生態浩劫及農業損失，它的影響也有相反的一面：使今年墨西哥海灣的「死區」(dead zones)，縮減為1985年以來缺氧面積倒數第四名。

什麼是「死區」？當沿海地區因為河流帶來過多營養鹽而產生缺氧現象，這個地方的生物量隨之大減，海洋不再生氣蓬勃，就稱為「死區」。

死區的成因其實就是我們所熟悉的「優氧化」(eutrophication)，只是一般人比較容易注意到湖泊、靜水域的優氧化，而死區一詞是專指海洋的優氧化區域。

死區的缺氧現象可以說是導因於營養鹽，尤其是含氮、磷的營養鹽。自然界有氮元素的循環，因此經固氮作用後，氮營養鹽在土壤中的存在屬自然現象；但是隨著農業需要及其他人類活動，人工固氮使得大量營養鹽沉積在土壤中，再經密西西比河的沖刷流入墨西哥灣。

這些營養鹽是海藻的養分來源，因此近海區域營養鹽的增加導致藻類大量增生。雖然藻類行光合作用能夠產生氧分子，但是藻類的生命週期短暫，很快地，大量藻類殘骸需要經由微生物分解，而分解藻類殘骸的過程反而消耗更多溶氧量，導致周遭水域的溶氧量大減。

2008年8月發表在《科學》期刊的研究指出，1910年期間科學家開始注意到低氧海洋地區，當時在全球只發現四個區域；但是到了2008年，全球各大洲沿岸已經遍布了405個區域，其中面積最大的就是墨西哥灣的死區。

科學家估計2012年的墨西哥海灣死水區，佔有7,482平方公里，這樣的數據比起去年的狀況有天壤之別，幾次洪水攜帶大量土壤中的營養鹽到大海，導致2011年死區的面積廣達17,534平方公里。

「今年死區會縮小是因為乾旱的緣故，今年春天排入墨西哥海灣的含氮營養鹽創下80年來最低紀錄。」美國路易斯安那大學的海洋研究團隊領導者萳西說，她也是死區調查航行的領隊。

由於帶動陸域營養鹽流向大海的主要推手是河水，沖刷力弱、較低的水位所能攜帶的營養鹽較少，因此今年春季的乾旱現象很可能是死區面積縮減的原因。

每年夏天科學家會開始在美國路易斯安那州及德州沿岸進行調查，死區的面積變動是一個相當重要的指標，因為缺氧面積的調查結果能夠反映今年墨西哥灣沿岸有多少生物適合生存。

自科學家開始調查以來，墨西哥海灣的死區在1988年最小，只有39平方公里；在2002年面積最大，於墨西哥灣沿岸擴展成長條狀，佔21,756平方公里。

死區不單純是自然界其他物種的麻煩，也同時威脅人類的漁業、觀光業的成果。更了解死區的的系統性成因，也更有機會提出改善之道。

（本文原發表於行政院國家科學委員會-科技大觀園「科技新知」。歡迎大家到科技大觀園的網站看更多精彩又紮實的科學資訊，也有臉書喔！）

資料來源：

• Drought’s Positive Effect: Smaller Gulf Dead Zone
• Robert J. Diaz and Rutger Rosenberg(2008) Supporting Online Material for Spreading Dead Zones and Consequences for Marine Ecosystems. Science, 321, 926-929.