化學災害的幕後英雄：化學技術特工出動！（下）

本文與 BRITA 合作，泛科學企劃執行。

你確定你喝的水真的乾淨嗎？

如果你回到兩百年前，試圖喝一口當時世界上最大城市的飲用水，可能會立刻放下杯子——那水的顏色帶點黃褐，氣味刺鼻，甚至還飄著肉眼可見的雜質。十九世紀倫敦泰晤士河的水，被戲稱為「流動的污水」，當時的人們雖然知道水不乾淨，但卻無力改變，導致霍亂和傷寒等疾病肆虐。

幸運的是，現代自來水處理系統已經讓我們喝不到這種「肉眼可見」的污染物，但問題可還沒徹底解決。面對 21 世紀的飲水挑戰，哪些技術真正有效？

濾水技術：從霍亂危機到高效濾芯

19 世紀的歐洲因為城市人口膨脹與工業發展，面臨了前所未有的水污染挑戰。當時多數城市的供水系統仍然依賴河流、湖泊，甚至未經處理的地下水，導致傳染病肆虐。

1854 年，英國醫生約翰·斯諾（John Snow）透過流行病學調查，發現倫敦某口公共水井與霍亂爆發直接相關，這是歷史上首次確立「飲水與疾病傳播的關聯」。這項發現徹底改變了各國政府對供水系統的態度，促使公衛政策改革，加速了濾水與消毒技術的發展。到了 20 世紀初，英國、美國等國開始在自來水中加入氯消毒，成功降低霍亂、傷寒等水媒傳染病的發生率，這一技術迅速普及，成為現代供水安全的基石。    

 19 世紀末的台灣同樣深受傳染病困擾，尤其是鼠疫肆虐。1895 年割讓給日本後，惡劣的衛生條件成為殖民政府最棘手的問題之一。1896 年，後藤新平出任民政長官，他本人曾參與東京自來水與下水道系統的規劃建設，對公共衛生系統有深厚理解。為改善台灣水源與防疫問題，他邀請了曾參與東京水道工程的英籍技師 W.K. 巴爾頓（William Kinnimond Burton） 來台，規劃現代化的供水設施。在雙方合作下，台灣陸續建立起結合過濾、消毒、儲水與送水功能的設施。到 1917 年，全台已有 16 座現代水廠，有效改善公共衛生，為台灣城市化奠定關鍵基礎。

進入 20 世紀，人們已經可以喝到看起來乾淨的水，但問題真的解決了嗎？ 科學家如今發現，水裡仍然可能殘留奈米塑膠、重金屬、農藥、藥物代謝物，甚至微量的內分泌干擾物，這些看不見、嚐不出的隱形污染，正在成為21世紀的飲水挑戰。也因此，濾水技術迎來了一波科技革新，活性碳吸附、離子交換樹脂、微濾、逆滲透（RO）等技術相繼問世，各有其專長：

• 活性碳吸附：去除氯氣、異味與部分有機污染物

• 離子交換樹脂：軟化水質，去除鈣鎂離子，減少水垢

• 微濾技術、逆滲透（RO）技術：攔截細菌與部分微生物，過濾重金屬與污染物等

這些技術相互搭配，能夠大幅提升飲水安全，然而，無論技術如何進步，濾芯始終是濾水設備的核心。一個設計優良的濾芯，決定了水質能否真正被淨化，而現代濾水器的競爭，正是圍繞著「如何打造更高效、更耐用、更智能的濾芯」展開的。於是，最關鍵的問題就在於到底該如何確保濾芯的效能？

濾芯的壽命與更換頻率：濾水效能的關鍵時刻濾芯，雖然是濾水器中看不見的內部構件，卻是決定水質純淨度的核心。以德國濾水品牌 BRITA 為例，其濾芯技術結合椰殼活性碳和離子交換樹脂，能有效去除水中的氯、除草劑、殺蟲劑及藥物殘留等化學物質，並過濾鉛、銅等重金屬，同時軟化水質，提升口感。

然而，隨著市場需求的增長，非原廠濾芯也悄然湧現，這不僅影響濾水效果，更可能帶來健康風險。據消費者反映，同一網路賣場內便可輕易購得真假 BRITA 濾芯，顯示問題日益嚴重。為確保飲水安全，建議消費者僅在實體官方授權通路或網路官方直營旗艦店購買濾芯，避免誤用來路不明的濾芯產品讓自己的身體當過濾器。

