夏日炎炎學得快？

本文與 BRITA 合作，泛科學企劃執行。

你確定你喝的水真的乾淨嗎？

如果你回到兩百年前，試圖喝一口當時世界上最大城市的飲用水，可能會立刻放下杯子——那水的顏色帶點黃褐，氣味刺鼻，甚至還飄著肉眼可見的雜質。十九世紀倫敦泰晤士河的水，被戲稱為「流動的污水」，當時的人們雖然知道水不乾淨，但卻無力改變，導致霍亂和傷寒等疾病肆虐。

幸運的是，現代自來水處理系統已經讓我們喝不到這種「肉眼可見」的污染物，但問題可還沒徹底解決。面對 21 世紀的飲水挑戰，哪些技術真正有效？

濾水技術：從霍亂危機到高效濾芯

19 世紀的歐洲因為城市人口膨脹與工業發展，面臨了前所未有的水污染挑戰。當時多數城市的供水系統仍然依賴河流、湖泊，甚至未經處理的地下水，導致傳染病肆虐。

1854 年，英國醫生約翰·斯諾（John Snow）透過流行病學調查，發現倫敦某口公共水井與霍亂爆發直接相關，這是歷史上首次確立「飲水與疾病傳播的關聯」。這項發現徹底改變了各國政府對供水系統的態度，促使公衛政策改革，加速了濾水與消毒技術的發展。到了 20 世紀初，英國、美國等國開始在自來水中加入氯消毒，成功降低霍亂、傷寒等水媒傳染病的發生率，這一技術迅速普及，成為現代供水安全的基石。    

 19 世紀末的台灣同樣深受傳染病困擾，尤其是鼠疫肆虐。1895 年割讓給日本後，惡劣的衛生條件成為殖民政府最棘手的問題之一。1896 年，後藤新平出任民政長官，他本人曾參與東京自來水與下水道系統的規劃建設，對公共衛生系統有深厚理解。為改善台灣水源與防疫問題，他邀請了曾參與東京水道工程的英籍技師 W.K. 巴爾頓（William Kinnimond Burton） 來台，規劃現代化的供水設施。在雙方合作下，台灣陸續建立起結合過濾、消毒、儲水與送水功能的設施。到 1917 年，全台已有 16 座現代水廠，有效改善公共衛生，為台灣城市化奠定關鍵基礎。

進入 20 世紀，人們已經可以喝到看起來乾淨的水，但問題真的解決了嗎？ 科學家如今發現，水裡仍然可能殘留奈米塑膠、重金屬、農藥、藥物代謝物，甚至微量的內分泌干擾物，這些看不見、嚐不出的隱形污染，正在成為21世紀的飲水挑戰。也因此，濾水技術迎來了一波科技革新，活性碳吸附、離子交換樹脂、微濾、逆滲透（RO）等技術相繼問世，各有其專長：

• 活性碳吸附：去除氯氣、異味與部分有機污染物

• 離子交換樹脂：軟化水質，去除鈣鎂離子，減少水垢

• 微濾技術、逆滲透（RO）技術：攔截細菌與部分微生物，過濾重金屬與污染物等

這些技術相互搭配，能夠大幅提升飲水安全，然而，無論技術如何進步，濾芯始終是濾水設備的核心。一個設計優良的濾芯，決定了水質能否真正被淨化，而現代濾水器的競爭，正是圍繞著「如何打造更高效、更耐用、更智能的濾芯」展開的。於是，最關鍵的問題就在於到底該如何確保濾芯的效能？

濾芯的壽命與更換頻率：濾水效能的關鍵時刻濾芯，雖然是濾水器中看不見的內部構件，卻是決定水質純淨度的核心。以德國濾水品牌 BRITA 為例，其濾芯技術結合椰殼活性碳和離子交換樹脂，能有效去除水中的氯、除草劑、殺蟲劑及藥物殘留等化學物質，並過濾鉛、銅等重金屬，同時軟化水質，提升口感。

然而，隨著市場需求的增長，非原廠濾芯也悄然湧現，這不僅影響濾水效果，更可能帶來健康風險。據消費者反映，同一網路賣場內便可輕易購得真假 BRITA 濾芯，顯示問題日益嚴重。為確保飲水安全，建議消費者僅在實體官方授權通路或網路官方直營旗艦店購買濾芯，避免誤用來路不明的濾芯產品讓自己的身體當過濾器。

