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室內防曬需要做嗎?紫外線探測儀實測大解密!

MedPartner_96
・2018/07/23 ・1853字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 462 ・五年級

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一定多少有人告訴過你「室內也要防曬哦!」這件事情,但你有沒有曾經懷疑過室內到底有沒有紫外線的存在?但是因為紫外線屬於不可見光,所以我們根本就不可能利用肉眼來判斷紫外線的強弱。

不過我們這次用紫外線探測儀探測,這個儀器可以測定波長介於 290nm 到 390nm 的紫外線強度,也就是包含了大部分的 UVA 以及 UVB 光線,至於什麼是 UVA、UVB,可以看這篇文章說明。

今天我們就用實測結果告訴大家「究竟室內防曬需不需要做?」

晴天 vs 多雲,樹蔭 vs 涼亭下──室外實測紫外線強度

實測室外紫外線強度
室內室外紫外線強度實測結果

MedPartner 團隊實際到台北市二二八公園實測紫外線指數。晴時多雲的天氣測出來是 1300 多;室內涼亭內是 230-240;在樹蔭底下的數值是 20-30(此時儀器模式在 High 的位置,實際數字是 200 多)。在西門町我們一樣進行紫外線的探測,騎樓內只有 20-40;戶外的紫外線數值為 2760。

我們經過戶外晴天和多雲,以及樹蔭、涼亭下的測試,得到一組參考的數據。在晴天時紫外線強度高達 1000-3000 微瓦每平方公分,相當於紫外線等級的中量至危險等級,而多雲時約為 100-1000 微瓦每平方公分,相當於低量至中量等級。

那麼重點來了,室內的人造光源呢?

究竟室內防曬需要做嗎?室內實測紫外線強度

實測室內紫外線強度
實測車內紫外線強度

生活中的光源有千百種,一般最容易接觸的是家裡的日光燈、桌燈、商店為產品打光增添賣相的白、黃光燈。生活中的光源已有很大的比例被不會輻射紫外線的可見光 LED 燈所取代,即使是過去展場常使用的高功率鹵素燈,如今也更換成相對沒有疑慮的 LED 光源,以致於紫外線微弱地讓機器無法讀取而顯示 0。大家常用的微波爐中的微波屬於光譜中能量低、波長長的電磁波,不用擔心會輻射紫外線。在車內,即使陽光普照,但車窗上有貼上隔熱紙的狀況下數值也一樣為 0。

不過這麼說來,已經可以斷定室內不需要擔心紫外線了嗎?其實還是有需要注意的地方,例如說坐在窗邊卻沒有窗簾的隔擋,指數就會攀升上來,而長時間的照射下仍是會曬黑曬紅。

室內室外紫外線強度實測結果

陽光才是最大的敵人──室外防曬充足遠比室內防曬重要

經過測試,大部分生活中的人造光源都不會輻射紫外線(或輻射出很微量的紫外線),即使是含有紫外光的鹵素燈和日光燈,也僅僅只有在非常貼近燈泡的時候,才能測得到比起自然光微弱地多的數值。如果還是擔心的話,和燈泡稍微保持個距離,30 公分就已經能達到顯著的效果。

測試後發現,除非你因為特別需求,必須「長時間、短距離」地曝曬在「特定光源」下,否則你是很難在室內的人造光源下曬黑的。

唯一需要注意的仍是陽光,如果你的學習或工作環境非常靠近窗邊,那你就需要做好防曬,尤其是長波的 UVA 可以輕易地穿透玻璃到達你的皮膚;常把車窗打開放任陽光照射臉部也會造成傷害。

在室內的防曬就好比穿著厚重的防彈衣,生活在戰場以外的地方。你說戰場外會不會有危險,例如說被流彈打到、被抓狂的路人偷襲等,當然機率不可能是零,但是很低。那這時你會付出在家裡也穿著防彈衣的成本,還是乾脆就承擔這個很低的風險?仍是由你選擇。

與其去擔心室內的光源,不如先檢視自己在戶外所做的防曬足不足夠,那才是首要之務!

