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胃潰瘍、胃食道逆流,傻傻分不清楚?醫師圖文解說胃潰瘍讓你懂!

MedPartner_96
・2019/02/13 ・4957字 ・閱讀時間約 10 分鐘 ・SR值 573 ・九年級

胃潰瘍是大家一定聽過的常見疾病,有些人會把胃食道逆流跟胃潰瘍混為一談,但實際上胃潰瘍指的是胃的粘膜發生潰瘍,但胃食道逆流則是胃液往食道的方向逆流造成刺激或發炎,是完全不同的兩種疾病。

胃潰瘍最常發生的情境是在飽食一餐後,就突然發生腹痛,嚴重一點的人甚至會難過地在地上打滾。據研究統計7,胃潰瘍在歐洲的盛行率只有 2%,而在台灣,單單無症狀的胃潰瘍的盛行率就高達 4.7% ,足足是歐洲的兩倍有餘!以全國人口數來換算的話,應該有近 100 萬人可能患有胃潰瘍12

腹痛難耐,非一日之饞。胃潰瘍是慢慢發生的,往往在你沒注意的狀況下,胃粘膜已經默默受傷了。大家可能都在各大媒體聽說各種胃潰瘍的緩解偏方,例如喝苦茶油可以改善胃潰瘍?也有不少資訊提到胃潰瘍可能導致癌症。胃潰瘍到底要如何預防與治療?得了胃潰瘍,真的轉變成胃癌的機率很高嗎?今天團隊醫師將會整理文獻,帶你清楚了解胃潰瘍,揭開這個疾病不為人知的一面。

胃潰瘍是慢慢發生的,往往在你沒注意的狀況下,胃粘膜已經默默受傷了。圖/pixabay

胃潰瘍的原因是什麼?除了藥物,更多是幽門螺旋桿菌!

胃潰瘍的原因是什麼呢?首先我們要了解胃部消化運作的過程。當食物經咀嚼後吞入胃裡,胃部的壁細胞會分泌胃酸,胃酸會與食物混合,形成酸性的內容物。在酸性的狀況下,有利於胃部分泌的蛋白酶消化含有蛋白質的食物,之後這些被消化到一半的食糜會再流入十二指腸,在腸道進行下一步的消化。除了幫助消化外,胃部的強酸也可以幫助殺菌,因此強酸的環境,對胃部的正常運作來說,其實是非常必要的。

但在這麼強酸的環境下,又加上消化蛋白質用的酵素,腸胃道的黏膜細胞是如何不被酸度近似鹽酸的胃部內容物所侵蝕呢?胃的內部有一層黏膜細胞,黏膜細胞間的柵欄狀的結構能防止胃酸破壞胃部。這些粘膜細胞持續會被耗損,但還好正常的狀況下,胃部黏膜層有豐富的血液供應,產生新的粘膜細胞,替補被胃酸侵蝕老舊細胞。

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食物進入胃的程序

胃潰瘍指的就是胃酸長期侵犯胃部黏膜細胞,侵犯程度超過了粘膜層能自我修補的能力,因此在破損的區域會產生發炎、纖維化等狀況,胃部結構也會因此逐漸變薄,更嚴重的時候,可能導致胃出血,甚至是整個胃穿孔的問題。

強酸造成潰瘍的情形,不只會發生在胃部。在連接胃部的十二指腸,也可能被強酸所破壞,造成十二指腸潰瘍。醫師習慣將胃潰瘍及十二指腸潰瘍兩者合併稱為消化性潰瘍 (peptic ulcer disease)。

胃潰瘍的發生是有時序性的,並非一天就造成。胃潰瘍病變過程主要可分為:

  1. 胃酸侵蝕增強或胃液分泌過多
  2. 黏膜細胞無法正常修復
  3. 黏膜細胞間柵欄崩解

了解上述三大病變過程後,其實說穿了,造成胃潰瘍(或十二指腸潰瘍)的罪魁禍首,最常見的就是幽門螺旋桿菌感染,以及藥物過度或不當使用(以非類固醇消炎藥物為主)。

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幽門螺旋桿菌感染

造成胃潰瘍(或十二指腸潰瘍)的罪魁禍首,最常見的就是幽門螺旋桿菌感染。圖/pixabay

此細菌會讓感染處發生過強的免疫反應,以及胃酸分泌量上升,也會破壞黏膜細胞柵欄結構,最後產生胃潰瘍病變。長期的胃部發炎,可能導致胃部萎縮或者是不該出現在胃部的腸道組織增生。這些不正常的變化,可能會提高罹患胃癌的機率。

