西班牙海洋研究所成功在陸上設施養殖藍鰭鮪魚

本文與 Panasonic 合作，泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享，不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上，「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水，但過不了幾天，馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑，甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢（黏質沙雷氏菌）。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」，讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看，世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制，並非打造完全不沾染髒污的材質，而是調整表面的物理與化學屬性，使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力，透過日常水流沖刷，便能輕易地將髒污帶走。

為什麼污垢「黏不住」？ 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」，我們得先像偵探一樣，拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇：

1. 水垢與礦物沉積*1：我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時，這些離子會逐漸結晶析出，變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
2. 生物膜與有機物*2：包含尿液中的無機鹽、油脂殘留，以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物，所組成的黏滑防禦大本營。

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」，前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼，材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢？答案就藏在「表面能（Surface Energy）」與「濕潤性（Wettability）」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時，水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠，還是迅速攤平開來？這取決於表面的特性：

• 疏水路線（Hydrophobic）*1：具備低表面能的疏水表面，能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠，當水珠滾動滑落時，就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走，這就是著名的「自清潔效應」。
• 親水路線（Hydrophilic / Superhydrophilic）*2：相反地，極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子，在材料最外層形成一層薄薄的「水化層（Hydration Layer）」。這層水化層就像是實體的液體盾牌，讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底，只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻：傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆，髒污就像攀岩者，需要找到落腳點並用力撐住才能攀附；而我們做的是抽掉把手點，或是在把手上塗上潤滑油，讓髒污找不到施力點，自然難以停留。

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢，下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢，在微生物學中被稱為「生物膜（Biofilm）」。細菌並不是孤立生長的，當單顆細菌落在表面後，如果覺得環境舒適，它就會開始分泌胞外聚合物（EPS），這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起，並築起堅固的防禦堡壘，這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出，要阻止生物膜形成，除了化學上的抗菌，材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論（Attachment Point Theory）」：

1. 粗糙與微孔洞表面：如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞，細菌（體積通常約 1 到 3 微米）就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點，還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
2. 極致平滑與微結構表面：相反地，如果材料表面做到極致平滑，完全沒有微米級的缺陷；或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構，細菌的足跡構造（如鞭毛或纖毛）就無法在表面找到穩固的「接觸附著點（Contact Points）」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時，它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外，現代衛浴結構在設計時，也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角，等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何，我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系：【材料層（低附著力）】+【結構層（無縫平滑）】+【動態流體層（泡沫與水流剪切力）】= 高效清潔！

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例，就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表：

1. 材料層：有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」（以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料，這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩）。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性，水滴不易長時間攤平停留；材質堅固、不易破裂，耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試，這種素材配合泡沫洗淨，在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌，從源頭阻斷細菌定殖。

2. 結構層：無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上，A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計，減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫，並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計：

• 泡沫防護：在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層，有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺；
• 外圍防護：馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔，防止液體延著外壁滴落至地板；
• 測漏防護：便座與馬桶本體採用不外露的防護設計，避免液體從縫隙飛濺滲漏。

3. 動態流體層：雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時，A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污，再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙，徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著，配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」，利用旋轉產生的流體剪切力，一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外，Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技，釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污，維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆，但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計，到微觀幾何的附著點控制，再到流體力學的水流沖刷，一座現代抗污馬桶的演進，縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而，A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破，展示了材料科學的另一種聰明思維：不靠強酸強鹼硬打，而是透過物理與化學邏輯，將「污垢固著」的機率降到最低。

當材料科學與現代衛浴技術結合，刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持，我們得以從繁重的家務勞動中解放，享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文：A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文：Brushing up functional materials

108 課綱開啟全新閱讀素養時代。

科學素養不再侷限於考試的解題方法，學生閱讀科學讀物時,如何在氾濫資訊中找到高品質、適合學習程度的科學素材，是教育現場至關重要的課題。

臺灣師範大學 SmartReading 團隊將 AI 讀物難度分級技術，透過測驗、選書、閱讀、讀後回饋四大功能，完整記錄孩子的學習歷程，提升中小學生科普閱讀動機，成為自律自主的科普學習者。