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  • 本文轉載自MedPartner 美的好朋友,原文為《室內防曬需要做嗎?醫師實測大解密!》,歡迎喜歡這篇文章的朋友訂閱支持 MedPartner 喔!
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MedPartner_96
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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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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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「紫外光燈」為何可以消毒?又要注意哪些事項?
Aaron H._96
・2021/07/08 ・2094字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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紫外光燈是應用非常廣的環境消毒工具,廣泛應用在手術室、圖書館、游泳池等公共場所,由於疫情的關係,又再次受到注意。但紫外光燈真的適用於家中進行消毒嗎?使用上又有什麼需要注意的地方呢?

紫外光是一種波長短、能量密度高的不可見光。圖/NASA

紫外光有分三種:UVA、UVB、UVC

紫外光可以依照波長分為三大類:分別是 UVA(波長介於320~400nm)、UVB(波長介於 280~320nm)以及 UVC(波長介於100~280nm)。

其中 UVA 的穿透力最強,抵達地球的陽光中,就有許多 UVA;UVA 可穿透大氣層、車窗、玻璃進入室內及車內,甚至抵達皮膚下的真皮層,使之生成黑色素、曬黑皮膚。

陽光中帶有大量的 UVA,能曬黑我們的皮膚。圖/envato elements

同時,UVA 可再細分為 UVA-2(320~340nm)與 UVA-1(340~400nm)。UVA-1 穿透力最強,即使在非夏季、比較感受不到「熱」的時候,UVA-1 仍然存在;此時如果長時間照射太陽或是坐在靠玻璃帷幕的辦公室,一樣有可能會造成皮膚的傷害。 UVA-1也會用在礦石鑑定、舞台裝飾、驗鈔或是吸引昆蟲時使用。

紫外光照射下的礦石。圖/Hannes Grobe/AWI, wiki

透過陽光抵達地球的,還有UVB,只不過日光中多數的 UVB(波長介於 280~320nm),在前往地球的途中會被臭氧層吸收,只有約 2% 的 UVB 能到達地表。UVB 的能量非常高,能促進「體內礦物質代謝」和「形成維生素D」,但長期或過量照射除了會曬黑皮膚之外,甚至可能灼傷皮膚。

生活中,UVB 一般用於植物生長燈,調節植物的生長。

UVB 燈一般用來調節植物生長速度。圖/envato elements

最後,UVC 是波長最短,因此能量也最密集的紫外光。多數紫外光滅菌燈就是利用 UVC 波長。UVC 能夠破壞細菌、病毒等病原體中遺傳物質(DNA/RNA)的化學鍵,讓病原體因為無法正常製造蛋白質,而立即死亡或喪失繁殖能力,達到消毒效果。目前 UVC 已被證實能夠消滅細菌、病毒、黴菌等常見病原。

UVC 能消滅細菌、病毒、黴菌的常見病原。圖/wiki

但紫外光燈也不是開著就能夠有效消毒,而是要根據不同的微生物,設定不同的照射劑量。

紫外線如何「有效」殺菌?

紫外線的殺菌量劑單位是 J/m2 ,一般來說,強度高但照射時間短,與強度低但照射時間長的效果相同。

不過,考量到微生物自我修復的機制,如果紫外線照射強度低於 40μW / cm2 ,就算持續延長照射時間,也無法有效消毒;所以待消毒的物體表面照射的強度必須大於 70μW / cm2 以上,並且離紫外光燈一定距離內,才能達到9成以上的殺菌力。

另外,UVC 的穿透力很差,在許多狀況下,UVC 都可能無法有效殺菌。

UVC 遇到葡萄酒,穿透力只剩 0.5-2.5mm。圖/envato elements

例如含有雜質的液體(例如葡萄酒或牛奶),UVC 穿透的深度大約只有 0.5 – 2.5 mm,而大部分的透明玻璃、塑膠甚至是厚紙箱,都能輕易阻擋 UVC,所以遇到過大、過厚的包裝,就無法用 UVC 有效對內容物進行殺菌。

