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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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本特輯由 教育部青年發展署 委託，泛科學企劃執行

「審議民主」目的是促成公眾對政策進行知情而理性的討論，而為因應疫情發展，線上審議被認為更加切合時代趨勢，教育部青年發展署透過優化線上審議民主的過程，期望未來參與公共事務不再受到疫情或地域的影響與限制。

自疫情開始以來，促使人們生活型態轉變，更凸顯數位治理、網路社會、創新應用的重要性，然而線上審議之相關研究不足仍需深入探討。因此，以線上審議之可行性及具體操作模式為背景，透過「109 年 Let’s Talk 討論議題」及「如何透過數位方式（「小校聯盟」、「數位學伴」）改善偏鄉教育資源？」為主題，共辦理 5 場，每場 2 小時的審議民主線上會議，邀集審議公民及主持人共 14 至 16 位，另安排 5 位審議觀察員，總共 88 位民眾參與，運用數位會議工具、即時通訊軟體，不僅帶動民眾參與線上審議的風氣，也為線上審議增添寶貴的研究成果，形塑青年公共參與文化並實踐數位民主。有關研究結果將在 4 月底前，於青年署官方網站公開，歡迎有興趣的民眾點閱。

此外，為因應線上審議推展，青年署以電玩、打怪等元素，策劃「青年打通關！審議來闖關」免費線上課程，讓學習可以不受時間、空間的限制，輕鬆累積知識，課程教材已於「e 等公務園+學習平臺」、青年署「超牆青年 E 學院」、YouTube 頻道以及泛科學院等網路平臺上架。

除了線上課程，審議民主實體培訓也即將於 5 月 1 日至 2 日在臺北舉辦，有興趣的青年夥伴，只要符合報名資格（18 至 35 歲），趕緊在 4 月 18 日前至報名網頁報名。

• 廖英凱／非典型的不務正業者、興致使然地從事科普工作、科學教育與科技政策研究。對資訊與真相有詭異的渴望與執著，夢想能做出鋼鐵人或心理史學。

2019 冠狀病毒疾病和 5G基地台等新興科學與技術議題，除涉及知識鴻溝和價值差異外，也涉及當代科學的不確定性，不確定性既可來自科學發展中與事實有關的未知謎題，也可涉及與價值有關的選擇與判斷。

今（2020）年初始，2019 冠狀病毒疾病（Coronavirus disease 2019, COVID-19）自中國武漢往世界蔓延。

面對來得又急又快的新型病毒，世界各地也因不同的文化與教育程度，催生出了各種謠言或假訊息。而在各種真假訊息之中，令人匪夷所思的是隨著 5G 網路（5th generation mobile networks）的陸續商轉，4 月初在英格蘭與荷蘭，即發生民眾誤信 5G 網路會散布新冠病毒（SARS-CoV-2），或認為 5G 網路會損害免疫系統，而聚眾焚毀基地台。

若將時間拉回到 16~17 世紀，歐洲各地正處於「獵巫」審判的最高峰，彼時人們認為巫術信仰與厄運、疾病和死亡有關，相信與巫術信仰有關的巫師或女巫及其屍首會帶來災禍，必須要以火刑淨化。事證的檢視與刑罰的判定，多在世俗法庭而非宗教審判所，也欠缺神學與法律的嚴謹基礎。

歷經 4、500 年後，人們已不再將疾病導因於巫術與巫師，但對於新興疾病的未知特性，卻歸咎給了基地台、電磁波和當代新興科技。荒誕的燒毀基地台辟瘟，似乎也頗有千年傳統再次感受的味道。啟蒙時代（Age of Enlightenment）至今三百載，人類自詡進步之路上，似乎還出了點什麼問題……。

電磁恐慌？主流科學難以撼動的經典傳言

恐懼電磁波、電場和磁場對身體帶來危害一直是部份環境和公衛等倡議人士關注的焦點。在臺灣十餘年來，舉凡如行動通訊基地台、雷達站、變電所、高鐵車廂與電子產品等，都曾遭遇過抗議或要求電磁強度標示或管制等倡議。

這類議題也不斷重演著少數環境倡議者與科學家的論戰。此類論戰大致可化約理解為環境倡議者多強調新興科技對健康的疑慮、主張環境電磁波的總量管制和警語標示，可視為一種持守「預警性原則」的保守心態。但科學社群則多強調電磁場的物理性質、人造電磁場與地球環境電磁場的相比、大規模公衛研究的成果及原分子尺度的因果研究，可說是一種基於「科學實證」的進取態度。

