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海洋深層水:是魔法泉水還是產業的海市蜃樓?

PanSci_96
・2013/11/05 ・3652字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 590 ・九年級

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文 / 川貝枇杷膏
編 / PanSci 編輯部

不知道大家有沒有看到新聞「海洋深層水研究 有助運動恢復」[1]?大部分人的點進去看後,要不是覺得「傑克,這真的是太神奇了!」,不然就是跟我一樣想說,怎麼可能?

關於這篇報導

這實在是一篇很典型把科學研究置入新聞中以創造公信力的例子:有外國研究在大學舉辦的論壇和有數字的證據。但所謂的「美國研究」-其實是一篇台灣學者進行、投稿到國際期刊的研究,作者群中包含一位美國教授合作(或掛名)[2]。在大學舉辦的論壇也不是一場探討海洋深層水的學術場合 [3],倒是有安排去台肥公司(轉投資臺灣海洋深層水公司)參訪;論壇中其他關於運動科學、營養等等的演講則沒有在報導中提到。

報導中提到人體在運動後會流失水分及礦物質屬實,但這篇研究中的受測者並未長期飲用海洋深層水,只有在運動完後,分四次間隔三十分鐘飲用。報導中說「長期飲用海洋深層水的運動員,肌肉回復最佳狀態大約只需要4小時,飲用普通水的運動員,48小時不一定能回到最佳狀況」的「4小時」跟「48小時」的差異,是由於實驗設計只在4小時、24小時及48小時後這三個時間點檢測。

關於這篇研究

儘管這篇介紹研究的報導問題重重,但不能就因此否認該篇研究。接著讓我們從論文來看,海洋深層水是否真的有此神效來幫助運動後恢復狀態。

研究團隊拿臺灣海洋深層水公司所提供的產品與自來水做比較,兩種水經過濾、添加一樣的食品添加劑後,提供給受測者作雙盲實驗。受測者是十二位健康男性,在運動實驗中喝不同的水,研究人員記錄受測者每分鐘耗氧量、肌肉力量、肌紅蛋白、TBARS(運動時脂質過氧化所產生的代謝物)、激素等來評估身體的回復狀況。根據實驗結果,研究人員認為相較喝一般的水,喝海洋深層水的實驗組,實驗過程中在這些指標上有較好的表現。

不過含有電解質的飲料很多,如:運動飲料、果汁、礦泉水等,不只海洋深層水,這項研究並沒有比較其他同樣含有礦物質的礦泉水或運動飲料是否也和海洋深層水一樣具回復體力的功效。我大略翻過運動飲料的研究,有些研究結果證明能有效恢復體力,有些則無。由於我並非運動科學或醫學專業,無法看出數據處理有什麼問題,若大家有發現任何問題,歡迎留言討論。

研究的競爭商業利益

這項研究另一個爭議點是作者的身分。研究報告的其中一位共同作者郭家驊教授(Chia-Hua Kuo),任職於臺北市立大學運動科學研究所,同時也在轉投資「台灣海洋深層水股份有限公司 」的台灣肥料股份有限公司擔任顧問。根據台灣肥料公司第三十二屆第十次董事會議紀錄 [pdf],因業務需要,以每月5萬元的車馬費聘任郭家驊博士為公司顧問。此外,根據台北體院的產學合作計畫清單,郭教授早在2010年 [.doc]2011年 [.doc],都有和台灣海洋深層水股份有限公司合作研究計畫「Taiwan Yes 運動速燃飲料對抗疲勞之功能性評估」。

作者和公司有諸多往來,研究報告中聲明「The authors declare that they have no competing interests」(沒有競爭商業利益),但郭教授卻沒有因為公司顧問的身分而利益迴避,也讓這則研究報告增添了爭議。

關於海洋深層水

即使該研究的實驗設計無可挑剔,海洋深層水本身就有很大的爭議。或許有人記得2007年壹週刊對海洋深層水的報導,報導指出海洋深層水極可能受污染、易致癌,也掀起了海洋深層水的討論,題目包括:究竟臺灣附近有沒有高營養價值的「溫鹽環流」?、會不會污染到有失去特定療效(美容、促進新陳代謝)?……等,直到最近爭議歸於沈寂,商品照賣。這其實和經濟部工業局從民國94年以來大力推動的水利產業有關,其中一項產業就是海洋深層水,期待能藉此促進東部地區的發展 [4]。相關的討論可以參考PTT Ecophilia版上的精華文章

與海洋深層水相關的討論整理如下:

Q: 海洋深層水是什麼?