在 1983 年首次發現幽門螺旋桿菌 (Helicobacter pylori) 能引發胃潰瘍之前,醫界當時完全不認為這個疾病跟感染有關,甚至很多人覺得細菌根本不可能活在這麼酸的環境下。但後來發現,幽門螺旋桿菌其實可以附著在消化道黏膜層上,透過分解尿素來產生氨,進而中和胃酸。感染的過程中,會導致胃粘膜組織的病變,長期可能導致癌症,因此早在 1994 年,世界衛生組織就把幽門螺旋桿菌列為一級致癌物質。此外,在 2005 年新英格蘭醫學期刊中有一研究經過近 10 年的追蹤,發現 297 位胃潰瘍患者當中,有 10 位後來罹患了胃癌。因此胃潰瘍是導致胃癌的重要危險因子之一,證據是很明確的10

幽門螺旋桿菌的檢驗及治療方式逐年進步,不過目前尚未找出確切的感染原因,據研究推測,細菌可能是通過糞口或人傳人的途徑感染。許多人會把胃潰瘍認為是吃太多止痛藥或飲食習慣不好所造成,但實際上和過度使用消炎藥的族群相比,幽門螺旋桿菌所導致的胃潰瘍其實更常見。

非類固醇消炎藥物的過度或不當使用

非類固醇消炎藥物 (nonsteroid anti-inflammatory drugs 簡稱 NSAID 藥物) 為常用的消炎止痛藥物。其中阿斯匹靈 (aspirin) 可以抑制血液凝集,可以降低血栓的產生,因此也常被用來預防心肌梗塞或腦中風的再次發作。有人可能會認為,這些藥物的止痛效果,不正好可以緩解胃潰瘍造成的疼痛嗎?這想法與其藥理機轉有很大的出入哦!實際上, NSAID 藥物主要抑制環氧化酶 (cyclooxygenase COX ) 的催化作用,此作用可達到消炎止痛、抗血栓等效果。另外服用 NSAID 藥物會造成前列腺素分泌降低,以致消化道無法正常修復黏膜層細胞,引發胃潰瘍病變。

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造成胃潰瘍病變的三大主要原因

看到這裡,你應該已經了解到為什麼胃潰瘍這種常見的疾病能衍生出那麼嚴重的後果。但胃潰瘍到底會出現什麼症狀呢?

胃潰瘍會有哪些症狀?該如何自我緩解?

大多數人認為胃潰瘍會立即引發各種不適症狀。事實上,近 7 成患者是沒有明顯症狀的3。因此,老年人及常用 NSAID 藥物者需要時刻留意自己的腸胃狀況。胃潰瘍的症狀大多以腸胃症狀為主,這包括了:

[上腹疼痛]

胸骨底端及橫隔膜所在位置發生疼痛,且疼痛感有可能會轉移到後背。上腹痛的發作會和吃飯時機有關,例如胃潰瘍常在吃飯時會產生上腹痛,這與食物進入胃中刺激胃酸分泌有關。而十二指腸潰瘍常在飯後 2 至 5 小時或夜間發作,原因是十二指腸內用來中和胃酸的鹼性溶液量變少了、且在晚上 11 點至半夜 2 點是胃酸分泌的高峰期。

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[腹脹感]

長期十二指腸潰瘍所導致腸道萎縮,讓胃排空變慢。於是食物無法順利流入腸道,產生腹脹感。這也影響了食慾,可能出現營養攝取不足的問題。

胃潰瘍容易造成腹部的疼痛與不適。圖/pixabay

[噁心嘔吐]

原因同樣是食物無法順利從胃裡流入十二指腸,超過胃部所能負擔的容量,食物較易逆流回口腔。噁心嘔吐症狀通常會在飯後數小時發生。

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[火燒心]

由於胃潰瘍患者缺乏抑制胃酸分泌的激素,胃酸分泌量隨之上升,增加胃酸逆流食道的機率。胸口會有灼熱感,為火燒心症狀。雖然容易與胃食道逆流症狀搞混,但相較於其他胃潰瘍症狀,火燒心所佔比例是較低的11

了解胃潰瘍的各種症狀表現之後,接下來我們要介紹在日常生活中能採取什麼樣的方式來緩解胃潰瘍造成的不適。

胃潰瘍如何在日常生活中做到緩解?

