暗夜中「鬼魅蘑菇」的幽光

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

本文轉載自中央研究院「研之有物」，為「中研院廣告」

• 採訪撰文｜簡克志
• 責任編輯｜簡克志
• 美術設計｜蔡宛潔

降低碳排還不夠，奈米材料幫你直接減少二氧化碳！

氣候變遷問題日益嚴重，2023 年 9 月成為全球有史以來最熱的月份，臺灣夏天飆破 38 ℃ 的頻率逐漸增加。為了避免地表升溫超過工業化前水準的 +1.5 ℃，世界各國訂出 2050 年淨零排放的目標，設法減少大氣中的溫室氣體。減碳解方除了低碳電力之外，直接減少二氧化碳也是一條路徑。中央研究院「研之有物」專訪院內原子與分子科學研究所陳貴賢特聘研究員，他的研究專長是奈米能源材料，我們將介紹一種複合光催化材料：硫化鋅（ZnS）／硫化銦鋅（ZnIn₂S₄，簡稱 ZIS），在太陽光照射下，此材料表面發生的氧化還原反應，會將二氧化碳還原成有用的工業化學原料！

地球「保冷」計畫——減碳是關鍵

我們每天排放多少二氧化碳？根據 Our World in Data 的人均二氧化碳排放數據，2021 年全球每人排放的二氧化碳為 4.69 噸，而燃燒 1 公升的汽油大概會產生 2.3 公斤的二氧化碳。換算一下，每人每天排放二氧化碳約為 12.8 公斤，相當於每人每天消耗 5.6 公升的汽油！

根據聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）的特別報告「全球暖化 1.5 ℃」，人類活動排放的溫室氣體，已經讓地球表面平均溫度上升了 1 ℃。若以人類目前經濟模式發展下去，碳排放量可預期將不斷上升，大量溫室氣體將讓暖化現象與極端天氣事件更加劇。

氣候科學家警示，地球表面平均溫度需控制在 +1.5 ℃ 以內 ^{註 1}，否則將有不可逆的後果，例如生物多樣性大幅度降低的風險。因此，世界各國有了 2050 年淨零排放的共同目標，並不是說都不排碳了，而是要設法讓溫室氣體的碳排放量和碳減少量相互抵消，達到「淨零」的目標。

要達到淨零的目標，除了尋找與開發減碳電力之外，直接減少二氧化碳也是一個方法。想像一下，如果可以像植物一樣，只要照太陽光，就把二氧化碳變成有價值的碳氫化合物，聽起來不錯吧？但是二氧化碳做為燃燒後的產物已相當穩定，要如何以人工方式讓二氧化碳再次參與反應？

我們可運用「陽光」與「光催化材料」（又稱光觸媒，photocatalyst），不僅可以減碳，還能產生有價值的碳氫化合物，是一種「一舉兩得」的方法！

光觸媒（光催化）材料是什麼？

在談到光催化材料之前，先複習一下「催化劑」這個概念，催化劑不參與化學反應，但是它讓原先不可能的化學反應變得可行！陳貴賢分享，這就像過去從臺北到宜蘭需要翻過雪山，經過九彎十八拐的北宜公路；但如今有了「雪山隧道」之後，就大大降低臺北到宜蘭的時間與難度。「雪山隧道」就是臺北通往宜蘭的催化劑。

除此之外，催化劑也可以說是推進人類歷史發展的重要角色！在過去，農作物施肥只有天然氮肥可以使用，產量有限。而肥料意味著糧食增加與生產力增加，《巫師與先知》這本書就提到位於秘魯的鳥糞島嶼成為各家跨國公司必爭之地。另一方面，波斯人也在各地建造供鳥類休息的高塔，用來收集當肥料用的鳥糞。

到了近代，陳貴賢提到在 20 世紀初，德國科學家哈伯（Fritz Haber）透過催化劑，在高溫高壓的條件下，以鐵粉做為催化劑，讓氮氣和氫氣轉換成氨。這讓人工固氮成為可能，人類不用再依賴緩慢的生物固氮反應就可以合成化學氮肥，農作物產量也大幅提昇。

本文主角「光催化材料」，顧名思義就是協助光化學反應的催化劑，但光催化材料與一般催化劑不同的地方在於，其化學反應通常發生在固態的表面環境，目標反應物、光子和電子都有參與反應。