A:一開始「海洋深層水」標榜是太平洋的溫鹽環流,擁有許多罕見礦物質,而且比例跟一般的水不同,但是當2007年爆出溫鹽環流根本沒有經過臺灣時,業者改口海洋深層水為深於200m的海水,陽光照射不到、比大陸棚還深的地方所抽取的低溫高壓海水(基本上就是建大大的管子伸進海底抽水)。混了很多東西的海水經過濾、精練、透析等加工後,目前應用於飲用水、化妝品、水產養殖、食品加工等。

Q: 為什麼海洋深層水這麼厲害?

A:根據官方協助建立的網站所提供的資料,海洋深層水有以下五點好處:[5]

  • 潔淨:低菌低雜質、較少有機物污染。
  • 低溫:陽光照不到所以很冷,從較冷海域流過來的(海水密度較大,所以位在深層)。
  • 富營養:富含營養鹽與微量元素,比例還剛剛好讓人體好吸收。
  • 安定:高壓、低溫之下,深層海水非常穩定,有特殊結構。
  • 再生:不像石油,海水可是取之不盡用之不竭啊!

然後廣告就根據上述那五點,跳到可以養顏美容、強身健體,叫你趕快喝!其實結論有點言過其實。

最後,政府告訴你不是世界上每個地方都能取得海洋深層水,臺灣得天獨厚,可以用這個開發「藍金產業」賺大錢,況且美國夏威夷及日本已經做很久了,韓國也要趕上來了!(看到韓國就不知道為何要驚慌一下)

Q: 海洋深層水有什麼問題?

A:一樣從以上五點來歸納:

  • 潔淨:深層海水仍有各式微生物與細菌。另有學者研究指出,東海岸附近海域受廢棄物污染。[6]
  • 低溫:因為溫度很低又高壓,水分子的群聚性質不同,所以比較容易被吸收或是比較好吃(味道無法查證,但若是這樣,把其他水冰到3~6℃不就好了?而且飲用水賣到手上時已經不是高壓了…)
  • 富營養:天然礦物質的比例會比人工添加更符合人體比例嗎?再者,礦物質極可能在逆離子滲透時就被弄掉了,或是太多的礦物質對人體是負擔。
  • 安定:各地海水組成成分不同,日本的研究很難直接套用在臺灣。
  • 再生:拼命抽深層海水,其實跟抽地下水沒什麼兩樣。本來在那裡的營養鹽和水就被這樣往上抽,對深海海洋生態系及營養鹽循環的會有哪些衝擊仍是未知。

至於什麼深海動物毒液殘留、海水裡有很多微生物、重金屬污染,現在的科技幾乎是可以過濾掉的 [7],但如果是這樣的話,為什麼非得用號稱「潔淨」的海洋深層水?新加坡從廢污水回收的新生水也是可以做到完全符合規定的乾淨,也可以喝。所以,海洋深層水除了用「乾淨」打廣告外,一定得強調各種礦物質的「效用」,但其效用現在科學研究也尚未普遍證實。目前是有研究指出海洋深層水可改善高脂飲食兔子的血壓與膽固醇 [8],另一篇由台灣廠商贊助的研究則顯示同樣適用於人體[9](Impact Factor=1.6~2.0)。

結論

不是故意要把海洋深層水講得很糟糕,而是要說海洋深層水跟一般的礦泉水差不多,並不會有什麼特別神奇的療效(被講得彷彿是聖水啊!)。當然,深層海水中有一些地表上難以發現的微量元素礦物質,或多或少會影響生理現象,但這有待更多研究證實,而目前對動物、人體影響的研究多集中在日本、臺灣;英文文獻則著重於生態系及物化性質的研究主題上。

若參考這週末在東華大學舉辦的深層海洋水大會的議程,會發現海洋深層水的研究及貢獻不止於拿來當飲用水喝,而是在水產養殖、研究各種生物、研究礦物質、研究醫藥上都有發展空間。[10]

 

編輯時間表
本文在11/05凌晨00:26發表後,於上午接到內文提及的有關人士及單位來電,對內文提出疑義。敏感段落即在第一時間暫時隱藏,於11/8確認資料無誤之後,11/11重新上線。

延伸閱讀:


參考資料:

  1. 海洋深層水研究 有助運動恢復(聯合新聞網 2013/10/4)
  2. Hou, C. W., Tsai, Y. S., Jean, W. H., Chen, C. Y., Ivy, J. L., Huang, C. Y., & Kuo, C. H. (2013). Deep ocean mineral water accelerates recovery from physical fatigue. Journal of the International Society of Sports Nutrition, 10(1), 7.
  3. 2013國際運動科學產業學術論壇
  4. 深層海水產業-水利產業資訊網
  5. 財團法人石材暨資源產業研究發展中心-深層海水知識服務平台
  6. 環境資訊中心:〈2007台灣回顧:「21世紀藍金」真相 海洋深層水是騙局? 〉〈海洋深層水的科學迷信〉
  7. 〈海洋深層水~不能喝?〉KingNet國家網路醫院
  8. Yoshioka, S., Hamada, A., Cui, T., Yokota, J., Yamamoto, S., Kusunose, M., … & Nishioka, Y. (2003). Pharmacological activity of deep-sea water: examination of hyperlipemia prevention and medical treatment effect. Biological and Pharmaceutical Bulletin, 26(11), 1552-1559.
  9. Fu, Z. Y., Yang, F. L., Hsu, H. W., & Lu, Y. F. (2012). Drinking Deep Seawater Decreases Serum Total and Low-Density Lipoprotein–Cholesterol in Hypercholesterolemic Subjects. Journal of medicinal food, 15(6), 535-541.
  10. 第17屆日本海洋深層水利用學會台灣大會暨2013台灣深層海水產業交流國際研討會
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PanSci_96
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只在宜花東海域尋求深層水是否搞錯了什麼?海洋深層水的真面目是:
阿樹_96
・2017/10/11 ・2703字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 512 ・六年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

所以說那個海洋深層水到底哪裡「深」了?

其實我一直蠻好奇國內的「海洋深層水」為何選擇定在「200 公尺」深度以下呢?因為就我對於海洋學的認識,所謂的「深層海水」在科學上雖沒有特別精準的「幾公尺以下可以算是深層水」這種操作型定義,但是在海洋學中提到深層海水時,大多是指「溫鹽環流」中的深層的海水。至於為什麼會有「溫鹽環流」,在談此名詞前,先快速提一下我們怎麼科學的區分「不同的海水」?又如何探討海水流動?

墨西哥灣流的演變圖,圖/wikipedia commons

洋流和水團

氣象報導中常聽到大陸冷氣團、太平洋暖氣團這些名詞,這些氣團代表的就是一大團性質接近的空氣。而海水中的「水團」,也是類似觀念,就是一個範圍內溫度、鹽度等性質相近的水體,就會被歸類為一個水團。而大致上不同水團密度都不會相同,在海中的情況是,兩個密度不同的水團若相會,大的會往下沉,小的會往上浮,並不是那麼容易可以均勻混合的,所以海中會有不同密度的海水上升下沉的情況,請先記著這點,我們先談另一種海水流動。

而一般常說的「洋流」在現在國高中地科或地理課本中多少都有提及,我們常聽到的灣流、黑潮這類的洋流,主要驅動力是來自於風吹帶動,其來源包括行星風系、高低壓分布等等,然後受到地形也會有影響,這些表層的洋流就成了大家在念書時經常要背誦的名詞(所以應該大家都不太喜歡吧?)。

北大西洋洋流示意圖,圖/wikipedia commons

表層海水流動時,性質也會有些改變,簡單來說有河流注入、降雨量大時海水密度就會下降,而蒸發量大時密度則會上升,而蒸發量大不但會發生在熱的地方,在變冷時也會,而且如果到更冷的地方,當水結冰後剩下的鹽分會讓海水的密度再更高,因而就成了容易下沉的「水團」了!

重點在這快拿出螢光筆:溫鹽環流

上面提到那些下沉的海流,它的起點就在北大西洋的挪威附近,故又叫「北大西洋深層水」(North Atlantic Deep Water,英文縮寫:NADW),到這邊終於出現了「深層水」的專有名詞了,大約在 2000-4000m 的深度(所以如果定 200m 找遍世界也這不到這水團的),而環流從北慢慢往南流到南極那邊,性質又有點不一樣了(密度又再高了一點),叫「南極底層水」(Antarctic Bottom Water, AABW),之後這團水往北走並且分叉,分別在印度洋和太平洋上升,然後再循表層的洋流運動,有些海水會再被洋流送回北大西洋,上述這段溫鹽環流遊記,至少是一千年起跳(約莫 1600 年)。

簡化的北大西洋深層水流動循環圖,藍色的線表示海底的寒流,紅色的線代表海面的暖流,圖/wikipedia commons 。

早期似乎有些營利事業將深層水和上述 NADW 扯在一起(參考魔法泉水還是產業的海市蜃樓?-海洋深層水一文),但實際上前述溫鹽環流的主要部分可是沒有經過台灣附近海域,真要抽那管子可能伸到公海都還抽不到啊(笑),所以後來好像也沒再提這作為賣點了。

所以目前臺灣採到的「海洋深層水」是怎麼樣的水?