胃潰瘍會長期困擾患者的生活,但透過調整日常生活習慣及營養攝取方式,不僅能緩解胃潰瘍症狀,也能降低胃癌發生的風險:

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  1. 調整飲食習慣:選擇全麥穀糧,配合富含維生素 A 及 C 的蔬菜水果來緩和受傷的腸胃。
  2. 避免飲用乳製品:雖然喝牛奶可以暫時緩解胃潰瘍症狀,但喝了之後又會增進胃酸分泌,加劇腹痛症狀。
  3. 遠離菸酒:抽菸及酒精會刺激腸胃道黏膜層,容易出現發炎反應。此外,抽菸會提高胃酸分泌量,讓胃潰瘍病情每況愈下。
  4. 飯後別躺平:飯後 2 至 3 小時請勿躺下,除了能降低胃食道逆流機率,也可以讓食物順利流入腸道消化。
  5. 減輕壓力:壓力的積累會惡化胃潰瘍的病情。故以運動、與朋友聊天或寫日記自行鼓勵來緩解壓力。

胃潰瘍緩解

有些網路上的資訊提到,苦茶油可以顧胃,對改善胃潰瘍有幫助。依據目前的證據,在小規模的動物實驗中,有發現苦茶油可以改善因為過度使用非類固醇類消炎藥所造成的胃粘膜損傷,但目前沒有進一步的人體實驗證實。苦茶油確實是種不錯的油,大家可以適度攝取,但不要過度期待用它可以用「治癒」胃潰瘍啊!

胃潰瘍何時必須就醫?有什麼治療方式?

輕微的胃潰瘍,在經過醫師診斷後,可以透過藥物治療或日常生活習慣的改善,來緩解症狀。但如果出現下列胃潰瘍的嚴重症狀,就需要立即就醫檢查:

  1. 吐出血(血塊)或排出黑色瀝青狀的糞便:胃潰瘍有一定的機率出現消化道流血的病變,病患會吐出血(血塊)或排出黑色瀝青狀的糞便。這種糞便常常黑到發亮,並且帶有腥味。
  2. 貧血症狀:消化道出血可能產生臉色蒼白、倦怠、頭暈等貧血症狀。醫師會藉由血液生化檢驗及血液抹片檢查,判斷出是否為消化道出血、缺鐵,還是造血系統出現問題所導致的。
  3. 急劇腹痛:若突然出現難以忍受的腹痛,症狀持續時間變長,疼痛會轉移到腰椎,且無法更換姿勢來加以緩解的話,這可能是消化道穿孔所帶來的症狀。若不及時處理,可能會引發嚴重的腹膜炎。
  4. 反覆嘔吐:多次嘔吐除了減少營養的攝取,還會讓身體缺水及電解質失衡。故立即就醫以回復正常進食能力是必要之舉。
  5. 體重不明原因減輕:醫師會透過病史詢問及各項檢查來評估病人營養狀況,推測是否因為胃潰瘍影響進食能力,並排除胃癌或其他癌症的可能性。

在治療胃潰瘍(或十二指腸潰瘍)之前,醫師首先會幫你診斷到底你是什麼原因導致了胃潰瘍。會根據致病的原因對症下藥。如果是幽門螺旋桿菌導致的胃潰瘍,就會使用抗生素治療。如果是 NSAID 類藥物導致的胃潰瘍,就會使用抑制胃酸分泌的藥物治療。以下我們做個簡單介紹:

  • 抗生素:抗生素是透過殺死細菌,以及抑制細菌分裂繁殖,來達到治療效果。醫師通常會同時開立兩種甚至是三種的抗生素,以求一次根除幽門螺旋桿菌的感染。在治療過程中經常會搭配氫離子幫浦抑制劑 (proton pump inhibitor, PPI ),可達到抑制胃酸的效果。
  • 氫離子幫浦抑制劑:氫離子幫浦抑制劑(簡稱 PPI 藥物)能抑制胃部壁細胞分泌胃酸。對於因非類固醇消炎藥物所導致的胃潰瘍,醫師會選擇 PPI 藥物治療,治療時間至少 8 週。若是遇到無法替換藥物的情況下,通常需要服用 PPI 藥物來預防胃潰瘍4

胃潰瘍長期沒控制好的話,可能會導致胃出血、胃穿孔、或是胃無法排空食物等嚴重的病發症。對於胃出血的治療,醫師會利用內視鏡探入患者胃中,並在胃潰瘍患處加以止血。若是已經發生胃穿孔,就需要緊急手術治療。若是發生胃無法排空食物的併發症,醫師會安排外科手術,來解決無法排空食物的問題。

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胃潰瘍影響了許多民眾的健康,且帶來許多生活上的不便。看完這篇文章之後,相信大家對於胃潰瘍都有更完整的了解。我們要提醒患者,別忘了除了避免濫用藥物以外,還要時時留意自己的飲食狀況、保持身心愉快、遠離菸酒,不要再讓胃默默受傷。!