臺灣師範大學於 110 年至 111 年間，與國科會、新北市、臺中市等單位合作，連續辦理三屆「SmartReading 科普閱讀力大賽」，每屆競賽歷時半年。競賽組別以國小三年級至高中一年級共分七個組別。參賽學校涵蓋臺北市、新北市、臺中市、臺南市、高雄市、花東等十九縣市，報名參賽人數累計八千餘人。

由系統建置適合學生閱讀的兩千多本科普讀物

競賽期間，參賽學生使用「SmartReading 適性閱讀」系統,透過精準快速的中文閱讀能力診斷，將閱讀程度與讀物難度適配。藉由系統已建置，適合國小三年級至高中一年級的 2,180 餘本科普讀物，不僅能激勵其學習動機，更可有效提升選擇的效率，降低科學閱讀恐懼。第三屆科普閱讀力大賽不受疫情波擾，採實體與線上兩種施測方式，於 111 年 5 月份圓滿完成賽事。

111 年 9 月 24 日於臺灣師範大學舉行頒獎典禮，邀請新北市教育局張明文局長、臺北市教育局鄧進權副局長、臺灣閱讀協會陳昭珍理事長、康橋國際學校秀岡校區卓意翔副校長、親子天下兒童產品事業部副總經理林彥傑、新北市信義國小陳桂蘭校長到場擔任頒獎嘉賓。參賽學校師生、家長齊聚典禮會場，為優秀的得獎同學喝采。

臺師大宋曜廷副校長表示，數位閱讀邁向新時代,團隊使用「SmartReading 適性閱讀」系統作為科普賽競賽平台，期望在知識爆炸的時代,藉由測驗、選書、規劃的「智慧閱讀三步驟」，培養學子的跨領域閱讀力與閱讀習慣，讓學生們手握知識大門的鑰匙，成為自律自主的「SmartReader」。

科普閱讀競賽的三大特色

一、適配閱讀能力與圖書難度，擴增多元書籍與文章素材

參賽學生首先須參加中文適性閱讀能力診斷（DACC），依據診斷結果,配合其當前閱讀能力的科普推薦書單，讓學生選書有依據、個人化。本競賽目前共有「推薦書單」、「推薦文章」等 2 種閱讀素材，主題包含植物／動物、數學、天文地科、物理／化學等 8 大類別。「推薦文章」功能，則與「PanSci 泛科學」及「數感實驗室 Numeracy Lab」合作評選，當前提供 600 餘篇線上科普短文,競賽期間提供已超過 4,000 人次的瀏覽次數。

二、綜合性閱讀五力分數，開啟學生全方位閱讀力

本競賽賽程為期半年，學生透過「前測、閱讀任務挑戰、後測」三個階段。競賽期間，系統詳細記錄每週閱讀歷程，並產出線上「閱讀五力分數」報表。自主規劃閱讀期間計算為「規劃力」；讀後評量填答結果計算為「執行力」；閱讀多元書籍類別的結果計算為「博學力」；閱讀單一書籍類別的深化成果則計算為「精進力」；前後測成長結果計算為「成長力」。將閱讀能力數據化、可視化。

三、閱讀任務徽章，深化學生文化素養與科普閱讀興趣

本競賽內建徽章蒐集系統，參賽者於指定時間依據提示完成閱讀任務，即可獲得期間限定的特色科普徽章。任務內容包含閱讀指定的書單及文章類別、世界性科普節日、科學家生辰、台灣重要節慶與其他隱藏任務。本屆各年級累計獲得徽章達 20423 枚，因設計活潑及任務類型多樣，大受參賽者好評。