辨識濾芯其實並不難——正品 BRITA 濾芯的紙盒下方應有「台灣碧然德」的進口商貼紙，正面則可看到 BRITA 商標，以及「4週換放芯喝」的標誌。塑膠袋外包裝上同樣印有 BRITA 商標。濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣，並且沒有拉環設計，底部則標示著創新科技過濾結構。購買時仔細留意這些細節，才能確保濾芯發揮最佳過濾效果，讓每一口水都能保證潔淨安全。

不過，即便是正品濾芯，其效能也非永久不變。隨著使用時間增加，濾芯的孔隙會逐漸被污染物堵塞，導致過濾效果減弱，濾水速度也可能變慢。而且，濾芯在拆封後便接觸到空氣，潮濕的環境可能會成為細菌滋生的溫床。如果長期不更換濾芯，不僅會影響過濾效能，還可能讓積累的微小污染物反過來影響水質，形成「過濾器悖論」（Filter Paradox）：本應淨化水質的裝置，反而成為污染源。為此，BRITA 建議每四週更換一次濾芯，以維持穩定的濾水效果。

為了解決使用者容易忽略更換時機的問題，BRITA 推出了三大智慧提醒機制，確保濾芯不會因過期使用而影響水質：

1. Memo 或 LED 智慧濾芯指示燈：即時監測濾芯狀況，顯示剩餘效能，讓使用者掌握最佳更換時間。

2. QR Code 掃碼電子日曆提醒：掃描包裝外盒上的 QR Code 記錄濾芯的使用時間，自動提醒何時該更換，減少遺漏。

3. LINE 官方帳號自動通知：透過 LINE 推送更換提醒，確保用戶不會因忙碌而錯過更換時機。

在濾水技術日新月異的今天，濾芯已不僅僅是過濾裝置，更是智慧監控的一部分。如何挑選最適合自己需求的濾水設備，成為了健康生活的關鍵。

濾水技術：不僅是進步，更是守護未來

人類對潔淨飲用水的追求，從未停止。19世紀，隨著城市化與工業化發展，水污染問題加劇並引發霍亂等疾病，促使濾水技術迅速發展。20世紀，氯消毒技術普及，進一步保障了水質安全。隨著科技進步，現代濾水技術透過活性碳、離子交換等技術，去除水中的污染物，讓每一口水更加潔淨與安全。

今天，消費者不再單純依賴公共供水系統，而是能根據自身需求選擇適合的濾水設備。例如，BRITA 提供的「純淨全效型濾芯」與「去水垢專家濾芯」可針對不同需求，從去除餘氯、過濾重金屬到改善水質硬度等問題，去水垢專家濾芯的去水垢能力較純淨全效型濾芯提升50%，並通過 SGS 檢測，通過國家標準水質檢測「可生飲」，讓消費者能安心直飲。

然而，隨著環境污染問題的加劇，真正的挑戰在於如何減少水污染，並確保每個人都能擁有乾淨水源。科技不僅是解決問題的工具，更應該成為守護未來的承諾。濾水器不僅是家用設備，它象徵著人類與自然的對話，提醒我們水的純淨不僅是技術的勝利，更是社會的責任和對未來世代的承諾。

*符合濾(淨)水器飲用水水質檢測技術規範所列9項「金屬元素」及15項「揮發性有機物」測試
*僅限使用合格自來水源，且住宅之儲水設備至少每6-12個月標準清洗且無受汙染之虞

• 文／雅文基金會聽力師 張晏銘 

絕大多數的人都曾有這樣的經驗，在吵雜的捷運車廂內戴起耳機，不自覺調大音量，讓自己全然沉浸在音樂／影片／Podcast／Clubhouse 的世界裡；又或是前一天晚上參加演唱會、派對，與朋友在 KTV 盡情高歌，隔天卻出現耳鳴、耳悶、聽不清楚，通常不用理會過個幾天就沒事了，但是真的⋯⋯沒事嗎？

神不知鬼不覺的噪音風險

乍看之下這似乎不是一個大問題，但隨醫療科技進步，從 2006 年開始便有學者發現，在噪音出現的當下神經便可能直接產生「神經毒性」，進而出現不可逆的傷害，即使隨著時間對聲音的敏銳度看似已經恢復如常，但對聽力早已造成潛在損害^[2][3]。

從物理學的角度來看，聲音是一種能量，它會傷害耳朵有三個原因：

1. 音量大小
2. 暴露時間的長短
3. 距離聲音的遠近。

如果能控制暴露音量、時長及距離，便可將傷害的可能降低。

被動式降噪抵抗高頻噪音

在過往從聽力「防護」的角度出發，一般耳鼻喉科醫生、聽力師或聽語相關專業人員，都會建議大家在挑選耳機時，宜優先挑選具有降低噪音功能的耳機，而耳機採用的降噪技術，一般會分為主動式降噪及被動式降噪。