參考資料

  1. Medscape: Peptic ulcer disease
  2. Mayo clinic: Peptic ulcer
  3. Uptodate: Peptic ulcer disease: Clinical manifestations and diagnosis
  4. Uptodate: Peptic ulcer disease: Management
  5. Uptodate: Surgical management of peptic ulcer disease
  6. Uptodate: Treatment regimens for Helicobacter pylori
  7. Uptodate: Epidemiology and etiology of peptic ulcer disease
  8. Uptodate: Bacteriology and epidemiology of Helicobacter pylori infection
  9. Uptodate: NSAIDs (including aspirin): Pathogenesis of gastroduodenal toxicity
  10. Naomi Uemura, M.D., Shiro Okamoto et al. Helicobacter pylori Infection and the Development of Gastric Cancer. N Engl J Med 2001; 345:784-789. DOI: 10.1056/NEJMoa001999
  11. Barkun A1, Leontiadis G. Systematic review of the symptom burden, quality of life impairment and costs associated with peptic ulcer disease. Am J Med. 2010 Apr;123(4):358-66.e2. doi: 10.1016/j.amjmed.2009.09.031.
  12. Fu-Wei Wang, Ming-Shium Tu et al. Prevalence and risk factors of asymptomatic peptic ulcer disease in Taiwan. World J Gastroenterol. 2011 Mar 7; 17(9): 1199–1203.Published online 2011 Mar 7. doi:  10.3748/wjg.v17.i9.1199

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揭密突破製程極限的關鍵技術——原子層沉積
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/08/30 ・3409字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文由 ASM 委託,泛科學企劃執行。 

以人類現在的科技,我們能精準打造出每一面牆只有原子厚度的房子嗎?在半導體的世界,我們做到了!

如果將半導體製程比喻為蓋房子,「薄膜製程」就像是在晶片上堆砌層層疊疊的磚塊,透過「微影製程」映照出房間布局 — 也就是電路,再經過蝕刻步驟雕出一格格的房間 — 電晶體,最終形成我們熟悉的晶片。為了打造出效能更強大的晶片,我們必須在晶片這棟「房子」大小不變的情況下,塞進更多如同「房間」的電晶體。

因此,半導體產業內的各家大廠不斷拿出壓箱寶,一下發展環繞式閘極、3D封裝等新設計。一下引入極紫外曝光機,來刻出更微小的電路。但別忘記,要做出這些複雜的設計,你都要先有好的基底,也就是要先能在晶圓上沉積出一層層只有數層原子厚度的材料。

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現在,這道薄膜製程成了電晶體微縮的一大關鍵。原子是物質組成的基本單位,直徑約0.1奈米,等於一根頭髮一百萬分之一的寬度。我們該怎麼精準地做出最薄只有原子厚度,而且還要長得非常均勻的薄膜,例如說3奈米就必須是3奈米,不能多也不能少?

這唯一的方法就是原子層沉積技術(ALD,Atomic Layer Deposition)。

蓋房子的第一步是什麼?沒錯,就是畫設計圖。只不過,在半導體的世界裡,我們不需要大興土木,就能將複雜的電路設計圖直接印到晶圓沉積的材料上,形成錯綜複雜的電路 — 這就是晶片製造的最重要的一環「微影製程」。

首先,工程師會在晶圓上製造二氧化矽或氮化矽絕緣層,進行第一次沉積,放上我們想要的材料。接著,為了在這層材料上雕出我們想要的電路圖案,會再塗上光阻劑,並且透過「曝光」,讓光阻劑只留下我們要的圖案。一次的循環完成後,就會換個材料,重複沉積、曝光、蝕刻的流程,這就像蓋房子一樣,由下而上,蓋出每個樓層,最後建成摩天大樓。

