英國民間食安相關組織│食安簡史7：新手培訓中心

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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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食品安全近年引發許多焦慮，臺灣的食安政策究竟該如何制訂，才能讓大家吃得安心放心呢？本系列以歐盟、英國、美國、加拿大、中國等國為例，整理歸納系列文章，邀請大家破關點技，點好點滿成為食安鬥士。

• 前一篇請見：擺脫官僚：加拿大食品檢驗局│食安簡史13：三轉培訓中心

多元食品，多元檢測：加國食安因應法則

僅管加拿大食品檢驗局 (Canadian Food Inspection Agency，CFIA) 仍隸屬加拿大的官僚組織之一，但營運則採接近民營公司的模式¹，從加拿大的消費者角度思考食安政策，並積極地培養未來的組織人才。旗下的實驗室和實體辦公室都是用專業來劃分職權，如位於安大略湖區渥太華的食安實驗室²，專精於食品、肥料和飼料；而位於大西洋區夏洛特敦的食安辦公室，則專才在於植物檢測的部份。在專業分工的原則之下，業務更加集中，能有效地累積經驗、提高檢驗技術的水準。

而檢查員、檢查站也是按照專業進行分工，設立專門針對乳品、肉品或植物等檢查站，絕不讓檢查員承擔全品項的檢測工作。加國以往也試圖培養綜合型的食安檢查員，但成效不彰只得放棄²。事實上食品的種類日漸繁多，加上基因改良、奈米科技等新技術不斷加入食品範疇，培養綜合型的食品檢查員並不符合實際潮流，不如培養專精於數個領域的檢驗人才，才能提高工作品質的一致性和效率。

有犯罪找警察！食安犯罪交給食安警察？

而在食安犯罪的現場調查裡，由於調查和採證皆需極專業的食品科學知識、刑事偵查技巧，以及豐富的現場經驗，但能同時具備三項技能的檢驗人員通常少之又少，因此歐洲的義大利、荷蘭皆有食安警察的制度，而英、德也在 2013 年的廉價馬肉偽裝牛肉的跨國食品詐欺案後，開始評估食安警察的設立^3-5。

雖然加拿大沒有食安警察制度，但加拿大食品檢驗局的現場調查員皆是熟捻法務工作、對食品犯罪熟悉的人才。在現場調查蒐證之中，能夠掌握食品犯罪的特性，檢查其蛛絲馬跡，更能夠以科學的方式取得足以上法庭的證據，因此能夠協助聯邦司法單位起訴、提出相關報告和證據，也避免了如同我國頂新越南油案時，彰化地檢署因不具備檢驗理化證據的知識，未考量油品原料在儲存時會有沉澱和分層的問題，僅在頂新屏東廠油槽的底層抽樣。此草率取樣反而導致證據在法庭上被認定不足採信，使得檢察體制和科學辦案在國人心中威信掃地^6,7。

而加拿大食品檢驗局和傳統政府機關相比，還有一個不同之處在於人才的培育。該組織積極地培育後備人才，每年聘僱至少 250 名全職學生，並且依其專長給適當的工作內容。此外也和各大學合作，讓學生利用學校的合作學程前往食品檢驗局內適合的單位實習¹。加拿大食品檢驗局此舉除了展現了和一般官僚機構的不同之處，更替自己未來在人才招募、科普宣導層面上種下了極佳的種子。

食品標籤給誰看？加拿大安全食品行動計劃

如前一章所述，食品產業是加拿大經濟重要的支柱，因此為了維持強勁的國際貿易優勢，加國在 2012 年推出了加拿大安全食品行動計劃 (Safe Food for Canadians Action Plan)，以食品安全為主軸，同時達到提高國際競爭力、維護國民食品安全的目的^1,8。以下將簡述行動計劃中改革的方向。

食品上的標籤誰會看？我個人的想法是：「消費者、麵店老闆和檢察官」。

食品標籤最早的目的是讓消費者了解食品的成份，藉此挑選適於自己的產品。但時至今日，食品標籤上已經有了太多的訊息，完全喪失了可讀性，多達數百字的說明再加上猶如天書般的化學名，已經無法讓消費者了解食品標籤存在的價值了。因此加拿大食品檢驗局在標籤現代化計劃裡，利用網路溝通平台蒐集消費者的意見¹，希望設計出能夠讓消費者簡單地獲得食品資訊的標籤。而這項行動的意義不僅在於能夠規劃出夠貼近民情的標籤，更重要的是呈現了政策的透明化，提高了民眾對政府的信賴感、鼓勵民眾關心科學發展，使國家政策和科技發展有堅實的民意基礎⁹，同時也改善了民眾在食品市場上長期處於資訊弱勢的困境，讓一向是「由上而下」的政令宣導，改成雙向式的良性溝通。

而「麵店老闆」指的是加拿大的國際貿易夥伴，對加拿大而言，食品標籤是加國食品通往全球貿易的門票之一。因此在標籤現代化計畫裡，加國的食品標籤將符合國際貿易組織等規範，增強加國的全球競爭力¹。

最後的「檢察官」指的是食品的溯源管理。理想中的食品標籤，猶如我們的身分證加健保卡加金融卡，要能夠查出食品的來龍去脈，以掌握「從農田到餐桌」的全食品鏈，如同歐洲各國在狂牛症之後，紛紛建立自己的畜產品追溯體制（如：英國肉品安心組織（ABM/Assured British Meat）所屬的小紅拖拉機標章¹⁰）。因此加拿大食品檢驗局在標籤現代化計劃裡，不僅徵求廣大消費者的意見，同時也參考了食品工業業者、地方政府等不同團體的實際看法¹，以期能夠完成一個滿足消費者、貿易商和政府的現代化食品標籤系統。

下一篇請見：加拿大食品安全法簡介│食安簡史15：三轉培訓中心

參考資料

1. 巫强，陈梦莹，洪颖 (2014) 加拿大食品检验署风险管理的创新驱动机制研究与启示。科技管理研究，172-177
2. 何翔，张伟力，韩宏伟，杨华，郑贵森，康凤琴 (2008) 加拿大食品安全监管概况。中国卫生监督杂志，216-221
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6. 【0428頂新越南油案一審審理庭】缺乏科學辦案精神，檢察官查證有疏失。法操司想傳媒
7. 事實認定與法律程序為頂新劣油案爭議燃點。台大校訊
8. 徐遵慈、羅傑、葉蕙君、林芩妤 (2015) 《加拿大食品安全法－Safe Food For Canadians Act》之研析。中華經濟研究院（WTO 及 RTA 中心）
9. 林昱梅 (2015) 論食品安全管理法制中之預防原則：以歐盟與臺灣為中心。台大法學論叢。國立台灣大學法律學院。中華民國
10. 李欣；钱永中 (2006) 农业质量安全体系模式-英国的小红拖拉机体系简况。农业质量标准。第5期。54-56頁