被動式降噪（passive noise cancellation, PNC），又稱為物理性降噪。與其說是降噪，更貼切的說法是「抗噪」。因為這類型耳機的工作原理，是通過外在材料／器具，對我們的耳朵進行物理性的「隔音」而非消除噪音或降低噪音。一般來說就是透過高密度的耳罩或耳塞材料（如高密度海綿等）阻隔外噪環境，防止噪音進入耳朵。被動抗噪耳機可以有效阻隔能量較小、傳遞能力較差的高頻噪音，像是口哨聲、塑膠袋摩擦聲等。 

在耳機材料相同的情況下，可以遮住耳殼及耳道的耳罩式耳機的被動抗噪效果最好，其次是可以密合耳道的入耳式耳機；而貼耳式耳機則因密合度最差而效果最不理想^[4][5]。 

圖示
耳機類別	耳罩式	入耳式	貼耳式
抗噪能力	最佳	中等	最差

利用反向聲波的主動式降噪

主動式降噪（Active noise cancellation, ANC）與被動式降噪在原理上大不相同，它並非是把噪音「阻擋在外」，而是透過耳機麥克風分析外界持續性噪音（例如冷氣聲、捷運引擎聲等）後，運用內建晶片進行處理並產生一個與噪音相同但振幅卻完全相反（相位相反）的聲波來做抵銷（圖二）。當兩個信號大小完全相同卻處於反向（相位相反）時，便會產生完全破壞性干涉，使兩個信號相互抵消。此時聲波便不再產生，我們自然就聽不到噪音了^[6]。

 主動式降噪耳機的「副作用」？  

在網路上搜尋主動式降噪耳機的使用心得，有些使用者反應「配戴主動式降噪耳機後，會出現耳鳴、耳悶或頭暈的現象」，因此難免會有主動式降噪耳機會傷害聽力的疑慮，但事實上主動式降噪耳機最早是為了幫助飛行員降低「飛機引擎聲」造成的噪音傷害而研發的，因此從技術層面上來說，它本身並不具有危害性，甚至從另一個角度來說，它可以降低使用者因「噪音導致的身心健康問題」，那耳悶跟耳鳴又是怎麼產生的？

耳悶感 

很多人都有坐飛機的經驗，當飛機爬升時會有耳悶的感覺，這是因為耳內外壓力改變，中耳腔的鼓膜處緊繃狀態，同時緊繃的鼓膜也讓低頻聲音難以進入耳朵。主動式降噪耳機 主要在抵消低頻噪音，因此部分使用者的大腦可能會誤判現在是「壓力產生變化」，進而產生頭痛和耳悶感^[7]。

 耳鳴 

耳鳴產生的原因非常多，且好發於各年齡層，但由於多數人耳鳴狀況不嚴重，也並非 24 小時都會耳鳴，因此很難在一般生活情境下察覺耳鳴的狀況；然而，當我們戴上抗噪耳機、耳塞或在一個非常安靜的環境下，原本很小聲的耳鳴便容易被凸顯出來，導致使用者覺得耳鳴的狀況增加。 

 只有小孩才做選擇，享受和健康都兼顧

降噪耳機讓聆聽者能更清楚接收音樂，避免音量過度放大^[8]。此外，聆聽的時間長度也十分重要；近年來有些耳機有所謂的「自動音量控制」系統，透過耳機本身或相對應的 App，來監控使用者的使用時間。一旦發現使用過久，便會進一步限制使用者可聆聽的音量，讓音量漸漸變小。

不管是被動式抗噪、主動式降噪或音量時長控制，都可以有效幫助我們留意及監控使用習慣，因此在挑選耳機時，除了音質及蓄電量考量，我們也應該著重挑選具有上述功能的耳機，當然，若能上述三者兼具，那對耳朵能起到的防護作用自然會最大。 