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薄膜沉積是關鍵第一步,基底的品質決定晶片的穩定性。但你知道嗎?不只是堆砌磚塊有很多種方式,薄膜沉積也有多樣化的選擇!在「薄膜製程」中,材料學家開發了許多種選擇來處理這項任務。薄膜製程大致可分為物理和化學兩類,物理的薄膜製程包括蒸鍍、濺鍍、離子鍍、物理氣相沉積、脈衝雷射沉積、分子束磊晶等方式。化學的薄膜製程包括化學氣相沉積、化學液相沉積等方式。不同材料和溫度條件會選擇不同的方法。

二氧化矽、碳化矽、氮化矽這些半導體材料,特別適合使用化學氣相沉積法(CVD, Chemical Vapor Deposition)。CVD 的過程也不難,氫氣、氬氣這些用來攜帶原料的「載氣」,會帶著要參與反應的氣體或原料蒸氣進入反應室。當兩種以上的原料在此混和,便會在已被加熱的目標基材上產生化學反應,逐漸在晶圓表面上長出我們的目標材料。

如果我們想增強半導體晶片的工作效能呢?那麼你會需要 CVD 衍生的磊晶(Epitaxy)技術!磊晶的過程就像是在為房子打「地基」,只不過這個地基的每一個「磚塊」只有原子或分子大小。透過磊晶,我們能在矽晶圓上長出一層完美的矽晶體基底層,並確保這兩層矽的晶格大小一致且工整對齊,這樣我們建造出來的摩天大樓就有最穩固、扎實的基礎。磊晶技術的精度也是各公司技術的重點。

雖然 CVD 是我們最常見的薄膜沉積技術,但隨著摩爾定律的推進,發展 3D、複雜結構的電晶體構造,薄膜也開始需要順著結構彎曲,並且追求精度更高、更一致的品質。這時 CVD 就顯得力有未逮。

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並不是說 CVD 不能用,實際上,不管是 CVD 還是其他薄膜製程技術,在半導體製程中仍占有重要地位。但重點是,隨著更小的半導體節點競爭愈發激烈,電晶體的設計也開始如下圖演變。

圖/Shutterstock

看出來差別了嗎?沒錯,就是構造越變越複雜!這根本是對薄膜沉積技術的一大考驗。

舉例來說,如果要用 CVD 技術在如此複雜的結構上沉積材料,就會出現像是清洗杯子底部時,有些地方沾不太到洗碗精的狀況。如果一口氣加大洗碗精的用量,雖然對杯子來說沒事,但對半導體來說,那些最靠近表層的地方,就會長出明顯比其他地方厚的材料。

該怎麼解決這個問題呢?

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CVD 容易在複雜結構出現薄膜厚度不均的問題。圖/ASM

材料學家的思路是,要找到一種方法,讓這層薄膜長到特定厚度時就停止繼續生長,這樣就能確保各處的薄膜厚度均勻。這種方法稱為 ALD,原子層沉積,顧名思義,以原子層為單位進行沉積。其實,ALD 就是 CVD 的改良版,最大的差異在所選用的化學氣體前驅物有著顯著的「自我侷限現象」,讓我們可以精準控制每次都只鋪上一層原子的厚度,並且將一步驟的反應拆為兩步驟。

在 ALD 的第一階段,我們先注入含有 A 成分的前驅物與基板表面反應。在這一步,要確保前驅物只會與基板產生反應,而不會不斷疊加,這樣,形成的薄膜,就絕對只有一層原子的厚度。反應會隨著表面空間的飽和而逐漸停止,這就稱為自我侷限現象。此時,我們可以通入惰性氣體將多餘的前驅物和副產物去除。在第二階段,我們再注入含有 B 成分的化學氣體,與早已附著在基材上的 A 成分反應,合成為我們的目標材料。

透過交替特殊氣體分子注入與多餘氣體分子去除的化學循環反應,將材料一層一層均勻包覆在關鍵零組件表面,每次沉積一個原子層的薄膜,我們就能實現極為精準的表面控制。

你知道 ALD 領域的龍頭廠商是誰嗎?這個隱形冠軍就是 ASM!ASM 是一家擁有 50 年歷史的全球領先半導體設備製造廠商,自 1968 年,Arthur del Prado 於荷蘭創立 ASM 以來,ASM 一直都致力於推進半導體製程先進技術。2007 年,ASM 的產品 Pulsar ALD 更是成為首個運用在量產高介電常數金屬閘極邏輯裝置的沉積設備。至今 ASM 不僅在 ALD 市場佔有超過 55% 的市佔率,也在 PECVD、磊晶等領域有著舉足輕重的重要性。

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ASM 一直持續在快速成長,現在在北美、歐洲、及亞洲等地都設有技術研發與製造中心,營運據點廣布於全球 15 個地區。ASM 也很看重有「矽島」之稱的台灣市場,目前已在台灣深耕 18 年,於新竹、台中、林口、台南皆設有辦公室,並且在 2023 年於南科設立培訓中心,高雄辦公室也將於今年年底開幕!