比起光催化材料，你可能更常聽到它的同義詞「光觸媒」，例如某某產品宣稱具有「奈米光觸媒消毒」的功能，其實就是照射足夠的光，讓材料表面的氧化還原反應把細菌分解。而之所以光觸媒需要做到奈米尺寸，這是因為奈米小顆粒可以改變物質的電子能量結構，且大幅增加反應的表面積，讓光催化反應更有效率。

陳貴賢：「一個高表面積的奈米粉末，它的表面積可能是薄膜的一萬倍，甚至於十萬倍。」

給你電子，還你原形！光催化材料上的氧化還原反應是怎麼發生的？

光催化材料之所以能夠減少二氧化碳，是因為照光後材料表面發生「氧化還原反應」，氧化反應會失去電子，還原反應會得到電子。陳貴賢與團隊開發的複合光催化材料：硫化鋅（ZnS）／硫化銦鋅（ZnIn₂S₄，簡稱 ZIS），可以讓二氧化碳還原成甲醇（CH₃OH）和乙醛（CH₃CHO），這兩種產物都是工業常用的化學原料。反應式如下：

要持續減少二氧化碳，就要持續發生上述還原反應，持續供給電子。不過，我們要怎麼讓電子快速又順利的補充到材料表面？這裡就開始涉及到半導體的核心問題：電子與電洞的產生、分離和傳輸。

陳貴賢與團隊開發的複合光催化材料：ZnS／ZIS，是結合兩種奈米半導體材料，透過水熱法合成，將 0 維的 ZnS 奈米顆粒沉積在 2 維的 ZIS 奈米片之上，形成 0D-2D 結構的 ZnS／ZIS 複合物，就像製作巧克力豆餅乾，不過要複雜得多。

既然 ZnS／ZIS 是半導體，當受到光照之後，原來的價帶（valence band）電子會被光激發成導帶（conduction band）電子，原本價帶電子佔據的位置則留下一個空位，就是電洞。電子和電洞的遷移，就是半導體形成電流的原因，因此電子和電洞都稱為「載子」（charge carrier）。

還記得上面的還原反應嗎？

對光催化材料來說，為了在光照環境下把二氧化碳還原成乙醛和甲醇，必須獲得穩定的電子來源，材料內部要迅速補充電子到表面，因此：

照光產生的電荷載子數量越多越好；產生的電子和電洞要傾向分離，分得越遠越好；電子和電洞越快移動到表面參與反應越好。

載子輸送要快速穩定，首先照光產生的載子要多，就有更多電子和電洞參與反應。分離載子是為了避免復合，照光產生的電子和電洞很容易復合，一旦復合，等同於減少載子。再來是載子越快移動到表面越好，可以讓每次的氧化還原反應都是最佳效率。

尋找最有效的光催化材料

陳貴賢團隊總共做了 4 種不同比例的 ZnS／ZIS 光催化材料，依照 Zn:In 比例 1:0.12、1:0.26、1:0.46 和 1:0.99，分別標記為 ZnS/ZIS-1、ZnS/ZIS-2、ZnS/ZIS-3 和 ZnS/ZIS-4。其中，ZnS/ZIS-3 的光催化效果最好，可以有效減少二氧化碳，產生最多的乙醛和甲醇（如下圖）。

為了驗證光催化材料產生有效載子的效率，陳貴賢團隊計算了 ZnS/ZIS-3 的總 AEQ 值（apparent quantum efficiency），用來評估「照到光催化材料上的每顆光子數量，產生了多少實際參與催化反應的電子數」。測量之後，ZnS/ZIS-3 的 AEQ 值為 0.8%，量子效率比單獨的 ZnS 材料提高了將近 200 倍！

這也是為什麼陳貴賢團隊要使用兩種不同的材料結合，因為單一半導體材料照光產生的電子和電洞有很高的復合機率，選擇兩種不同的半導體材料組合，讓兩種材料形成特殊的「能量階梯」就可以有效分離電子和電洞，並且把電子送到它該去的材料表面。

此外，使用兩種半導體材料的好處還有「二次激發電子到更高能階」，以符合光催化反應的能量門檻，自由電子掙脫 ZnS 的束縛之後，繼續往 ZIS 跑，光的能量會繼續把電子往上送到更高能級的材料表面，還原二氧化碳的反應在此發生。