紫外光具的殺菌力也容易受到灰塵、油漬的影響穿透力;相反地,對沒有照射到紫外光的家具背面與死角、衣物內面等,不但沒有殺菌效果,甚至還可能會加速家具、染料、藝術品、牆面表面褪色。

沒有照射到紫外光的家具背面與死角,可能會加速褪色。圖/envato elements

雖然多數的商用紫外光燈具,都會搭配藍紫色的光,讓我們可以看見它的照射範圍,但由於最主要的紫外光是不可見光,所以不應該完全依賴肉眼所見;而長時間例行使用的設備,每三到六個月,也應定期檢查燈管的照射強度。

用紫外光殺菌,也要小心別傷到自己!

雖然使用紫外光消毒看起來非常方便,不過既然紫外光對各種病原體都有殺傷力,對人體的傷害也不容小覷。

紫外光燈對人體也可能帶來傷害!圖/Chetvorno, wiki

最常見的,就是因為直視紫光燈管,導致眼睛出現「強光性角結膜炎」​;長期照射紫外光,也可能會造成皮膚灼傷、皮膚癌、黑色素瘤等傷害。此外,2011 年 4 月 13 日,世界衛生組織也已經將所有類別的紫外光輻射歸類為「一級致癌物質」。

如果真的想用紫外光燈消毒環境時,建議使用能夠設定時間啟動的固定式設備,等人離開環境了之後,再開始進行消毒,並保持空間通風,才是正確的使用方式。

參考文獻

  1. UV Lights and Lamps: Ultraviolet-C Radiation, Disinfection, and Coronavirus
  2. Ultraviolet (UV) Radiation

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讓地球大氣層充滿氧氣的星球改造神器:藍綠菌──《藻的秘密》
臉譜出版_96
・2020/01/14 ・3382字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 524 ・七年級

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  • 作者/茹絲.卡辛吉;譯者/鄧子衿

想回到 37 億年前,你可能需要先準備好「氧氣裝備」!

想像你自己來到三十七億年前的地球,在地球從宇宙塵埃聚集成行星之後,已經過了約七億五千萬年。

你站在一座岩石火山島上,往四面八方望去,只見富含鐵質的綠色海水延伸到地平線那端。你所在的這座島嶼上沒有植物,也沒有可供植物生長的土壤。因為土壤中含有植物被分解之後產生的有機成分,然而在三十億年前,地球上還沒有植物。

戴上裝備,出發!圖/pixabay

你可能要像是水肺潛水者那樣攜帶氧氣裝備,因為那個時候的地球上沒有氧氣。事實上,你周圍的大氣是由一氧化碳、二氧化碳和甲烷混合而成,其中可能還有氫氣、氮氣和二氧化硫,或許會致人於死,不過至少溫度是宜人的。

雖然當時太陽的亮度只有現在的七成,但是有二氧化碳和甲烷為地球表面保溫。當時地球自轉的速度是現在的兩倍,所以日出之後六小時就日落,這可能會讓你驚慌失措。

那時候月球和地球的距離是現在的十分之一,讓月球看起來有十倍大,在天空中非常明亮。由於距離地球很近,月球造成的重力效應也很強,海面漲落潮差超過數百呎。你或許可以看到月球上的隕石坑,不過可能得看日子。

當時地球上的火山活動比現在活躍,經常會噴出火山灰和硫酸到大氣中。在清晨與落日時分,天空會呈現黃色和橘紅色。

37 億年前的地球沒有臭氧層,那還有生命存在嗎?

