中國的食品安全管理簡介│食安簡史20：四轉卡等了

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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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：全新物種──加拿大養殖鮭魚│食安簡史18：實戰開始

賠錢生意沒人做？殺頭生意……

在經濟學理論中，完美的完全競爭市場裡，每位消費者都能夠買到最優質的商品，而每個店家都會盡力生產出對消費者最有利的商品，然而……理論和現實，總是有差距的！

在經濟學理論中有個專有名詞－­「檸檬市場 (The Market for Lemons)」^註1，意指買方和賣方間若有資訊不對稱的情形發生，則市場的商品品質會持續的下降，最終所有的商品都是劣質品，導致市場崩潰。典型的例子是二手車市場（賣方知曉車況，但買方無從得知），或健康保險市場（買方知曉自己的身體健康，但賣方難以判斷）。

然而現今的食品市場交易裡，由於食品鏈、加工技術日益複雜，僅有賣方了解食品裡的產地資訊、加工技術、營養價值等商品的資訊，但身為買方的消費者無法得知食品的全貌，因此消費者處在一個資訊缺乏的絕對劣勢。所以食品市場也就成了典型的檸檬市場，若是沒有外力干預，勢必會導致劣質的黑心食品充斥於市場上，最終導致市場崩潰¹。

錯綜複雜的大版圖：中國的食安問題

但中國的食安市場問題更加複雜，現實裡的中國市場規模非常龐大，加上歷經社會主義的計劃經濟、掌權當政者私人利益，以及官僚體制等因素，都讓中國食安管理更加的複雜、困難。

中國擁有十幾億的人口，整個食品鏈上的商家數量難以計數，光是食品加工業者就至少有 40 多萬家，其中 90% 屬中小企業。中國政府不僅無力監管食品鏈上所有的廠商，並且多數業者也沒有能力提升品質來符合規範。而中國政府過去以共產主義為底，實施計劃經濟來控制市場價格，導致食品價格缺乏彈性空間，更讓優質的廠商缺乏經濟上的誘因¹。

儘管現今已非計劃經濟的年代，但­「人治先於法制」的概念仍繼續延宕，混亂、無所依歸的人治心理也讓食安管理雪上加霜^註2。

而專家治理的食安政策上，也有幾個難以解決的問題。在科技日漸複雜的現代，執政高層常會邀請他們心中的專家、業界代表來討論管理制度的改革。但能夠和執政者接觸的專家多是社會的掌權、既得利益者，例如：大型的食品業主、掌握龐大資源、人脈的商會理事長等。在既得利益的影響之下，這些社會既得利益者所討論出的法規制度，一般民眾可能會對其決策有所質疑。再者官僚體制由於缺乏效率、誘因，認真工作的公務員並不會因此而獲得獎勵，若是仍以傳統的官僚制度管理食品安全，長期下來必然會出現推託諉過、互踢皮球的困境。

借鏡中國，台灣食安如何改？

以台灣的華人文化來說，我們的社會文化背景可能更接近中華人民共和國，而中國近年來和台灣一樣，也發生了許多無良商人的食品詐欺案件，而食安管理體制的設計，台灣和 2013 年以前的中國也頗為接近，都採用各部會分工的分段監管模式，因此所產生的弊病和補救措施也極為類似。

下篇我們將繼續討論近年來中國的食安管理轉變、待改進之處，以做為台灣未來的食安管理改進。

註解

1. 檸檬市場：以二手車為例，買賣方都認知到，車子的真實價值只有賣方了解，因此賣方肯定會提出比較高的售價，而買方也因預期心理，認為賣方的價格將會超出商品的應有價值。在此雙方的預期心態下，市場上的價格會持續的探低，最終會得到低價與低品質的商品。同樣的概念可以應用在資訊不對稱的市場裡，如選舉時政客兜售的政見、大學推甄時高中生的推甄資料等。
2. 台灣的政府管理上，關說、威權的狀況仍存在於各個層級的公務員裡，「人治先於法制」、「有關係就沒關係」的問題也是台灣的困境之一。

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參考資料

1. 陈彦丽 (2012) 市场失灵、监管懈怠与多元治理-论中国食品安全问题。哈尔滨商业大学学报（社会科学版）。59

本文由行政院環境保護署毒物及化學物質局委託，泛科學企劃執行

撰文／張蓉安 │ 自由寫手

將化工原料加進食品，永遠是全民難以參透的議題，其中，2008年爆發的「中國毒奶粉事件」，更讓臺灣全民對於食品與化學有了不一樣的認識。此篇文章從事件主角「三聚氫胺」的身分開始說起，觸及如何及為何被加入食品、臺灣與國際的檢驗標準，最後則是如何降低暴露在三聚氰胺的環境，自身做起，吃得安心。