這兩類迥異態度的拉鋸，是有助於科技政策制定中的事實認定和價值判斷釐清的必要爭論，政策制定與溝通正是在兩種態度的權衡中尋求符合在地情境的最佳解。然而，兩種態度的爭論，呈現於一般傳媒、利害關係民眾所接受到的訊息時，往往僅存片面、造成恐慌與偽科學的資訊。最終演變成倡議者對抗科學霸權的血淚控訴，與科學社群對民眾科學素養低落的失落無策。

走向科學？先天不足後天失調的崎嶇路

對於追求前沿知識的科學社群，當中的科學研究體制成熟且穩定發展。但對於不屬研究者的一般公眾，科學知識在日常生活的取得、理解與應用，仍屬陌生且艱難。特別是對於涉及科學的社會議題，受到科學知識發展高度分化的影響，一般公眾幾無餘力充分理解議題中所蘊含的科學知識，難以在專業知識層次上與該領域專家平等對談，而往往仰賴受信賴的專家論點與指引。科學議題也可能受到來自利益和不當理念驅動的惡意倡議，使科學內容受到誤解、扭曲或偽造。

此外，如 2019 冠狀病毒疾病和 5G 基地台等新興科學與技術議題，除涉及知識鴻溝和價值差異外，也涉及當代科學的不確定性，不確定性既可來自科學發展中與事實有關的未知謎題，也可涉及與價值有關的選擇與判斷。這使得從公眾的角度看待科學時，科學並非也不該總是呈現對錯分明的樣貌，而是具有多元解讀、結論模糊的特色，而仰賴眾研究者勇踏前人未知之境的恆常努力。

當科學議題與風險有關，而仰賴公眾權衡輕重時，內在於公眾的心智機制，也不利於科學議題的判斷。舉凡疫苗、基改、公共衛生、能源與環保等諸多涉及科學的社會議題中，人類對風險判斷過程的損益權衡，常有不一致或矛盾的判斷標準，甚至可受到修辭的影響。例如特維爾斯基（Amos Tversky） 和卡尼曼（Daniel Kahneman）在 1981 年提出的研究發現，當一個議題被描述為 30％ 人死亡或描述為 70％ 人存活，對於公眾就會產生迥異的情緒感知進而得到不同的決策或判斷。

這種認知上的特色，使得人類感受到的風險與實際帶來的風險並沒有正相關。而當風險事件引發情緒時，人類容易讓情緒感覺驅動行為決策，例如使人過度害怕愛滋病毒卻輕忽肥胖，過度害怕焚化爐空汙卻輕忽菸害，更有甚者，會傾向於詆毀新科技的問世。

因此，若要細究焚毀基地台防疫民眾的動機，可能並非單純的科學知識缺乏或誤信錯假訊息。還跟外在於公眾──科學發展的複雜與不確定性，及內在於公眾──風險判斷的心智認知有關。

內化科學？知識傳遞的百年窠臼

科學議題判斷的困難，促使廣義的科學界肩負起「撥亂反正」的責任。然而，時至今日，無論體制外的科學傳播或體制內的科學教育，既難堪稱知識傳播的主流於回應真實世界的科學議題，也常有相當距離。儘管近年科學傳播理論已開始轉向具有雙向溝通、參與真實社會議題的「公眾參與科學」，或導入宏觀「科學素養」的科學教育理念。

但多數科學傳播文本或形式，仍屬將科技新知、艱難知識轉化並報導給目標受眾，多維持單方向知識傳遞的「公眾理解科學」階段，較少理解公眾因應科學議題的脈絡，而略難呼應真實社會的科學爭議。科學傳播者雖作為科學知識和公眾之間的「中介者」，但如《科學月刊》前總編輯林基興博士等，直接涉入爭議科學議題的溝通或決策場域也屬罕見。

回首臺灣的情境，雖然沒有誇張到燒毀基地台，但也曾有抗議氣象雷達站與阻擋海底電纜的社會爭議，迄今也有現任立委因顧慮電磁波危害，在選前提出反對雷達站、各式基地台和海底電纜等主張。

形塑科學文化的使命，不僅止於教化與啟迪，更在爭議科學議題的辯證之間。

延伸閱讀

• Gawande, A., The mistrust of science, The New Yorker, 2016/6/10.

〈本文選自《科學月刊》2020年7月號〉

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