競賽結果發現學生的閱讀偏好

一、科普閱讀參與，國小男性最踴躍

活動期間參賽者共完成約 21,153 本的書籍評量。以不同學習階段來看；國小參賽者整體閱讀平均本數為 24 本，男生平均閱讀本數為 28 本，女生平均閱讀本數為 20 本。國、高中參賽者因科普讀本難度較高，需要較長的閱讀時間及一定的科學基礎知識，國中參賽者整體平均閱讀書籍數為 10 本；高中參賽者中女性平均閱讀本數多於男性，整體平均閱讀書籍數為 7 本。

二、學生偏好閱讀動物／寵物類與地球生態／天文類書籍

整體參賽學生對於科普書籍的喜愛程度，以植物／動物類（男生 28.19%、女生 27.91%）最能引起學生的閱讀興趣（如：《昆蟲老師上課了！：吳沁婕的超級生物課》、《小島上的貓頭鷹》、《神奇樹屋》等系列）。在次要類別，男女皆喜好生態／生命科學類的書籍（男生 15.20%、女生 16.87%）。

三、參賽學生閱讀歷程的質與量均佳，表現令人驚豔

本次參賽學生皆積極參與競賽。

以三年級組第一名得主，臺北市立大同國小的林靖軒同學為例，競賽期間閱讀書籍本數高達 383 本，書籍讀後評量的通過率更高達 95%，書籍不僅讀得多，更是能讀得要領。

四年級組第一名為第二次參賽的新北市信義國小謝秉言同學，本次競賽期間共閱讀 427 本書。

其中五年級組為本次競爭最激烈的一組，臺北市立長春國小的黃葦川同學以及高雄市立集美國小的吳勁毅同學，兩者僅以極小的分數差距位居第一及第二名。

此外，第一次參與競賽的高雄市立正義國小的孫政遠，競賽期間閱讀 281 本書籍，通過率達到 97%。

四、教育主管機關、學校師長及家長支持鼓勵，帶動學生優異表現

新北市教育局致力於推動智慧閱讀教育，不遺餘力，成果豐碩。本屆競賽全台共 2,104 人報名參與，全國賽獎項獲獎學生共計 36 人，其中新北市得獎學生便囊括 14 位，表現相當亮眼。

家長與學校師長共同陪伴，使得學生能專注於本次競賽，並有相當卓越的成果，例如新北市康橋國際學校、臺中市明道中學、臺中市葳格國際學校、臺北市東山中學等校，皆因全力推廣閱讀活動，才能有優異的競賽成果。以新北市康橋國際學校國中部為例，此次七年級組參賽者，全國賽前5名得主中，康橋中學就獲有 3 名的佳績。

第四屆科普閱讀力大賽即將開跑

延續前三屆廣受好評之科普賽事，第四屆科普賽將擴大辦理，邀請「PanMedia 泛科知識股份有限公司」馮瑞麒總經理、「數感實驗室 Numeracy Lab」賴以威教授、「國立臺灣大學科學教育發展中心」賴亦德執行長，持續提供參賽者更生活化、趣味化的科普文章，預期第四屆科普閱讀力大賽將能讓全球讀者有更高品質的閱讀體驗和更充實的閱讀收穫。

活動詳情請參閱官方網站。
新聞聯絡人：高等教育深耕計畫辦公室——鄭德蓉 02-2366-0916 #111

2022 年 6 月 10 日，中國大陸以檢出禁用藥物隱性結晶紫為由，全面禁止臺灣石斑魚輸入，引起我國一陣軒然大波。後來陸方聲稱，因過去多次從臺灣石斑魚中驗出土黴素超標，還有檢出孔雀石綠和結晶紫等兩種禁藥，故禁止臺灣石斑魚銷陸。

而我方行政院農業委員會 （以下簡稱農委會）漁業署回應，近年已加強正確用藥宣導，及未上市水產品產地監測措施，市場上石斑魚已鮮少檢出用藥不合格情事^[1]。同時也公告 11 家石斑魚養殖場之禁藥抽驗結果，包括孔雀綠／還原型孔雀綠、結晶紫／還原型結晶紫等均未檢出^[2]。