當然,ALD 也不是薄膜製程的終點。

ASM 是一家擁有 50 年歷史的全球領先半導體設備製造廠商。圖/ASM

最後,ASM 即將出席由國際半導體產業協會主辦的 SEMICON Taiwan 策略材料高峰論壇和人才培育論壇,就在 9 月 5 號的南港展覽館。如果你想掌握半導體產業的最新趨勢,絕對不能錯過!

圖片來源/ASM

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美國將玉米乙醇列入 SAF 前瞻政策,它真的能拯救燃料業的高碳排處境嗎?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/09/06 ・2633字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 美國穀物協會 委託,泛科學企劃執行。

你加過「酒精汽油」嗎?

2007 年,從台北的八座加油站開始,民眾可以在特定加油站選加「E3 酒精汽油」。

所謂的 E3,指的是汽油中有百分之 3 改為酒精。如果你在其他國家的加油站看到 E10、E27、E100 等等的標示,則代表不同濃度,最高到百分之百的酒精。例如美國、英國、印度、菲律賓等國家已經開放到 E10,巴西則有 E27 和百分之百酒精的 E100 選項可以選擇。

圖片來源:Hanskeuken / Wikipedia

為什麼要加酒精呢?

單論玉米乙醇來說,碳排放趨近於零。為什麼呢?因為從玉米吸收二氧化碳與水進行光合作、生長、成熟,接著被採收,發酵成為玉米乙醇,最後燃燒成二氧化碳與水蒸氣回到大氣中。這一整趟碳循環與水循環,淨排放都是 0,是個零碳的好燃料來源。

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圖片來源:shutterstock

當然,我們無法忽略的是燃料運輸、儲藏、以及製造生產設備時產生的碳足跡。即使如此,美國農業部經過評估分析,2017 發表的報告指出,玉米乙醇生命週期的碳排放量比汽油少了 43%。

「玉米乙醇」納入 SAF(永續航空燃料)前瞻性指引的選項之一

航空業占了全球碳排的 2.5%,而根據國際民用航空組織(ICAO)的預測,這個數字還會成長,2050 年全球航空碳排放量將會來到 2015 年的兩倍。這也使得以生質原料為首的「永續航空燃料」SAF,開始成為航空業減碳的關鍵,及投資者關注的新興科技。

只要燃料的生產符合永續,都可被歸類為 SAF。目前美國材料和試驗協會規範的 SAF 包含以合成方式製造的合成石蠟煤油 FT-SPK、透過發酵與合成製造的異鏈烷烴 SIP。以及近年討論度很高,以食用油為原料進行氫化的 HEFA,以及酒精航空燃料 ATJ(alcohol-to-jet)。

圖片來源:shutterstock

每種燃料的原料都不相同,因此需要的技術突破也不同。例如 HEFA 是將食用油重新再造成可用的航空燃料,因此製造商會從百萬間餐廳蒐集廢棄食用油,再進行「氫化」。

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就引擎來說,我們當然也希望用到穩定的油。因此需要氫化來將植物油轉化為如同動物油般的飽和脂肪酸。氫化會打斷雙鍵,以氫原子佔據這些鍵結,讓氫在脂肪酸上「飽和」。此時因為穩定性提高,不易氧化,適合保存並減少對引擎的負擔。

至於酒精加工為酒精航空燃料 ATJ 的流程。乙醇會先進行脫水為乙烯,接著聚合成約 6~16 碳原子長度的長鏈烯烴。最後一樣進行氫化打斷雙鍵,成為長鏈烷烴,性質幾乎與傳統航空燃料一模一樣。

