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天然石材是怎麼來的?當天然石 PK 人造石的優缺差異在哪?

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/04/07 ・3624字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文由 權創國際 委託,泛科學企劃執行。

擁有美麗自然紋理的大理石、花崗岩是不少居家裝潢時會選擇的石材。但你聽過「天然石材會有輻射傷害人體、致癌」這個說法嗎?

其實在我們生活中,到處都有天然背景輻射、地表輻射、氡氣、宇宙射線,就連我們體內也有微量的放射性物質。這代表我們從土壤、岩石、呼吸空氣、搭飛機或吃東西等等都會接受到輻射,甚至建築物使用的石材也會對室內輻射量的多寡造成些微差異。

今天我們就來談談室內裝潢中常用的天然石材、人造石材,它們是怎麼形成的?以及,既然輻射無所不在,那輻射量達到多少才需要擔心呢?

世衛組織 WHO 建議住宅氡標準為每立方公尺 100 貝克,最高不宜超過 300 貝克每立方米,根據 WHO 資料顯示在 100 Ba/m3 標準下,可以將室內氡氣暴露的健康危害降到最低,而根據原能會輻射偵測中心的調查結果,使用花崗岩建材時,其實僅有約 14~48 貝克/立方米,也就是天然背景輻射雖然有高有低,但這些變化的程度都屬微量,接近於天然背景輻射,或是盡量能保持通風,產生的輻射量就更不會對人體造成影響,不用過度擔心。

天然石材怎麼形成

花崗岩屬火成岩,是岩漿侵入地底後,在深度超過 3 公里的地下深處緩慢冷卻、結晶所形成的。大理石的主要組成是碳酸鈣,屬於變質岩的一種。變質岩為地殻中已有的岩石,受到反覆的溫度、壓力或岩漿的化學流體的「變質作用」影響,因此改變成分結構與礦物排列方式,生成特殊的礦物以及變質構造。

不過並不是達到變質條件,就會有相同的作用!不同的溫度壓力、岩石種類,都會形成不同的變質岩。例如在 300~450℃、兩千至七千倍大氣壓的環境下,會形成以綠泥石、白雲母為主的綠色片岩相;而在溫度相近,但壓力卻提高至七千至一萬三千倍大氣壓的環境時,卻會出現僅於超高壓環境下生成的藍閃石與其他指標礦物所組成的藍色片岩相。

像台灣花蓮瑞穗出產的「竹葉石」,就是含有藍閃石礦物結晶的高壓變質岩,依地質學家研究推測,竹葉石原本是海洋底部的沉積物與火山物質混合所形成的岩石,變質溫度與壓力可達 510℃,10~15kbar(約 15000 倍大氣壓力),又因為與菲律賓海板塊碰撞而被隱沒到地底 50 公里深處,最後又在極短的時間內被抬升至地表。

而近年在室內設計界流行的「奢石」風潮,這些如寶石一般的透光天然石材,成了全球豪宅爭相收藏的頂級大自然藝術品,其實也是不同程度的變質岩,那為什麼能透光呈現華麗又透明的外觀?和大理石又有什麼不同呢?

生活中的常見的大理石,是從石灰岩變質而成。石灰岩主要是由過去的珊瑚礁、生物碎屑(如貝殼)所形成,因為是沈積岩,孔隙率約為 10% 甚至更高,其中主要成分碳酸鈣(化學式:CaCO3)結晶顆粒小、排序雜亂,因此光線很難穿透,但受到溫度壓力的變質作用,其中的碳酸鈣經過重新結晶生長,這些晶體就是方解石,是碳酸鈣的穩定形態,而形塑了緻密的大理石紋理。

其中少數變質岩經過長時間作用且結晶完整,具有方向性排列,顆粒大的結晶光線容易穿越,才能透出不一樣的質感,並且若是帶有少量不同礦物成分,也會影響結晶呈現的色彩,像是帶有黑雲母或碳而呈現灰黑色,含錳或鐵而呈現粉色或紅色系等等,這些半透明、透光的外觀加上色彩紋理特殊的岩石,才被稱為頂級「奢石」。

照片授權/佳聯石業

重新結晶的晶體,彼此緊密鑲嵌在一起,也能大幅降低孔隙率,孔隙率的差異大大影響石材本身的吸水率,不易染色,也就能保持較好的抗污能力。

照片授權/佳聯石業

人造石材與天然石材

從建材使用的角度來看,天然石材美麗的色彩和紋理外觀固然吸引人,還依據質地硬度、孔隙度標準有所分別。

石材的硬度評判標準,是依據 1812 年德國礦物學家 Frederich Mohs 提出,硬度值越大越硬。

大理石硬度值約 3~4 度,花崗石約在 5~6 度,鈦鋼石則在 7~8 度。

大理石相對質地較軟,可塑性強,多半會用在室內牆面或藝術雕塑品,來營造居家空間質感。花崗岩又硬又耐磨,建築外牆、庭院、陽台地板等等地方都很常見。

這些千變萬化的天然石的各種性質取決於「自然」,也就是不同岩場所生產的岩石,全憑自然環境經年累月生成。再者大多數天然石本身的毛細孔多,使用一段時間後不但光澤黯淡,還容易吸水發霉,長期紫外線曝曬容易導致石材褪色。維護保養就成為裝潢時的最大課題。