你也喜歡吃石斑嗎？

台鐵便當特別推出期間限定的龍膽石斑魚便當，支持台灣漁民。

對此我國養殖業者表示，政府稽核抽查的對象多針對合法業者，但更多的是業者未納管、未被抽查。再者，漁貨在出口前，若數量不足，可能會有養殖業者併貨，向其他養殖業者買貨集貨，增加禁藥感染的風險。因此一出事就拖垮整個產業，使合法業者跟著倒楣^{[3, 4]}。

為何水產養殖業會如此需要用藥呢？上述提到那麼多種用藥，是否已經令你眼花撩亂？

用藥雖可防止養殖水產動物生病，但使用不當會造成藥物殘留

臺灣地處亞熱帶，「水產養殖業」為我國重要的經濟活動之一，國人食用養殖水產比例比遠洋水產多，主要的養殖物種有吳郭魚、石斑魚、鰻魚、虱目魚、 牡蠣、文蛤、蜆及白蝦等。

但由於地狹人稠，可利用的土地空間有限，故養殖水產業者多採取高密度養殖的經營方式，極易造成養殖動物緊迫及疾病發生，因此需使用動物用藥品以控制疾病。

然而，不當的使用藥物，不僅容易對養殖動物造成嚴重的傷害，更容易對環境造成長久的藥物殘留，危害人類健康，甚至直接影響各國的進口貿易。

如 2003 年進口英國的魚隻約有 3% 被驗出有孔雀綠殘留^[5]；2005 年屏東養殖石斑也被驗出孔雀綠，嚴重影響國內養殖業者及外銷市場。還有 2012 年來自中國湖南的進口大閘蟹、2015 年銷日的鰻魚，皆與孔雀綠的殘留有關^[6]。

相信「孔雀綠」大家已經在新聞上有所耳聞，只是不太清楚為何它會被禁用。

早期大家愛用的孔雀綠，因風險太大被禁用

孔雀綠（malachite green），亦稱孔雀石綠，是一種人造的三苯甲烷類染料，呈綠色結晶固狀，顏色鮮豔，常用於紡織品及紙類的染色。

其具有絕佳的抗菌能力，在水產養殖生產過程中，廣泛使用於預防魚卵感染病菌或治療魚體的寄生蟲、真菌及原蟲等疾病，加上價格低廉、容易取得，故自 1930 年代就廣泛運用於水產養殖。

而孔雀綠可快速被魚體吸收，並代謝成穩定的代謝物還原型孔雀綠（leucomalachite green），為脂溶性化合物，可在環境中或魚體內殘留很久（半衰期長達 40 天），不易代謝及排除。

但是，孔雀綠對魚類也有劇毒之影響，因在用藥的過程中，有時中毒濃度和治療濃度十分相近，導致魚類孔雀綠中毒。

動物實驗也證明，孔雀綠會傷害肝臟功能，導致貧血、甲狀腺與腫瘤、影響胎兒生長，具有致癌、致突變和致畸形等風險。

因此許多國家都已明令禁止在供給人食用的動物及水產品中使用該物質，而我國行政院衛生署（現衛生福利部）早就於 97 年訂定，水產品中孔雀綠/還原型孔雀綠為不得檢出^[5]。

孔雀綠、結晶紫都被禁，那合法的水產養殖用藥有哪些？

除了上述的孔雀綠，這次被大陸檢出的禁藥「隱性結晶紫」，亦是屬於三苯甲烷類的染劑，具有殺菌或殺寄生蟲作用。

結晶紫（crystal violet）進入生物體內經轉化後，同樣也會被還原成脂溶性、無色的還原型結晶紫（leucocrystal violet），又稱隱性結晶紫。具有致癌性、基因突變、致畸胎性等風險，故很早也被法規列為不得檢出的禁藥^[4]。