當時地球上的海水量是現在的兩倍,但是水分子一個個消失了,因為大氣中沒有氧氣,也就沒有臭氧層。

曾經有水的金星,現在乾燥無比。圖/wikimedia

在沒有臭氧層的狀況下,來自太陽的大批紫外線能毫不受阻攔地轟炸水,讓水分子分解成氫和氧。比較輕的氫原子很快地逸散到太空中,氧原子則馬上和水中的礦物質結合。在沒有臭氧層的狀況下,地球會朝著毫無生機的狀況進展。金星的命運便是如此,曾經有水的金星,現在乾燥無比。

不過這時候的地球有海洋,海洋中棲息著單細胞細菌,以及類似細菌的單細胞生物—古菌(archaea)。這些微生物和其他所有生物一樣,都需要能量才能運作,以及製造更多細胞的組成成分,以便分裂複製。

它們的細胞壁堅硬,因此不可能經由掠食其他同類來得到能量。不過它們可以把細胞壁外的硫化氫吸收到細胞內,經由化學反應讓硫化氫的電子釋放出來,再利用這些電子合成暫時儲存能量的分子 ATP(三磷酸腺苷)。細胞利用 ATP 和溶解在水中的二氧化碳合成有機化合物,包括生長和生殖所需要的胺基酸、蛋白質、脂質和醣類。

現在地球上依然有許多這類化學自營生物(chemoautotroph),它們生活在海底熱泉,或是黃石國家公園充滿硫的熱泉等這些極端的環境中。但是差不多在你拜訪古代地球的時候(或是前後一兩億年),一種新的細菌在太陽下演化出來了。

黃石國家公園中的大稜鏡溫泉,有些藻類會生長在這樣極端的環境中。圖/wikimedia

這種細菌漂浮在海面下附近,因為含有葉綠素和其他色素而呈現藍綠色。這些色素能吸收含有太陽能量的光子。藍綠菌用這些能量把水分解成氫和氧,產生電子,製造 ATP。然後它們就和化學自營生物一樣,利用 ATP 合成有機化合物,這個過程稱為光合作用。藍綠菌把氧氣當成廢棄物排出, 因此這過程稱為產氧型光合作用(oxygenic photosynthesis)。這是非常複雜的過程,就連今日的科學家依然還沒有解開這個機制的細節。

藍綠菌具備的功能讓它們繁榮昌盛。古菌和其他細菌只是到處飄盪,企盼能遇到它們各自喜愛的化學食物,但是這種新出現的生物並不是分解水中偶然才能遇到的成分,而是分解無所不在的水分子。藍綠菌只要在有陽光的狀況下就能進食,因此繁殖的速度非常快,而且持續產出氧氣。(在二十億年中)這些氧氣飄到大氣中,形成具有保護作用的臭氧層,讓我們的藍色行星免於籠罩於沉沉死氣之中。1

藍綠菌和閃電竟然也有共通之處?!

如果這還不夠厲害,有些藍綠菌種類還有比舞動它們的藍綠色身段更厲害的技術。

地球上的生物需要氮,DNA、ATP、蛋白質和其他生物所必須的化合物中都含有氮原子。地球大氣中一直有很多氮氣,但是氮氣(N2)中的氮原子彼此結合得很緊密,生物無法直接運用。而閃電的電壓高達一億伏特,這等或是更高的能量能夠打破氮氣分子,讓個別的氮原子和氫或氧結合,形成氨、銨鹽(ammonium)或硝酸鹽等把氮固定起來的分子。

閃電可以固氮,但是如果生命只能依靠閃電,就永遠無法登上陸地了。圖/pixabay

但是棘手的地方在於閃電雖然壯觀,卻無法大量產生這類分子。如果生命只能依靠閃電,就永遠無法登上陸地。正當此時,藍綠菌登場了。它們能做到和閃電一模一樣的事,只不過是在微生物的尺度下。

藍綠菌成為地球上主要的固氮生物(diazotroph)。幸好藍綠菌樂於分享,它所固定下來的氮有一半會排入水中,可以被細菌和古菌吸收。如果沒有具備固氮能力的藍綠菌,海洋中的生物形式將會非常簡單,而且數量也不多,只因固定下來的氮不足。