1. World Health Organization. (2020年3月1日). Deafness and hearing loss. 擷取自 World Health Organization: https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/deafness-and-hearing-loss
2. Fernandez, K. A., Jeffers, P. W., Lall, K., Liberman, M. C., & Kujawa, S. G. (2015). Aging after noise exposure: acceleration of cochlear synaptopathy in “recovered” ears. Journal of Neuroscience, 35(19), 7509-7520.
3. Liberman, L. D., & Liberman, M. C. (2015). Dynamics of cochlear synaptopathy after acoustic overexposure. Journal of the Association for Research in Otolaryngology, 16(2), 205-219.
4. Hodgetts, W. E., Rieger, J. M., & Szarko, R. A. (2007). The effects of listening environment and earphone style on preferred listening levels of normal hearing adults using an MP3 player. Ear and hearing, 28(3), 290-297.
5. Kuo, S. M., Chen, Y. R., Chang, C. Y., & Lai, C. W. (2018). Development and evaluation of light-weight active noise cancellation earphones. Applied Sciences, 8(7), 1178.
6. Harris, W. (2008). How Noise-canceling Headphones Work. How Stuff Works, https://electronics. howstuffworks. com/gadgets/audio-music/noise-canceling-headphone3. htm.
7. Andy G.(2021年1月28日). Are Noise-Canceling Headphones Safe? 擷取自 HEADPHONESTY : https://www.headphonesty.com/2020/09/are-noise-canceling-headphones-safe/
8. Liang, M., Zhao, F., French, D., & Zheng, Y. (2012). Characteristics of noise-canceling headphones to reduce the hearing hazard for MP3 users. The Journal of the Acoustical Society of America, 131(6), 4526-4534.

文 / 粒腺體、亞坦尼斯

近日社群上出現了違法進口中國製口罩，和台灣製口罩的送檢報告，引起了一番「 CNS14775 不是醫療級口罩的標準！」、「為什麼不測阻擋病毒的效率？」的論戰。

BUT 這其中的觀點充滿了迷思，恐怕只會越吵越混亂。那麼，這些爭論中有那些迷思呢？

我們先把結果摘要在這裡：

• 迷思 1：「口罩應該測阻擋病毒的效率，而不是阻擋細菌的效率！？」
• 回應：

1. 臺灣醫用口罩規範 (CNS14774) 中，對所有等級的醫用口罩都不用針對阻擋病毒的效率進行評估。為什麼呢？我們下一點說明。
2. 因為病毒會附著在口水、飛沫上，所以實務上應該要量測阻擋該類型粒子的能力，而非病毒本體；所以口罩其實不需要測阻擋病毒的效率。

• 迷思 2：「CNS14775 不是醫療級口罩的標準，CNS14774 才是？」
• 回應： CNS14774 是醫用口罩標準的總綱，等同於一篇文章的摘要，其中包含實驗方法、細項分類等。而 CNS14775 是其中一項實驗方法。換言之， CNS14774 是評斷醫用口罩的摘要、開場白； CNS14775 是教導廠商如何評斷醫用口罩的實驗方法； CNS14774、CNS14775 都可算是醫用口罩的標準文件。

那到底醫用口罩的規範是什麼？明明也需要阻擋病毒的口罩為何不測病毒阻擋效率呢？除了過濾效率，你知道一片合格的口罩還需要注意哪些事嗎？看到這裡還沒離開相信你是很有耐心的智人，那就聽我們娓娓道來吧！

口罩檢驗怎麼做？

臺灣對於醫用口罩的規範說明文件是什麼？答案是 CNS14774（醫用面（口）罩 Medical face masks），其中提及合格的醫用面（口）罩，須通過：

• 抗合成血液穿透性（阻擋血液噴濺，沾染到口、鼻腔等）
• 細菌過濾效率（阻擋細菌等）
• 次微米粒子防護效率 （阻擋比細菌更小的東西，如氣溶膠等）
• 壓差（測量流體在口罩兩側的流通性；換言之，確保戴了口罩後，還能呼吸）
• 防焰性

當然，檢驗也不能亂做，經濟部標檢局也附了各項檢驗的操作 SOP ，如：細菌過濾效率須遵循 CNS14775 的步驟。

CNS14775 是醫用口罩的實驗方法之一，該文件將說明實驗該如何操作、使用什麼菌株、器材該如何架設等，以確保合格的廠商都用相同的實驗進行評估。

換言之，依台灣的標準 (CNS14774) ，合格的一般醫用面（口）罩，僅要求：

• 細菌過濾效率
• 壓差

若是更高等級的外科手術用（口）罩，還會加上阻擋血液噴濺等要求。

BUT，此時也許你的心中會有個小疑問——怎麼沒有阻擋病毒的評估呢？因為病毒的傳播，是靠口水噴濺的啊！

防細菌，不防病毒？

為什麼口罩的標準中，未撰明須檢測「阻擋病毒」的能力呢？生活場景中，我們臉上的口罩是直接擋住病毒、還是含有病毒的口水？

其實就呼吸道疾病傳染的角度來看：幾乎都是透過帶有病毒的口水飛沫，噴濺到物品或健康人的身上，他們再觸摸口鼻而感染。

換言之，阻擋口水大小的顆粒，是較符合真實世界的需求。而2009年在美國就實際量測人體產生的飛沫顆粒發現，絕大多數的飛沫都大於1微米 (μm)（大於 4μm 佔 46% 、 1~4μm 佔 49% ）[感染控制雜誌，2009]。