既要長久保持美觀又具防水防潮防霉特質的石材,於是有了吸水率更低、毛細孔更少的人造石。人造石是利用「加工」手段做出類似大型石板的建材,透過結合碎石或石粉以及人工膠、樹脂等黏著劑,一起放入機器高壓 、震動、抽真空來形成「大板石材」。比如:人造石英石,結構為 90~96% 天然石英及 4~10% 環氧樹脂低溫壓製而成。人造大理石,結構為 60~70% 天然石粉及 30~40% 環氧樹脂原石硬化成型。

人造大理石雖然解決了天然大理石因為孔隙率大而有吸水發霉的問題,但人造石畢竟是使用膠合,還是有不耐高溫,不耐磨,時間長久後泛黃等等問題。再則,畢竟是人工仿造的紋理,其美感自然也不如天然石材。

鈦鋼石天然石與人造石的完美綜合

那有既有天然大理石優點又有人造大理石優勢的石材嗎?

其實有的!它的形成方式是模擬天然大理石的變質作用,只是這個變質作用是透過一種稱為「精密分子燒合技術」的人工技術,用於製造新興建材的。其原理是模擬岩石本身受到強烈的壓密,讓岩石間的礦物顆粒緊密的鑲嵌在一起。不需耗時數百萬年,能將完成時間壓縮到短短兩週。

「精密分子燒合技術」的建材製造,以天然花崗岩為原物料,將岩石中的各種礦物分離、磨碎、烘乾。之後將粉末按比例均勻調配,再送入特製的液壓機,以 2.4 萬噸的的壓力壓合原料粉末成型,接著再以 1230 度的高溫加熱板材,模擬出超越自然界需要耗時百萬年的變質作用,直接將粉末轉變為極為緻密且堅固耐用的材料,使原材料與石材擬真紋理完美結合,甚至可以刻畫出如玉石般通透質感,而且這過程完全不需要添加任何人造的環氧樹脂黏合。

簡單來說就是用近似花崗岩的純天然原料,模擬天然大理石的變質而成。像是義大利研發的次世代建材 INFINITY 鈦鋼石,就是這種「天然再製建材」。既可以擁有天然大理石的視覺美感,還有超高硬度,和人造石一樣抗污、防霉、零毛孔,同時又比人造石耐高溫,而且不含膠!

照片授權/權創國際
照片授權/權創國際

結語

經過實測證實鈦鋼石比一般人造石更好,而且鈦鋼石還取得歐盟認證的建築材標章。鈦鋼石因為集輕質、抗污好清理、耐磨耐刮、超低吸水率、抗酸醶,不吃色,性能、美觀、實用(耐用)兼具集眾優點於一體,多種空間都適用,像是油煙較重的廚房除了做為牆面,也可以用在廚房流理台、隱形爐具爐面等枱面。像是較為潮溼的衛浴空間裡的牆面、浴缸、洗手枱都可以依喜好規劃使用。此外,像是飽受日曬、雨淋、強風刮拂、碳排放及各種空污懸浮粒沾染催殘的建築外牆、地坪也很合適。

照片授權/權創國際

鈦鋼石因為集輕質、抗污好清理、耐磨耐刮、超低吸水率、抗酸醶,不吃色,性能、美觀、實用(耐用)兼具集眾優點於一體,多種空間都適用,像是油煙較重的廚房除了做為牆面,也可以用在廚房流理台、隱形爐具爐面等枱面。像是較為潮溼的衛浴空間裡的牆面、浴缸、洗手枱都可以依喜好規劃使用。此外,像是飽受日曬、雨淋、強風刮拂、碳排放及各種空污懸浮粒沾染催殘的建築外牆、地坪也很合適。

照片授權/權創國際

綜上所述,天然石材有其無法輕易取代的美感,而且在使用上也沒有謠傳的致癌疑慮,所以仍然是許多人心目中的首選,而鈦鋼石在美感方面盡心追求,更在品質方面致力於打造最高規格的產品,實測過後也證實,鈦鋼石比一般人造石更好,並且還取得歐盟認證的建築材標章。

大家不妨到義大利 INFINITY 鈦鋼石台灣總代理商位於新北八里的體驗館,親自感受鈦鋼石的天然與人造綜合的薄板藝術科技與創意魅力。

照片授權/權創國際
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純淨之水的追尋—濾水技術如何改變我們的生活?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/04/17 ・3142字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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。

十九世紀倫敦泰晤士河的水,被戲稱為「流動的污水」(圖片來源 / freepik)

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?

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。

圖片來源/BRITA

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。

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 (圖片來源 / BRITA)

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。

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。

(圖片來源 / BRITA)

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

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