Z 字形跑比較快！控制材料之間的微應變提升氧化還原效率

關於光催化材料的二次激發，陳貴賢提到：「材料低能階，然後光子進來後，把電子激發到高能階去做反應，太陽能電池也是這樣。但是呢，有時候沒那麼剛好，例如激發後的能階不夠高，雖然激發上去了，但電子沒有辦法跟二氧化碳做反應。那我把兩個材料拼在一起，電子上去以後又下來，然後再吸收第二個光子上去，那就變得很高了，高了以後它的反應效率就提升很多。」

如果我們把光催化材料的二次激發過程畫成示意圖，如下圖所示，電子在 ZnS 束縛區受到第一次光子的激發，變成自由電子，接著經過設計完善的材料介面，先降到較低的 ZIS 束縛區，受到第二次光子的激發，再次變成自由電子，跑到光催化材料的表面，和二氧化碳發生還原反應，將二氧化碳變成可再利用的乙醛和甲醇。

看看電子走過的路，如果向左歪著頭看，是不是就是一個 Z 字呢？科學家把這個過程稱為「直接 Z 方案」（Direct Z-scheme）。「直接」的意思是，電子從 ZnS 跑到 ZIS 的過程，不需要再經過一個中間地帶，降低電子和電洞復合的機會。

為什麼陳貴賢團隊設計的「直接 Z 方案」光催化材料，電子可以不需要中間的「轉接站」，直接轉移到另一個材料上呢？這裡也有一個巧思：不同材料之間的「微應變」。

不同材料的晶體排列規律是不一樣的，當兩種材料接在一起時，接面處會發生「晶格不匹配」，也就是兩種材料的原子會互相卡到、晶格微微變形。但是，如果我們可以控制微應變（Strain）的程度，就可以控制兩種材料「能量階梯」的相對位置，微應變可以讓材料接面自動帶有「轉接站」的功能，進而形成一個內部電場，讓電子和電洞更能快速分離，提高光催化效率。

總之，陳貴賢團隊開發的這套材料組合，是有微應變誘導的直接 Z 方案光催化材料，可做為未來量產光催化材料的研發設計參考，同時也是減碳的解方之一。

綠能趨勢——光催化材料未來可期

陳貴賢表示，目前表面科學和材料是中研院原分所的主要研究領域，他的實驗室選擇能源材料作為研究主軸，有太陽能電池和熱電材料，同時團隊也專注研究可還原二氧化碳的光催化材料，以及與燃料電池相關的催化劑。

陳貴賢看好將來能源材料的發展，因為在 2050 淨零排放之前，有愈來愈多企業紛紛加入「RE100 倡議」的行列，企業必須承諾最晚於 2030 年前使用 100% 再生能源。最著名案例是科技巨頭蘋果、Google 和微軟等公司都已宣布其全球供應鏈將符合 RE100 的要求。其中，台積電為蘋果主要供應商，2020 年也加入 RE100，目前為臺灣再生能源的主要買家。

可以預見，將來風能、太陽能與燃料電池的相關材料有其市場需求，而能夠減少二氧化碳的光催化材料，也將成為全球減碳的利器。陳貴賢提到，當前光催化材料還在基礎研究階段，目前的人工光合作用效率約 1%，接近大自然效率，而團隊希望提升到至少 5% 到 10% 以上，方能有其實用價值。

陳貴賢進一步強調，未來效率提高之後，能夠轉化二氧化碳的光催化材料就會有很大的經濟價值，不僅轉化後的燃料可以賣錢，處置二氧化碳原料亦可以收取負碳費用，是一種前所未有的概念。

註解

1. 根據 IPCC 的資料，如果要將全球暖化幅度控制在 +1.5 °C 以內，必須在 2050 年左右達到二氧化碳的淨零排放目標，同時也要大幅度降低非二氧化碳的溫室氣體排放，特別是甲烷。

今年八月時，有新聞指出，一位英國女子西摩（Leah Seymour）在打掃浴室時，將馬桶清潔劑與漂白劑混合一起使用，幾分鐘後出現強烈氣味，導致她氣喘發作，失去意識，送醫後宣告不治身亡。