所以現在水產養殖業常見的合法用藥有哪些呢？

依農委員今年最新修正的《動物用藥品使用準則》^{[7] [註 1]}中，第三條附件一「水產動物用藥品使用規範」，清楚明訂了水產動物用藥品之品目、 使用對象、用途、用法、用量、停藥期及使用上應注意事項等。

規範中指定之藥品品目計有 17 項，其對象水產動物計有吳郭魚等 50 種以上。且應依照獸醫師（佐）處方藥品販賣及使用管理辦法之相關規定，加強藥品之使用管理，防範其被濫用。

就本文事件主角石斑魚來說，比較常見的合法用藥如安默西林（Amoxicillin）、脫氧羥四環黴素（Doxycycline）、紅黴素（Erythromycin）、氟滅菌（Flumequine）、歐索林酸（Oxolinic acid）與羥四環黴素（Oxytetracycline）等，依各養殖戶的用藥習慣而有所不同。

其中，羥四環黴素便是陸方聲稱過去多次從臺灣石斑魚中驗出超標的「土黴素」。

水產動物用藥品是抗生素，過量使用最終仍危害人類健康

羥四環黴素，被稱為地靈黴素或土黴素，是養殖業中使用最為廣泛的抗生素之一，其具有廣效性、良好的體液和組織滲透性，以及低成本和低毒性風險，在中國、日本、美國及歐盟都將其列為允用藥之一。

在國內常用於治療親水性產氣單胞菌及弧菌等，雖能治療疾病，但若過量用藥，易引起魚類的緊迫以及不良的後果。如有研究證實，其可導致虹鱒 DNA 損傷、增加氧化壓力及脂質過氧化；也會引起大西洋鮭魚的肝臟損害^[7]。

所以要注意，水產動物用藥品主要為抗生素或合成抗菌劑。若過量使用，除了會引起魚類的不良的後果之外，藥品殘留於環境亦會對生態有所影響，直接或間接影響到水生生物，甚至可能經由食物鏈而轉移至消費者，危害人類的健康。

故水產動物用藥品在使用上，應遵守中央主管機關訂定之使用準則，如能適當使用，不但能治療水產動物疾病保持其健康，提高生產力、降低生產成本，更可促進水產事業的發展，對水產事業有很大貢獻。

註解：

1. 2005 年第一次公告，法源為《動物用藥品管理法》第三十二條，明訂「動物用藥品之使用對象、用途、用法、用量、停藥期及使用上應注意事項等，應遵守中央主管機關訂定之使用準則」。

參考資料

1. 漁業署，2022。因應中國大陸片面暫停我國石斑魚輸入 農委會採取相關措施保障漁民權益。行政院農業委員會。
2. 漁業署，2022。11場養殖場檢測報告出爐皆未檢出 具體落實內外銷措施 以維護漁民權益。行政院農業委員會。
3. 彭宣雅、侯俐安，2022。石斑檢驗羅生門 採樣巧門太多。聯合新聞網。
4. 張語屏，2022。石斑魚檢出禁藥遭中國祭出禁令！到底「孔雀石綠」是什麼？。食力 foodNEXT。
5. 趙詩敏，2014。三種幾丁質類物質對水中孔雀綠去除之研究。國立臺灣海洋大學水產養殖學系碩士學位論文。基隆。
6. 行政院環境保護署毒物及化學物質局，2017。孔雀綠是什麼？又為何會出現在水產品裡？。PanSci 泛科學。
7. 行政院農業委員會，2022。動物用藥品使用準則 – 農業委員會主管法規查詢系統。
8. 莊昭緣，2019。飼料中添加葡聚多醣體及羥四環黴素對龍虎斑非特異性免疫反應及抵抗溶藻弧菌能力之影響。國立臺灣海洋大學水產養殖學系碩士學位論文。基隆。