而針對現在流行的冠狀病毒瘟疫 (COVID-19) 或過往的流行性感冒，科學界都普遍認可配戴口罩能阻擋口水飛沫的傳播 [Fennelly, K. P., 2020]。

換言之，不論從科學的推論，或是真實感染控制的層面裡，現行口罩的規範（主要針對微米 (μm) 等級的過濾能力）已足以抵禦透過飛沫傳染的疾病（現行的冠狀病毒瘟疫 (COVID-19) 或流行性感冒傳染）；無須強調冠狀病毒的顆粒尺寸來要求口罩的規範。

題外話，倘若要抵禦的是血／體液傳播的傳染病，如：伊波拉出血熱，那麼醫用口罩的規範可能要特別針對血液的防浸透能力了。

口罩只要注意過濾效率就好了嗎？

當然不是。

如果阻擋能力高到連呼吸都有困難，那擋住病毒前，不就悶死了嗎？

所以合格的醫用口罩，不是只看微生物的過濾效率，也要看透氣的能力！所以單就過濾效率來評斷某廠牌的口罩較佳或較差，證據上恐怕不足。

一般而言，阻擋外物的效果越強，口罩兩側的壓力差距越大，口罩的通氣性也越差。如前述圖 (CNS14774) 的敘述中可看到，台灣標檢局對於「壓差」都有規範，其須維持在一定的範圍內，以確保口罩能阻擋外物之餘，使用者仍可正常呼吸。

數字的背後，科學的極限

回顧本次議題在輿論上的爭議，有人看到進口口罩的過濾率比國產口罩高，而認為更應該要買進口口罩；有人看到進口口罩的細菌過濾率較高，而質疑應該要檢驗病毒而非細菌。

經過上述研究與法規的整理回顧，我們認為這次送檢的兩份口罩，確實因進口口罩的過濾率較高，有可能帶來更好的防護效果，但兩則口罩的檢驗結果均符合我國國家標準CNS的要求，足以達到醫用口罩必須有的防護效果。

儘管如此，在此例中網友自發性的送檢口罩，仍須留意取樣偏差的問題。在工業製程上，生產線的可靠度，往往就是取決於良率高低與品質是否一致，若要判斷產線優劣，應基於具統計意義的隨機抽樣調查。

因此縱然網友送檢的口罩有過濾率的高下之分，基於單一個案的檢驗結果的證據力，也遠不足以能推估到整體國家或公司生產口罩品質的優劣，而認定進口口罩的品質較好而值得購買。

然而網友自行送檢的結果，也並非毫不可取而無法採信。許多促成社會變遷的「公民科學」發展，常始於少數熱心公民自發性地發起科學研究、量測環境數值、自費檢驗有興趣的物品。

如美國1970年代起，民眾自發量測水質、送檢兒童玩具成分，而促成了美國環保署與食藥署的法規更迭與管制精進。若願意正面看待網友的送檢結果，這也是可以是個優化「口罩國家隊」的契機，畢竟「國家隊」的對手是病毒，舞台是世界。

當然，無論品質優劣，無論商業或科學，誠信是做人的基本而已。

1. 感染控制雜誌編輯部 (2009)。在高風險單位配戴外科口罩以控制流感病毒的傳播。感染控制雜誌 ； 19卷4期， P261 – 263
2. 賴全裕。外科手術面罩相關標準與效能要求。
3. 國家標準 (CNS) 網路服務系統
4. ASTM F2101-19, Standard Test Method for Evaluating the Bacterial Filtration Efficiency (BFE) of Medical Face Mask Materials, Using a Biological Aerosol of Staphylococcus aureus, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2019, www.astm.org
5. Leung, N.H.L., Chu, D.K.W., Shiu, E.Y.C. et al. Respiratory virus shedding in exhaled breath and efficacy of face masks. Nat Med 26, 676–680 (2020).
6. Jayaweera, M., Perera, H., Gunawardana, B., & Manatunge, J. (2020). Transmission of COVID-19 virus by droplets and aerosols: A critical review on the unresolved dichotomy. Environmental research, 188, 109819.
7. Fennelly, K. P. (2020). Particle sizes of infectious aerosols: implications for infection control. The Lancet Respiratory Medicine.