至少,我可以確定臺灣能採到的不是溫鹽環流中的「深層海水」,那麼是有名的的「黑潮」嗎?可能勉強有機會是,黑潮的主流寬約 170 公里,然後中心最大流速區距離陸地約 20-50 公里(Liang et al., 2003),所以算是擦邊吧!黑潮的鹽度最大處也差不多在 200 公尺深的地方,不過實際上採水的管線沿著海底到 600 多公尺處,管線長不到 5km,好像也不容易採到黑潮最核心、鹽度最高部分的水體。而且黑潮的水溫頗高,這和等下要提的「低溫安定」又有點違背,所以就先談到這裡吧。

另外附帶一提,記得有聽過海洋深層水(暫拿 600 多公尺來談)有個「低溫安定」的說法,為什麼說它「安定」呢?或許是因為它的深度所在的溫度已經超過「溫躍層」了吧?所謂溫躍層就溫度變化很劇烈的地方,從下圖海水的垂直深度變化可以發現表層和下層水的溫度會突然有個變化很大區間,稱為溫躍層(thermocline),在台灣東部附近的確到了 500 公尺以下就是接近低溫的直線了,但是營養鹽類(這個等一下談)最多的的地方卻還是要到 1000 公尺深。

溫躍層的示意圖,圖/by Welcome1To1The1Jungle @Wikipedia。

那「營養鹽」是什麼?吃了會頭好壯壯嗎?

其實我無法回答吃了是不是對身體真的好,這個留給其它領域專家。不過,營養鹽一詞,卻是來自於海洋生物化學的作用,由於海洋生物需要磷、鈣、矽、鎂、鈣、硫等元素,所以一般會把磷酸鹽、硝酸鹽、亞銷酸鹽、銨鹽等成分稱作「營養鹽」,所以它的名字的營養之處跟人體並沒有直接關聯,或許可能有人會去研究它對人體是否有益,然而這些東西和所謂微量元素的一些重金屬礦物質,我們在很多時候都可以接觸到,如果要靠喝特別的水來補充,效率會比較好嗎?(我也非營養專家,就暫持保留態度吧)

再偷偷說一件事,要說台灣附近營養鹽多的海水位置,我想應該不在花東外海,而是在臺灣海峽,只是它的深度就不可能達到 200 公尺了……另外還有湧升流帶上來的營養鹽也是很豐富(下圖的東海 East China Sea 地區),深度當然也不到 200 公尺,所以我說那個 200 公尺畫分的也還真「剛好」啊(笑)!但到底是為什麼呢?還是要問定出這個深度的人了。

台灣與西太平洋的表層海還營養鹽分布位置,可以看到東海、還有中國沿岸和台灣海峽有較多營養鹽啊!圖/重新編修自 Chen, 2003。

之所以寫了這篇文章,並沒有打算叫大家不要喝____的水,畢竟這東西也無害,大家喜歡喝就喝。純粹是因為不是很喜歡過度的誤用科學詞彙,光以海洋深層水的定義而言,原本科學上並沒有完全一樣的名詞,但也有類似的定義,而目前看起來國內像經濟部給定的 200 公尺深的操作型定義和主流學界仍有落差,而過往的地科人們又太低調,不才小弟只好跳出來說一下定義正名一下,順便提供大家對於水團、營養鹽的相關知識。若科學上有什麼需要補充處,也請不吝建議。

source:Wikimedia

參考文獻

  1. W.-D Liang, T.Y Tang, Y.J Yang, M.T Ko, W.-S Chuang, Upper-ocean currents around Taiwan, In Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography, Volume 50, Issues 6–7, 2003, Pages 1085-1105.
  2. C.-T Chen, Distributions of nutrients in the East China Sea and the South China Sea Connection. Journal of Oceanography. 64., 2003, Pages 737-751.

延伸閱讀

  1. 維基百科(英):溫躍層
  2. 科學Online:全球海洋深層大循環 (The Global Ocean Conveyor)
  3. 泛科學:魔法泉水還是產業的海市蜃樓?-海洋深層水

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阿樹_96
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地球科學的科普專門家,白天在需要低調的單位上班,地球人如果有需要科普時時會跑到《震識:那些你想知道的震事》擔任副總編輯撰寫地震科普與故事,並同時在《地球故事書》、《泛科學》、《國語日報》等專欄分享地科大小事。著有親子天下出版《地震100問》。