辨識濾芯其實並不難——正品 BRITA 濾芯的紙盒下方應有「台灣碧然德」的進口商貼紙，正面則可看到 BRITA 商標，以及「4週換放芯喝」的標誌。塑膠袋外包裝上同樣印有 BRITA 商標。濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣，並且沒有拉環設計，底部則標示著創新科技過濾結構。購買時仔細留意這些細節，才能確保濾芯發揮最佳過濾效果，讓每一口水都能保證潔淨安全。

不過，即便是正品濾芯，其效能也非永久不變。隨著使用時間增加，濾芯的孔隙會逐漸被污染物堵塞，導致過濾效果減弱，濾水速度也可能變慢。而且，濾芯在拆封後便接觸到空氣，潮濕的環境可能會成為細菌滋生的溫床。如果長期不更換濾芯，不僅會影響過濾效能，還可能讓積累的微小污染物反過來影響水質，形成「過濾器悖論」（Filter Paradox）：本應淨化水質的裝置，反而成為污染源。為此，BRITA 建議每四週更換一次濾芯，以維持穩定的濾水效果。

為了解決使用者容易忽略更換時機的問題，BRITA 推出了三大智慧提醒機制，確保濾芯不會因過期使用而影響水質：

1. Memo 或 LED 智慧濾芯指示燈：即時監測濾芯狀況，顯示剩餘效能，讓使用者掌握最佳更換時間。

2. QR Code 掃碼電子日曆提醒：掃描包裝外盒上的 QR Code 記錄濾芯的使用時間，自動提醒何時該更換，減少遺漏。

3. LINE 官方帳號自動通知：透過 LINE 推送更換提醒，確保用戶不會因忙碌而錯過更換時機。

在濾水技術日新月異的今天，濾芯已不僅僅是過濾裝置，更是智慧監控的一部分。如何挑選最適合自己需求的濾水設備，成為了健康生活的關鍵。

濾水技術：不僅是進步，更是守護未來

人類對潔淨飲用水的追求，從未停止。19世紀，隨著城市化與工業化發展，水污染問題加劇並引發霍亂等疾病，促使濾水技術迅速發展。20世紀，氯消毒技術普及，進一步保障了水質安全。隨著科技進步，現代濾水技術透過活性碳、離子交換等技術，去除水中的污染物，讓每一口水更加潔淨與安全。

今天，消費者不再單純依賴公共供水系統，而是能根據自身需求選擇適合的濾水設備。例如，BRITA 提供的「純淨全效型濾芯」與「去水垢專家濾芯」可針對不同需求，從去除餘氯、過濾重金屬到改善水質硬度等問題，去水垢專家濾芯的去水垢能力較純淨全效型濾芯提升50%，並通過 SGS 檢測，通過國家標準水質檢測「可生飲」，讓消費者能安心直飲。

然而，隨著環境污染問題的加劇，真正的挑戰在於如何減少水污染，並確保每個人都能擁有乾淨水源。科技不僅是解決問題的工具，更應該成為守護未來的承諾。濾水器不僅是家用設備，它象徵著人類與自然的對話，提醒我們水的純淨不僅是技術的勝利，更是社會的責任和對未來世代的承諾。

*符合濾(淨)水器飲用水水質檢測技術規範所列9項「金屬元素」及15項「揮發性有機物」測試
*僅限使用合格自來水源，且住宅之儲水設備至少每6-12個月標準清洗且無受汙染之虞

軍機操演保衛國家，噪音卻會干擾周遭社區。^[1]人類的聽力範圍，約在 20 至 20,000 赫茲之間；與蜥蜴的 100 到 5,000 赫茲，部份重疊。^[2]所以別只想到自己，請多關懷鄰居──此處不堪其擾的，可能還包括蜥蜴。學名 Aspidoscelis neotesselatus 的科羅拉多格紋鞭尾蜥蜴（Colorado checkered whiptail），列屬美國科羅拉多州的特別關注物種（species of special concern），^[3]並被美軍視為瀕危物種（species at risk）。^[2]由於其棲地涵蓋美國陸軍卡森堡軍事基地（US Army Fort Carson Military Base），科學家想知道軍機航道下的噪音壓力，是否會影響牠們的健康和生育。^[3]