什麼！漂白劑不是我們生活中常用來消毒的好朋友嗎？到底發生了什麼事？漂白劑真的這麼危險嗎？以後是不是就別用了？

修但幾勒！

在恐慌蔓延之前，我們必須先來了解漂白劑究竟是何方神聖，又是如何作用的。

別只會唱愛情轉移，你知道電子轉移嗎？

我們日常使用的漂白劑，通常是透過氧化還原反應將顏色去除或變淡，除了漂白的功能之外，也可以用來消毒殺菌。

氧化還原反應指的是過程中發生電子轉移的化學反應，例如以下這個鎂和氧化銅的反應式： 

Mg＋CuO → MgO＋Cu

我們可以把 鎂 Mg 想像成是一位財大氣粗的火爆小子，而 銅 Cu 是個性溫和的好好先生，有天他們倆相遇了，鎂對銅表示想買下他的情人 氧 O，急躁的鎂不管銅的意見，就把錢（也就是電子）付給他，同時也把氧搶走了，於是鎂就把氧佔為己有，而銅得到了錢財，變回孤身一人。

在氧化還原反應裡，不同角色有各自的稱呼和招式，把電子付給別人的火爆小子稱為「還原劑」，招式為「還原」，讓別人變回孤身一人；得到電子的好好先生為「氧化劑」，招式為「氧化」。

然而，好好先生與火爆小子的身份並非永遠不變，也就是說「沒有最火爆，只有更火爆」，未來當鎂遇到比他更財大氣粗的人時，手上的氧也會被「買」走，而銅遇到比他更溫和的人時，也可能會買別人的氧。

而這種急躁又霸道的性格，稱之為「活性」，也就是說活性越大的元素，性質越活潑，越急著把錢（電子）塞到別人手裡、買走氧，不過，他們把氧買走後，就會「浪子回頭」，個性變得比較收斂，性質更為安定。

拿～麼厲害！漂白劑原來是轉移高手

接著回到故事主線，漂白劑的種類可以依據在漂白過程發生的氧化還原反應中擔任的角色來區分：若在反應裡擔任氧化劑者，稱為「氧化型漂白劑」；若擔任還原劑者，稱為「還原型漂白劑」。

平時我們較常接觸到的是氧化型漂白劑，而氧化型漂白劑通常可以再分為兩類：氯系漂白劑與氧系漂白劑。

這邊即將登場的是：氯系漂白劑。

氯系漂白劑含有次氯酸鈉（NaClO），溶在水中會解離成次氯酸離子（ClO^–）和鈉離子（Na⁺），當次氯酸離子（ClO^–）與水反應後，會轉變為弱酸性的次氯酸（HClO），但鈉離子（Na⁺）與水反應後，會變成強鹼性的氫氧化納（NaOH），因此使水溶液變成弱鹼性。

次氯酸（HClO）就是典型的好好先生，很容易得到其他物質的電子，也就說能夠氧化許多的物質，透過氧化就可以破壞細菌的細胞機能，最後導致細菌死亡。而漂白的功能也是因為氧化了含有顏色的化合物而造成褪色。

不過，漂白水的原液只含微量 HClO 分子，加水稀釋後 HClO 的比例會提高，此時才具有比較好的消毒殺菌效果。

什麼？跟清潔劑一起用ㄟ出代誌？！

然而，如果以不正確的方式使用氯系漂白劑，可能會對我們的健康造成危害！

使用漂白水的時候，有些人會加上「比較好聞」的清潔劑，或是跟其他強效清潔劑混合，希望可以藉此達到更好的清潔效果。

請小心！如果將漂白水和其他清潔劑混合，很有可能產生危害人體的物質。

• 延伸閱讀：消毒抗武漢肺炎？先了解酒精漂白水怎麼用才安全有效

加拿大多倫多大學 2019 年的研究發現，當我們在室內環境使用氯漂白劑溶液時，容易釋放出氣態的次氯酸（HOCl）和氯氣（Cl₂），由於兩者都是強氧化劑，因此它們會和清潔劑中的揮發性有機化合物——檸檬烯（limonene）產生反應。

檸檬烯是最豐富的揮發性有機化合物之一，許多我們的日常用品有它的存在，例如個人護理產品、清潔用品、空氣清新劑等。

檸檬烯本身是無毒的，在不同的室內條件下，檸檬烯可以與臭氧或其他氧化劑反應，生成顆粒，例如它和氫氧自由基可以快速進行反應。

他們觀察到，在室內日光燈或陽光的照射下，檸檬烯會與次氯酸、氯氣發生反應，並在室內產生大量的粒子，接著他們用氣膠儀質譜法（Aerosol mass spectrometry）分析這些粒子後，發現這些例子大部分都是含氯的顆粒，吸入身體後可能對肺功能或氣管造成負面的影響 ⁴。