ATJ 和 HEFA 雖然都會經過氫化,但 ATJ 的反應中所需要的氫氣大約只有一半。另外,HEFA 取用的油品來源來自餐廳,雖然是幫助廢油循環使用的好方法,但供應多少比較不穩定。相對的,因為 ATJ 來源是玉米等穀物,通常農地會種植專門的玉米品種進行生質乙醇的生產,因此來源相對穩定。

但不論是哪一種 SAF,都有積極發展的價值。而航空業也不斷有新消息,例如阿聯酋航空在 2023 年也成功讓波音 777 以 100% 的 SAF 燃料完成飛行,締下創舉。

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汽車業也需要作出重要改變

根據長年推動低碳交通的國際組織 SLoCaT 分析,在所有交通工具的碳排放中,航空業佔了其中的 12%,而公路交通則占了 77%。沒錯,航空業雖然佔了全球碳排的 2.5%,但真正最大宗的碳排來源,還是我們的汽車載具。

但是這個新燃料會不會傷害我們的引擎呢?有人擔心,酒精可能會吸收空氣中的水氣,對機械設備造成影響?

其實也不用那麼擔心,畢竟酒精汽油已經不只是使用一、二十年的東西了。美國聯邦政府早在 1978 就透過免除 E10 的汽油燃料稅,來推廣添加百分之 10 酒精的低碳汽油。也就是說,酒精汽油的上路試驗已經快要 50 年。

有那麼多的研究數據在路上跑,當然不能錯過這個機會。美國國家可再生能源實驗室也持續進行調查,結果發現,由於 E10 汽油摻雜的比例非常低,和傳統汽油的化學性質差異非常小,這 50 年來的車輛,只要符合國際標準製造,都與 E10 汽油完全相容。

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解惑:這些生質酒精的來源原料是否符合永續的精神嗎?

在環保議題裡,這種原本以為是一片好心,最後卻是環境災難的案例還不少。玉米乙醇也一樣有相關規範,例如歐盟在再生能源指令 RED II 明確說明,生質乙醇等生物燃料確實有持續性,但必須符合「永續」的標準,並且因為使用的原料是穀物,因此需要確保不會影響糧食供應。

好消息是,隨著目標變明確,專門生產生質酒精的玉米需求增加,這也帶動品種的改良。在美國,玉米產量連年提高,種植總面積卻緩步下降,避開了與糧爭地的問題。

另外,單位面積產量增加,也進一步降低收穫與運輸的複雜度,總碳排量也觀察到下降的趨勢,讓低碳汽油真正名實相符。

隨著航空業對永續航空燃料的需求抬頭,低碳汽油等生質燃料或許值得我們再次審視。看看除了鋰電池車、氫能車以外,生質燃料車,是否也是個值得加碼投資的方向?

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尿為什麼是黃色的?尿液到底能不能喝?
李赫
・2019/04/11 ・2256字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 482 ・五年級

一天喝一杯尿,真的更好?圖/pixabay

喝尿可以養生或是尿療法這樣的說法,我想大家都聽過,但你敢喝嗎?當然,諸多推廣人士引用本草綱目說法,來加強其合理性。玻利維亞總統胡安·埃沃·莫拉萊斯·艾瑪在 2014 年 7 月 2 日表示,曾經有飲用自己尿液養生的習慣,同時說道:「對抗咳嗽,沒有什麼比一碗尿液更有效」。

這些消息的確會讓人覺得喝尿是一件很棒的事,我們好像也該到廁所端一杯尿來喝看看,但是任何的說法都是需要有科學根據的!先讓我們搞清楚,尿液中到底有那些成分吧?

尿液是怎麼來的?

一般人一天的排尿量是 750~2000 mL,尿液是人體血液過濾後的廢棄物。人體血液循環流經腎臟的時候,其中的代謝廢物、部分水,以及微量元素,會被腎小球過濾到腎小管中,成為原尿。再經過一大套尿液的濃縮、稀釋過程,來到輸尿管、膀胱,最後排出體外。

1.人類泌尿系統:2.腎臟,3.腎盂,4.輸尿管,5.膀胱,6.尿道,7.腎上腺,8.腎動脈和腎靜脈,9.後大靜脈,10.腹部大動脈,11.總胯動脈和總胯靜脈,12.肝臟,13.大腸,14.骨盆。圖/wikimedia

尿液為什麼是黃色的?