孤雌生殖

Aspidoscelis屬之下，某些種的蜥蜴只有雌性，採行孤雌生殖（又稱單性生殖；parthenogenesis），^[4]即卵不用受精就能長成胚胎。這種方法一般會使物種幾無變異，遇上疾病或環境變化，便容易被一舉殲滅。^[5]比較特別的是，牠們過去有的曾與同屬不同種的雄性雜交，多少豐富了基因，混血產生的科羅拉多格紋鞭尾蜥蜴，還因此擁有三套染色體。^{[4, 5, 6]}孤雌生殖的 Aspidoscelis 屬蜥蜴，例如：科羅拉多格紋鞭尾蜥蜴，^[4]製造卵子時，比有性生殖（sexual reproduction）多複製一次染色體，才進行分裂。如此一來，無需精子湊對，依然能發展出正常胚胎。^{[5, 7]}

噪音的影響

研究團隊於 2021 年進入繁殖季的一個月後，也就是 6 月期間，跑去卡森堡軍事基地一帶，測量飛航範圍的地面噪音：^[3]軍機演練時，33.9 到 112.2 分貝；其他時候，則為 30.1 至 55.8 分貝。科學家也觀察科羅拉多格紋鞭尾蜥蜴，在這兩種情況下的行為，並幫牠們抽血、秤重、量身長、照婦科超音波等。^{[2, 3]}最後，將所有蒐集到的數據，依照設定的指標逐項分析：^[3]

• 皮質酮（corticosterone）：當壓力來襲，腎上腺會分泌皮質酮，來調節能量供給。軍機劃過天際的日子，科羅拉多格紋鞭尾蜥蜴的皮質酮，一如預期地上升。^[3]
• 血糖（plasma glucose）：歐洲海鱸（European sea bass；學名：Dicentrarchus labrax）遇到人為噪音時，血糖會提高，以應付壓力下所需的耗能。儘管這種現象聽起來相當合理，但是科羅拉多格紋鞭尾蜥蜴的血糖卻無動於衷。^[3]不曾飆高以因應外界刺激，也沒有消耗過頭而直直下墜。
• 反應性氧代謝物（reactive oxygen metabolites）：人為噪音會使歐洲濱蟹（shore crabs；學名：Carcinus maenas），加速代謝，而提高耗氧。科學家原本覺得，科羅拉多格紋鞭尾蜥蜴也會這樣。誰知道牠們血液中的反應性氧代謝物，出乎意料地於軍機操演時下降，懷孕者濃度又比其他個體更低。^[3]
• 補償性進食（compensatory eating）：壓力暴食不是人類的專利，認識科羅拉多格紋鞭尾蜥蜴後，有沒有倍感欣慰？牠們受軍機的噪音干擾，有時原地進食，有時邊走邊吃。整體來說，在壓力下吃多動少。^[3]
• 酮體（ketone bodies）：當血糖供不應求，身體會代謝脂肪，產出酮作為能量來源，^{[3, 8]}此即生酮飲食（ketogenic diet）的減肥原理。奇妙的是，人類努力控制飲食，才能達到的狀態，^[8][註]科羅拉多格紋鞭尾蜥蜴竟得來全不費工夫。在軍機的噪音下，牠們的血糖明明沒有變化，脂肪就直接開始代謝。體型小的個體，酮體濃度較高。^[3]

共存共榮

綜合以上，由上升的皮質酮，可以確定軍機飛行的噪音，會給科羅拉多格紋鞭尾蜥蜴帶來壓力。科學家認為，牠們一方面狂吃，所以血糖沒有下降，反應性氧代謝物甚至減少；另方面不等血糖耗盡，就搶先燃脂製造酮體當補給。在這個機制的調節下，儘管居住環境不太理想，抗壓消耗很多能量，但是科羅拉多格紋鞭尾蜥蜴適應得還算可以。當然，如果願意體貼孕婦，科學家建議軍機最好於繁殖季節期間，避開蜥蜴數量密集的地區，或是飛高讓地面噪音低於 50 分貝。^[3]以後當美軍飛航演練，維護人類社會的和平與穩定；期望科羅拉多格紋鞭尾蜥蜴也能安心增產，拓展成繁榮昌盛的族群。

