螞蟻巢中簡單的複雜系統

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

由於一種分子化合物的發現，一種強大的 HIV（導致 AIDS 的病毒） 局部性防治（topical preventative）可能很快就會問世。在 Texas A&M 大學與 Scripps 研究所進行的研究證明，接觸這種化合物的 HIV 會被溶解。

這種被稱為「PD 404,182」的合成化物，能在 AIDS 致病病毒感染細胞前將之破壞的能力是由該大學 Artie McFerrin 化學工程系的助教授 Zhilei Chen 以及她的研究團隊所發現。她們的發現將出現在 Antimicrobial Agents and Chemotherapy 11 月號線上版，那是 American Society for Microbiology 的一份期刊。

“這是一種殺病毒（virucidal）小分子化合物，意思是它有能力殺死病毒；在此例中的病毒是 HIV，” Chen 說。”基本上，它使病毒破開（breaks open，爆裂）而產生作用。我們發現，當 HIV 與此化合物接觸後，病毒破開並失去其遺傳物質。在某種意義上，病毒「溶解」了，而其 RNA 暴露在外。因為 RNA 相當不穩定，一旦暴露在外，很快就會消失，而病毒則將不具感染性。”

換言之，這種化合物是在病毒將其遺傳物質注入人類細胞前，迅速將之開腸破肚而達成其目的。還有 — 或許更重要的是 — 這種化合物，Chen 解釋，是作用在病毒內的某樣東西而非病毒封套（viral envelope）蛋白上，這意味著病毒無法改變其蛋白質來增強抵抗力 — 這是使 HIV 惡名昭彰地難以治療的原因之一。

“我們相信，這種化合物並不是作用在病毒蛋白（viral protein）上，而是某種普遍出現在所有我們所測試的病毒上的東西 — 某種在這些病毒中很普遍的細胞物質，” Chen 提到。”因為這種化合物是作用在一種不在病毒編碼之列的化合物上，因此病毒將難以演化出抵禦此化合物的抵抗力。”

雖然不是 HIV 的解藥，但這種化合物證明有很大的潛力能成為一種預防措施，尤其是以能施用在陰道腔的外用凝膠（topical gel）形態存在，Chen 解釋。

“我們進行一些測試以證明這種化合物在陰道液中仍有活性而不會失去效力，” Chen 說。”以陰道凝膠的形態存在，這種化合物將成為一種屏障，幾乎是即時發揮作用，在病毒感染細胞前將之摧毀，因而防止 HIV 人傳人。”

令人驚訝的是，Chen 以及她的團隊一開始並不是要尋找 HIV 防治方法。相反的，她們是在篩檢那些以 C 肝病毒（那會引發危險而且常是致命的肝病）為目標的分子，以便用於可能的藥物治療中。在尋找那些可阻礙 HCV 生命週期某些面向的化合物時，利用 Chen 開發的篩檢系統，該團隊篩檢出數千種分子化合物。

在篩檢過程中，該團隊完成一項有趣的發現：PD 404,182 並不只是一種 HCV 抑制劑，它也能作用在慢病毒（lentiviruses，在其實驗程序中是該組的負對照組，negative control）上。

對那項發現感到好奇，Chen 接著以 PD 404,182 測試 HIV，那本身是一種慢病毒，並發現這種化合物對 HIV 甚至比 HCV 更有效。

“我們相信 PD 404,182 透過一種獨特且重要的機制發揮作用，” Chen 提到。”絕大部分已知的殺病毒化合物與病毒膜進行交互作用，但我們的化合物卻不見與病毒膜互動。相反地，它繞過與膜的互動同時仍破壞病毒結構的完整性。”

這種化合物避免與病毒膜產生交互作用的能力很重要，因為人類細胞有相似的膜，Chen 提到。如果此化合物能擾亂病毒膜的結構，那麼它也會擾亂且最終殺死人類細胞。 PD 404,182 不會與這些膜產生作用，它因而成為臨床治療上一種更具吸引力的選擇，Chen 表示。

如同其他任何有潛力的藥物製造，在它能夠在藥局上架販售之前，仍需要數個關鍵步驟。除了數回合的動物研究以確保此化合物對人類安全之外，還需要與化學家共同合作以改善這種化合物的效力。Chen 表示。還有呢？ Chen 也計畫探索 PD 404,182 使 HIV 分崩離析的機制。

資料來源:Research finds HIV-killing compound[November 24, 2011]

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