尿液顏色來自於化學物質尿色素 (urochrome) 。 尿液呈黃色的主要原因,其結構如下圖所示。尿色素是血紅素代謝的中間產物。血紅素首先轉化為膽綠素,之後轉化為膽紅素。被大腸內的微生物代謝為尿膽原。部分尿膽原被重新吸收進入血液,在血液中氧化為尿膽素,由腎臟排出,使尿液呈黃色。尿液的顏色還可能與吃入的食物有關,這個部分就不深入討論。

尿液主要的黃色色素。圖/wikimedia

尿液的化學成分是?

尿液是混合物,其中有 91-96% 為水,固體成分約占 6%。成分包含:有機物(含氮廢物:尿素、尿酸、毒素、色素、激素、蛋白質、葡萄糖等異常成分)、電解質(離子)、無機物(固體)、細菌等。

科學家證實人類尿液有至少 3,079 種化合物成份,都是身體代謝的產物,絕大部份是外來化學物質。有機物當中又以尿素 (Urea) 含量為最高。電解質的部分又以氯離子、鈉離子的含量最多(食鹽的成份:氯化鈉)。

另外尿液當中還有許多的固形物,它們是屬於無機晶體,透過顯微鏡可以被觀察到,如下圖所示,所列為局部的固形物。

圖/Biochemical Composition of Urine

那喝了尿液到底會怎樣嗎?

首先有個重要的觀念要提醒大家:任何化學物質如果攝取超過身體能負荷(超標)的就是毒素。

有機物含量最高者為尿素,對身體是否有害?

科學家以小白兔進行動物實驗,將含量為 4%之尿素混入食物中餵食六周,並未發現太大的異常[4]。人體尿液中之尿素含量大約在 1.75% 左右,也就是說餵食小白兔的量,高於人體尿液中含量的 2.3 倍。結果說明,尿液中主要含量的尿素,如果以尿液的比例喝進去,短期內應該不會對人體造成太大的傷害。

但可別高興得太早,人體內有一種幽門螺旋桿菌,喜歡寄生在胃酸較低的胃黏液或胃黏膜細胞之中,在口腔中也可發現。幽門螺旋桿菌能夠將尿素分解成氨 (ammonia) 來降低胃酸的強度,而且能促使胃發炎,得到養分,又不致被免疫細胞清除掉。

長期飲用尿液,有增生幽門螺旋桿菌的風險。圖/pixabay

在臨床醫學中胃炎與消化性潰瘍病人的胃中被發現後,消化醫學界便紛紛開始尋找它與人類消化性疾病間的各種關係。發現它的馬歇爾醫師 (Barry Marshall) ,為了證實它與胃炎的關係,1984 年竟然一次喝下含有10億多隻幽門螺旋桿菌的水,結果立刻引發了急性胃炎。

如果我們長期飲用尿液,那麼正好提供幽門螺旋桿菌生存所需的尿素,改變菌落的生態,是有可能對人體產生傷害的,所以當然不建議長期飲用尿液。另外尿酸本來就是毒素,會造成痛風等症狀,更是不在話下。

從電解質的攝取方面來看,喝尿會有影響嗎?

根據衛生署建議成年人每天鈉攝取量,最好不要超過 2400 毫克,約等於 6 公克的鹽(1 公克的鹽,含有 400毫克的鈉)。如果我們將排出的尿液中鈉離子含量以 150 mmol的數值來計算,鈉離子含量為 3.45 公克。因此,如果每天喝尿再加上我們每日攝取的食物,是很有可能超標的。依此邏輯推演,其他離子攝取含量也可能超標。

尿液中的其他成分會對人體有什麼影響?

尿液中可能含有,來自於陰道、尿道、內褲的細菌。雖然人體器官內部本來也就有益菌的菌落,但若是我們長期飲用尿液,可能會破壞菌落的的平衡。

我們從尿液的成分進行科學分析,不建議讀者喝尿。如果只是單獨想品嘗那麼一兩次即可,長期飲用還是可能對身體帶來影響,畢竟尿液是代謝物,當然不是多多益善。

參考文獻:

  1. Health Benefits Of Drinking Urine? UK Couple Drinks Own Pee To Treat Depression, Brighten Eyes, And Clear Skin [VIDEO]
  2. 維基百科——尿膽素
  3. Biochemical composition of normal urine
  4. Performance and Nutrient Digestibility of Rabbit Fed Urea Treated Cowpea Husk

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李赫
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中央大學理學博士。為熱愛傳播知識與吸收知識的 作家/教育/研究學者。 對於居家設計與生活時尚亦有高度興趣 (FB作者專頁)。