備註

生酮飲食有痛風、腎結石和營養失調等潛在副作用，^[8]嘗試前請找醫師評估。

1. Kirk A. (10 APR 2023) ‘What’s that noise? Colorado Air National Guard to fly F-16s at night’. 9News.
2. Dijkstra M. (29 MAR 2023) ‘Lizards at US Army installation are stress eating during flyovers’. Frontiers Science News.
3. Kepas ME, Sermersheim LO, Hudson SB, et al. (2023) ‘Behavior, stress and metabolism of a parthenogenic lizard in response to flyover noise’. Frontiers in Amphibian and Reptile Science, 1:1129253.
4. Walker JM, Montgomery CE, Cordes JE, et al. (2019) ‘Morphological Variation, Habitat, and Conservation Status of arthenogenetic Aspidoscelis tesselatus Pattern Class C in the Canyonlands of Southeastern Colorado, USA’. Herpetological Conservation and Biology 14(1):119–131.
5. ‘How an Asexual Lizard Procreates Alone’. (02 JUN 2022) National Geographic.
6. ‘Parthenogenesis’. Britannica. (Accessed on 20 APR 2023)
7. Newton AA, Schnittker RR, Yu Z, et al. (2016) ‘Widespread failure to complete meiosis does not impair fecundity in parthenogenetic whiptail lizards’. Development, 143(23):4486-4494.
8. ‘Diet Review: Ketogenic Diet for Weight Loss’. Harvard T.H. Chan School of Public Health. (Accessed on 19 APR 2023)

2016/11/18編按：有新的觀點認為這可能不是蛇的化石，而是伸龍（dolichosaur），一種水生蜥蜴的話時。相關文章歡迎參考國家地理的這一篇文章：轟動一時的「四腳蛇」可能只是恐龍時代的蜥蜴？

始祖鳥具有鋒利的牙齒、腳上三趾有彎爪、長的骨質尾巴，這些是恐龍的特徵，而牠也同時有羽毛、翅膀，和現代的鳥類相似，因此被認為是恐龍演化到鳥類的橋樑，後來也陸續發現有羽毛的恐龍化石，證實鳥類是從恐龍演化而來。

在爬蟲類演化的部分，現在科學家普遍接受蛇是從蜥蜴演化而來，但對於是陸生還是水生的蜥蜴一直以來有很大的爭議，各有理論支持。直到最近發表的這篇四腳蛇化石的研究，終於解開了一些謎團。

四腳蛇就是扮演了始祖鳥的角色。牠是在巴西發現的化石，約有1億2000萬年歷史，是第一個發現有四隻腳的蛇類化石。牠的體長只有20公分，前肢和後肢分別為4毫米與7毫米，因此乍看之下很難看出牠的四肢，但放大一看竟然還有五個指頭！

蛇怎麼會有腳？是蜥蜴吧你不要騙我了

一般辨認蛇跟蜥蜴就是從有沒有腳來判斷，但其實有些較原始的蛇類也有前肢或後肢的殘留構造，也有蜥蜴是沒有四肢的。所以辨別蛇跟蜥蜴應該從以下幾點來判斷：

1.尾巴長度：蛇的尾巴很短，蜥蜴的尾巴很長。尾巴的算法是從泄殖腔開始，到身體最末端。

2.腹鱗：蛇的腹部鱗片特化成只有一片，蜥蜴的話會是很多片排列在一起。

3.眼瞼：蛇的眼瞼是整片的，所以他們不能眨眼，但大部分蜥蜴可以。

4.舌頭有無分叉：想必大家對蛇吐出舌頭的畫面很熟悉吧，蛇的舌頭都有明顯分叉，但是多數蜥蜴沒有喔～

5.有無外耳孔：蛇的外耳、中耳退化，沒有外耳孔，蜥蜴有。

「雖然牠有四隻腳，但有其他的特徵清楚地顯示出牠是蛇。」——尼可拉斯・朗里奇（Nicholas Longrich），英國巴斯大學（University of Bath, UK）考古學家，同時也是這篇論文的共同作者如此說。

朗里奇說，化石的最前端，具有完整的骨頭，呈現一個緊緊纏繞的線圈形狀，看起來就像是個沒有四肢的身軀。除了迷你的四肢外，牠的頭骨大約是人類一個指甲的大小，脊椎有160個脊椎骨，尾部有112個脊椎骨。

四腳蛇的脊椎超過150節（蜥蜴的脊椎沒有這麼長），牙齒呈現尖的、有一點彎曲。另外牠具有橫越整個腹部寬度的鱗片（也就是「腹鱗」，蛇類為了在地上爬行特化出來的構造），這是爬蟲類有鱗目中只有蛇才有的特徵。

「這個生物無疑地是蛇。」耶魯大學（Yale University）的Bhart-Anjan Bhullar雖然沒有參與研究，但在看到化石之後就這麼說：「沒有一個其他的爬蟲類像牠一樣綜合了這些特性。」

「擁抱的蛇」

這個物種被命名為Tetrapodophis amplectus，屬名Tetrapodophis在希臘文中是四腳的蛇的意思，而種名amplectus來自拉丁文，意為「擁抱」。