然而，我們也不能完全把責任都推給檸檬烯。

事實上，當氯漂白劑溶液釋放出次氯酸（HOCl）和氯氣（Cl₂）後，在光的照射下^註1，很容易被分解為氫氧自由基及氯原子，它們倆也是強氧化劑，可以與許多室內揮發性有機化合物反應，產生氯化物，甚至有助於形成二級有機氣溶膠（SOA），可能會危害人體的呼吸系統健康 ⁵。

雖然這些顆粒的成分、對健康的影響程度還需要進一步研究，但我們仍然可以知道，這些光解作用、氧化反應形成的產物，對人體健康具有一定的風險。

使用漂白劑前，三件最重要的小事

次氯酸鈉在我們的生活中扮演著重要的角色，游泳池、廁所乃至於免疫系統，都可以發現它的存在。

然而如同歌詞裡說「水能載舟，亦能煮粥」，次氯酸鈉帶來便利的同時，也伴隨著其他風險，為了避免更多因誤用而造成的悲劇，我們必須了解如何安全的使用漂白劑，以下為大家整理了和次氯酸鈉平安共處的 3 大守則！

1. 禁止飲用與避免觸摸

次氯酸鈉之所以能「消毒殺菌」，是因為具有一定的生物毒性，如果誤飲可能會造成中毒，在使用次氯酸鈉進行清潔時，最好戴上口罩及手套，避免直接接觸喔！

2. 避開陽光及高溫

如同剛剛的研究提到，次氯酸鈉遇到光或熱會被分解成有毒的氯氣，因此平常不使用時要保存在陰涼處，也不要搭配熱水使用。

3. 避免與清潔劑混合

除了上面提到的檸檬烯以外，其實清潔劑裡還含有其他物質，會跟次氯酸鈉反應生成氯氣或其他對人體有不良影響的化學物質。

即使上述這些注意事項看起來都是常識，卻非常容易被大家忽略！請大家務必謹慎、聰明地使用，才能讓我們在享受潔淨空間的同時，避免意外的發生！

註解

1. 這項研究的實驗是在只有朝北窗戶的房間內進行的，他們推測窗戶接收陽光較多的房間會有更迅速的光解反應。

參考資料

1. Wang, C., Collins, D. B., & Abbatt, J. P. (2019). Indoor illumination of terpenes and bleach emissions leads to particle formation and growth. Environmental Science & Technology, 53(20), 11792-11800.
2. Yahoo新聞：「漂白水+清潔劑」刷浴室 她聞刺鼻味倒地……4天後亡
3. 香港政府一站通：漂白水的使用
4. Das, R., & Blanc, P. D. (1993). Chlorine gas exposure and the lung: a review. Toxicology and industrial health, 9(3), 439-455.
5. Gaschen, A., Lang, D., Kalberer, M., Savi, M., Geiser, T., Gazdhar, A., … & Geiser, M. (2010). Cellular responses after exposure of lung cell cultures to secondary organic aerosol particles. Environmental science & technology, 44(4), 1424-1430.

雨後無月的冬夜，南澳的森林裡水氣氤氳。樹幹上參差交疊的扇狀物，正靜靜地散發冷白的幽光。^[1]近看每片直徑 20 到 40 公分左右，^[2]向外展開。若用相機去捕捉那毛骨悚然的氛圍，肉眼所見的白，則會在照片中變成詭譎的螢光綠。^[1]

這不是靈異現象，而是澳大利亞「鬼魅蘑菇」（ghost mushrooms；學名：Omphalotus nidiformis）與生俱來的特質。^{[1, 2]}

蘑菇發光的原理

鬼魅蘑菇體內，有一種叫做「乙烯基吡喃酮」（hispidin）的「螢光素」（luciferin），會在「螢光酵素」（luciferase）的催化下，與空氣中的氧氣結合，產生「氧化反應」。此時所形成的暫時性產物，具有極高的能量。在接下來的還原過程中，便會釋放出「生物光」（bioluminescence）。^{[3, 4]}