「三聚氰胺」是什麼？是可以吃的嗎？

首先，三聚氰胺（1,3,5-Trizaine-2,4,6-triamine, melamine）有著含「氮」的環狀分子結構，微溶於水，主要用途是作為三聚氰胺-甲醛樹酯原料，加熱分解時，結構中的氮氣被釋放出來後具有良好阻燃效果，同時具耐熱、耐水與硬度高的特性，因此被廣泛運用於傢俱用面板、黏著劑、熱固性塗料以及美耐皿餐具。其中美耐皿餐具之名便是由三聚氰胺英文音譯而來，此類餐具以「三聚氰胺-甲醛樹酯」加入木漿成粉、經高溫高壓而製得，物理性質堅硬不易變形，卻又不像陶瓷易碎，廣受餐飲業喜愛。

三聚氰胺能製成餐具，表示此物質對人體無害嗎？

我們可以先釐清一件事：美耐皿餐具對人體的危害並非直接將三聚氰胺加入食品。若廠商按照規範製作，此成分並不會造成立即顯著危害；但如果製造過程中分子聚合不完全，又拿來盛裝高溫或酸性食品時，便有溶出三聚氰胺單體的風險。「劣質」美耐皿餐具通常則是指使用成本較低廉的「尿素」與甲醛樹酯相融，造成三聚氰胺溶出情況更加嚴重。

而不論是臺灣或國際間，隨著研究與社會議題發展，皆有明定三聚氰胺的限量標準。此標準又可分為兩大類：餐具的溶出標準、人體的每日容許攝取量（tolerable daily intake, TDI）標準。我們的食藥署一併考慮了國際管理規範與臺灣社會脈絡，於 101年 1月18日增列「以甲醛-三聚氰胺為合成原料之塑膠」為管制項目，規範了臺灣常用的美耐皿；同時限定三聚氰胺溶出限量標準為 2.5 ppm 以下，此標準與國際上的標準一致。

目前三聚氰胺每日容許攝取量標準，還包含了三大類評估：目前國際上及研究中的建議標準、美耐皿餐具釋出推估的攝取量與人體尿液中濃度計算體內總攝取量。其中「國際建議標準」採用美國食品及藥物管理局（FDA）2008 年、世界衛生組織 2008 年三份學者研究報告，一再下修每段期間的每日容許攝取量標準。「美耐皿推估攝取量」則依照 FDA 訂定標準，表示一位 60 公斤成年人每日需累積 3.78mg 始危害健康，臺灣的外食族不一定有立即風險，但長時間暴露的結果非常值得關切。最後一項評估，採直接測量尿液中的三聚氰胺濃度，代表直接從外在環境攝取進人體的情形，臺灣使用的數值標準低於 FDA 或 WHO 的 1000 倍。

毒奶粉事件，「毒」在哪裡？

若回頭分析真正讓國民膽戰心驚的中國毒奶粉事件，事件的起因是中國奶粉產品被檢驗出三聚氰胺超標。而三聚氰胺會被用來直接作為食品添加劑置入乳製品，是因為中國乳業習慣以測量「含氮量」為「蛋白質」，因此尿素或廉價氨肥也被加進相關產品以加速通過測量，然而，此舉會讓相關製品在高溫反應後產生三聚氰胺。

FDA、WHO 與許多學者都曾以老鼠、兔子等動物進行劑量實驗，並根據研究結果將三聚氰胺毒性分為「急性」與「慢性」兩大類。其中，慢性毒性症狀指的是因長期攝取三聚氰胺引起的病症，包括生殖能力損害、腎結石、膀胱結石、膀胱癌等泌尿系統疾病；甚者，科學家們提出人體攝入三聚氰胺混有三聚氰酸後，因胃酸作用，三聚氰胺與三聚氰酸互相解離，分別被小腸吸收並進入血液循環系統，最後進入腎臟中沉積為晶核，形成三聚氰胺-三聚氰酸-尿酸共結晶，便是所謂的腎結石，堵塞腎小管最終腎臟中毒、腎衰竭。而部分報告也指出長期飲用劣質奶粉的嬰兒，罹患泌尿系統疾病的比例具有顯著高於其他嬰兒的情形。

2008 毒奶粉事件後的同年 10 月，中國多個政府局處聯合公告制定三聚氰胺在乳與乳製品的「管理值」；另外，香港政府則在 2008 年 9 月 22 日緊急立法，禁止食物中的三聚氰胺含量超標，並訂定新法律規範嬰幼兒及孕婦食品中的三聚氰胺含量標準。

而臺灣方面，行政院衛生署（衛福部前身） 2008 年9月24日參考國際檢驗方法後也定 2.5 ppm 為食品中三聚氰胺殘留的判定標準，並且不允許乳製品類中驗出任何三聚氰胺。

參考資料：

• wikipedia：三聚氰胺
• wikipedia：2008 毒牛奶事件
• 國家環境毒物研究中心
• 世界衛生組織