科學家更深入的觀察四腳蛇後發現，牠的四肢具有纖長的指頭，末端還有細小的爪子，因此推測牠的四肢不是用來爬行，也不是演化過程中剩餘的、沒有用的痕跡，比較有可能用來抓住獵物或是在交配時抓住配偶，這也是種名用了「擁抱」這個詞的原因。「牠是一隻擁抱的蛇。」朗里奇教授說。

這個化石已經出土數十年才開始被關注，起先是由研究團隊中的大衛・馬提爾（David Martill），英國普茨茅斯大學（the University of Portsmouth），在德國的Solnhofen博物館中發現。但朗里奇說，覆蓋在化石上面的石灰岩，還有化石呈現的褐至橘色，都指向巴西東北部的一個特定區域。不過這個化石是如何從巴西跑到德國的博物館中，卻是無人知曉。（其實那些科學家也不是很在意）

四腳蛇令科學家著迷的地方

四腳蛇的脊椎總共有272節，這已經超過科學家認為動物在開始失去四肢之前體長可以到達的極限的兩倍，這也是四腳蛇令人驚訝的地方。馬丁・科恩（Martin Cohn），美國佛羅里達大學（University of Florida, Gainesville）的演化發育生物學家說，這表示動物的四肢在演化中重新找到它的用途，而不是隨著身體延長而逐漸萎縮。在蛇類演化的模型裡，科學家一直認為是他們的身體先不斷變長，四肢才開始退化。但四腳蛇的發現顯然違背了這個假設，表示身體的延長和四肢的退化可能是獨立的兩件事情，科恩解釋。

科學家們普遍認為蛇是從蜥蜴演化而來，是因為發現的化石證據表示在骨骼構造上，蛇與蜥蜴很相近。有一派學者認為蛇是從「洞蜥」演化而來，這種蜥蜴生活在洞穴中，這能解釋為何蛇的聽力、視力都退化，身體也變成流線型。另一派學者則認為蛇是從滄龍（沒錯就是侏羅紀世界裡面最後出來撿尾刀的那隻）演化而來，後來才移居到陸地上生活。在這種假設下，外耳的退化是因為在水中沒有作用，透明的眼膜也是因為要在水中活動。有些化石的研究報告發現滄龍和蛇的骨骼結構相似，而且蛇的化石旁邊也出現和滄龍生活相同時期的沈積物。

四腳蛇大幅縮小的四肢、長長的身軀、短的口鼻部，都是適應爬行、鑽洞而在演化上保留下來的特徵；沒有利於游泳的扁平狀尾巴，而是圓柱狀，也沒有發現鰭的構造。因此科學家們推測四腳蛇是生活在洞穴中的陸地生物，蛇類並不像先前一些科學家認為的是由海洋生物演化而來，朗里奇表示。

加拿大阿爾伯塔大學（University of Alberta, Edmonton, Canada）的脊椎考古學家邁克爾・考德威爾（Michael Caldwell）表示，所有的脊椎生物，當然包括爬蟲類，都有一個小小的骨頭叫做「椎間體」（intercentrum），然而四腳蛇的脊椎骨中並沒有發現這個構造。四腳蛇的脊椎構造和在2億5000萬年前那次大滅絕（二疊紀大滅絕）絕種的兩生類有較高的相似度。「我覺得這個生物遠比研究團隊所說的令人興奮。」考德威爾說。不過四腳蛇應該不是最原始的蛇，因為可能還有很多在二疊紀大滅絕前的爬蟲類化石還沒被找到。

四腳蛇，一個擁有完整的蛇軀體，卻有四肢，像是當初填補恐龍演化到鳥缺失的那塊拼圖——始祖鳥一樣，補齊了科學家一直遍尋不著，蜥蜴演化到蛇的那個關鍵證據。

參考資料：

• Four-legged snake fossil stuns scientists—and ignites controversy. Science [July 23,2015]
• Four-legged fossil snake is a world first. Nature [July 23, 2015]
• Four-legged snake ancestor ‘dug burrows’. BBC news [July 24, 2015]
• 【蛇學問】演化解密：蛇族身世檔案 環境資訊中心
• 雪霸國家公園 生態專欄第十九期
• 始祖鳥 維基百科

原始論文：

David M. M., Helmut T., and Nicholas R. L., 2015. Four-legged snake from the Early Cretaceous of Gondwana. Science, 349:416-419