拍攝鬼魅蘑菇的技巧

鬼魅蘑菇盛產的六月，正值南半球的冬天。^[2]拍攝發光奇景最佳的戶外環境，必須不見月亮和其他任何的光害。^[1]換句話說，有志之士要在攝氏 4、5 度的夜晚，摸黑找蘑菇，架設相機與腳架，再耐心地以慢速快門曝光。（給對專業攝影有興趣的讀者參考：墨爾本大學Paul Whitington副教授某次成功的拍攝數值，為 ISO 800，F/2.8，曝光 216 秒。）^[3]

生物光的顏色

鬼魅蘑菇發出 530nm 的光線，理應呈現綠色，跟相機拍到的一樣。肉眼所見卻非如此，是因為眼睛裡唯有超級敏感的「視桿細胞」（rod photoreceptors），能接收到微弱的生物光。偏偏視桿細胞不長在視網膜的正中央…^[3]

所以，如果哪天真有機會親眼目睹，請千萬別「正視」鬼魅蘑菇的存在，反而得用眼角餘光「偷瞄」它，^[3]才會有較精確的體驗。

生物光的功能

無論顏色如何，鬼魅蘑菇的外表，對遊客來說，都稱得上賞心悅目。然而，它們原本發出生物光的目的，應該不是為了討好人類。曾有科學家假設它和巴西螢光蘑菇 Neonothopanus gardneri 一樣，透過在夜間發光，吸引昆蟲來協助散播孢子。可是 2016 年的一篇期刊論文，指出鬼魅蘑菇整日不熄燈，卻也沒因此拐到比較多的昆蟲。研究團隊於是認為鬼魅蘑菇的生物光，僅是代謝過程中的意外產物。^{[2, 3]}

發光蕈類的歷史

根據化石資料推估，世界上第一株發出生物光的蕈類，出現在 1.6 億年前的侏羅紀。^[5]遲至公元前 4 世紀，亞里斯多德（Aristotle，384 – 322 BC）才寫下人類史上，關於生物光最早的文字紀錄，描述一根腐木（上面的蕈類），散發有別於火焰的光芒。^{[1, 6]}17 世紀時，德國植物學家Georg Eberhard Rumphius（1627‐1702），隨荷蘭東印度公司派駐印尼。^[7]他在《安汶島植物名彙》（Herbarium Amboinense）中，提到當地人手持泛著藍光的蘑菇當燈籠。^[6]不過，生物光其實在深海生物身上較為常見；相對地，目前所知的 15 萬種蕈類裡，僅有 70 幾種能發光，^{[2, 8]}而鬼魅蘑菇的分佈又只限於澳大利亞的南澳和塔斯馬尼亞。^[1]

臺灣的發光小菇與相關研究

話說回來，觀賞自帶光芒的蘑菇，並不困難。臺灣本地就有幾種會發光的蕈類，在阿里山、溪頭、墾丁等地都看得到。^{[8, 9]}它們隸屬世界三大發光真菌支系之一的「小菇支系」（Mycenoid lineage）。中央研究院生物多樣性研究中心的團隊，曾發表論文探討它們的基因，還被選為 2020 年《美國國家科學院院刊》（PNAS）的封面故事。中研院的新聞稿中指出，目前發光蕈類的基因已被用於各種領域，例如：追蹤癌細胞的移轉，或製造生物感測的環境汙染警示器。^[5]看來發光蕈類，有比單純供人玩賞，更嚴肅的使命。

參考資料：

1. Glencoe’s Ghost Mushroom Lane begins to flourish after heavy rainfall (ABC News, 2022)
2. Weinstein P, Delean S, Wood T, Austin AD. (2016) ‘Bioluminescence in the ghost fungus Omphalotus nidiformis does not attract potential spore dispersing insects’. IMA Fungus (7): 229 – 236.
3. Luminescent ghosts by A/Prof Paul Whitington (Life in a Southern Forest, 2019)
4. Ke HM, Lee HH, Lin CYI, et al. (2020) ‘Mycena genomes resolve the evolution of fungal bioluminescence’, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 117(49): 31267-31277.
5. 臺灣也有發光菇！中研院追溯基因演化史 找尋蕈類發光的意義 （中央研究院，2020）
6. A History of Luminescence: From the Earliest Times Until 1900 by E. Newton Harvey (The American Philosophical Society, 1957)
7. 尋找記憶的缺角：早期有關通草的記錄（國立臺灣大學）
8. 螢光蕈（臺灣國家公園，2018）
9. 施雨伸，2014，〈臺灣產螢光小菇的分布、分類及人工培養，並兼述一新種〉（臺灣博碩士論文加值系統）