有創意的藍綠菌,讓自己在固氮時,不被氧氣擊倒

不論在過去或現代,藍綠菌固氮都相當不容易。首先它們要能夠製造固氮酶(nitrogenase),這種酵素含有鐵和鉬,能催化固氮反應。除此之外,它們還要防範一個由自己製造的問題:氧氣。

這個問題是這樣的:氧原子的最外層有六個電子,因此它還要再抓住兩個電子,才能讓最外層有八個電子,形成穩定的狀態。早期的海水溶滿了鐵,而鐵原子在最外層有兩個電子,所以你可以想見會發生什麼事──藍綠菌拋棄的氧很快就會抓住鐵,如此一來,藍綠菌就沒有能用來製造固氮酶的鐵原子了。

藍綠菌得要有創意才行。有些藍綠菌在固氮的時候停止光合作用(這樣就不會釋放氧氣了),有些藍綠菌只在晚上不進行光合作用時行固氮作用(但如果沒有陽光照射就會發生混亂)。有些則和同種的其他個體合作,細胞彼此連接成細微的絲狀結構,就像是一串珠鍊。約有十分之一的珠子會停止光合作用,並且讓細胞壁變得更厚,以阻擋氧氣進入。這些特殊的細胞稱為異型細胞(heterocyst),專門固氮,會把含氮分子分享給左右細胞,換來糖類以維持生存。現在能固氮的藍綠菌依然採用這些方法。

藍綠菌要讓自己繁榮昌盛,真的不容易!

藍綠菌要散播到全世界,不只必須解決固氮的問題。它們還面臨兩難的困境:它們需要靠近海洋表面,但是又要避免紫外線破壞 DNA。

為此它們演化出一層細胞外的多醣類(由糖分子連接而的長鏈),稱為黏質(mucilage),它可能是世界上最早的防曬成分,也是它讓藍綠菌具有那典型的黏滑表面。最後,所有的藍綠菌都因為有黏質而變得黏黏滑滑。

總加起來,藍綠菌確實具有各種讓它自己繁榮昌盛的能力。大部分的藍綠菌每七到十二小時可以複製一次,換算下來,一平方呎的藍綠菌可以在兩天之內覆滿一間小辦公室的地板。有些種類的藍綠菌每兩個小時便複製一次,於是同樣的大小在兩天之內就可以蓋滿六座足球場。

不論是哪一種,最早的藍綠菌在數億年中複製的幅度,遠遠超過我們的想像。這段其間,它們也演化出許多不同大小和形狀的種類:球狀、卵狀、桿狀、螺旋狀或絲狀(數量最多的是圓形原綠球藻〔Prochlorococcus〕,它們在 1986 年才被發現,也是最小的藍綠菌,一茶匙的海水有四十萬個原綠球藻)。

藍綠菌如果漂浮在水面上,並且經由黏質黏在一起,就會形成綠色的團塊。這些團塊會吸收當時在水中漂蕩的各種成分,包括碳酸鈣和碳酸鎂之類的礦物質,以及其他死亡的微生物而變得愈來愈稠密。自始至終,這些活生生的藍綠菌能夠藉由黏質滑動,往有陽光的海面移動,並持續增殖。

註解:

  1. 最早進行光合作用的生物並不會造氧氣,它們以紫色的色素吸收近紅外線,從含硫化合物中取得電子,把細小的純硫顆粒當成廢棄物排出。它們沒有如同近親藍綠菌那般昌盛,但是依然能夠在現在無氧的水中續存。

——本文摘自泛科學 2020 年 1 月選書《藻的祕密:誰讓氧氣出現?誰在海邊下毒?誰緩解了飢荒?從生物學、飲食文化、新興工業到環保議題,揭開藻類對人類的影響、傷害與拯救》,2019 年 12 月,臉譜出版

 

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