吸附鯊魚的鮣魚

本文由 Amway 委託，泛科學企劃執行。

到底怎樣才算是「乾淨」？這不是什麼靈魂拷問，而是一個價值上億的商業命題。

在半導體產業的無塵室中，「乾淨」的定義極其殘酷：一粒肉眼看不見的灰塵，就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢。空氣品質的好壞，甚至能成為台積電（TSMC）決定是否在當地設廠的關鍵性指標。回到你的家中，雖然不需要生產精密晶片，但我們呼吸系統中的肺泡同樣精密，卻長期暴露在充滿 PM2.5、病毒以及各種揮發性氣體的環境中。為了守護健康，你可能還要付費購買「乾淨的空氣」來用。

因此，空氣議題早已超越單純的環保範疇，成為同時影響國家經濟與個人健康的重要問題。

很多人可能沒想到，無論是家用的空氣清淨機，還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠，它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩，而是同一件看起來平凡無奇的東西：一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網。但你真的相信，就憑這層厚度不到幾公分的板子，能擋住那些足以毀滅精密晶片、滲透人體細胞的「奈米級刺客」嗎？

這片大家都聽過的 HEPA 濾網，裡面到底是什麼？

首先，我們必須打破一個直覺上的誤解：HEPA 濾網（High Efficiency Particulate Air filter）在本質上其實並不是一張「網」。

細懸浮微粒 PM2.5，是指粒徑在 2.5 微米以下的污染物，它們能穿過呼吸道直達肺泡，並穿過血管引發全身性發炎。但這只是基本，在工廠與汽車尾氣中，還存在粒徑僅有 1 微米的 PM1，甚至是小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」（UFP，即 PM0.1）。 UFP 不僅能輕易進入血液，甚至能繞過血腦屏障（BBB），進入大腦與胎盤，其破壞力十分可怕。

如果 HEPA 濾網像水槽濾網或麵粉篩一樣，單靠孔目大小來「過濾」粒子，那麼為了攔截奈米微粒，濾網的孔目只能無限縮小到幾乎不透氣的程度。更別說在台積電或 Intel 的製程工程師眼裡，一般人認為的「乾淨」，在工程師眼裡簡直像沙塵暴一樣。對於線寬僅有 2 奈米或 3 奈米（相當於頭髮直徑萬分之一）的晶片而言，空氣中一顆微小的塵埃，就是一顆足以毀滅世界的隕石。

因此，傳統的過濾思維並非治本之道，我們需要的是原理截然不同的過濾方案。這套技術的雛形，最早可追溯至二戰時期的「曼哈頓計畫」。

HEPA 的前身，誕生於曼哈頓計畫！

1940 年代，製造濃縮鈾是發展原子彈的關鍵。然而，若將排氣直接排向大氣，會導致致命的放射性微粒擴散。負責解決這問題的是 1932 年諾貝爾化學獎得主歐文·朗繆爾（Irving Langmuir），他是薄膜和表面吸附現象的專家。他開發了「絕對過濾器」（Absolute Filter），其內部並非有孔的篩網，而是石綿纖維。

有趣的來了，如果把過濾器放到顯微鏡下，你會發現纖維之間的空隙，其實比某些被攔截的粒子還要大。那為什麼粒子穿不過去呢？這是因為在奈米尺度下，物理規則與宏觀世界完全不同。極微小的粒子在空氣中飛行時，並非走直線，而是會受到空氣分子撞擊，而產生「布朗運動」（Brownian Motion），像個醉漢一樣東倒西歪。

當粒子通過由緻密纖維構成的混亂迷宮時，布朗運動會迫使它們不斷轉彎、移動，最終撞擊到帶有靜電的纖維上。這時，靜電的吸附力會讓纖維就像蜘蛛網般死死黏住微粒。那些狂亂移動的奈米刺客，就這樣被永久禁錮迷宮中。

現在最常見的 HEPA 材料，是硼矽酸鹽玻璃纖維。

現代 HEPA 濾網最常見的核心材料為硼矽酸鹽玻璃纖維。這些玻璃纖維的直徑通常介於 0.5 至 2 微米之間，它們在濾網內隨機交織，像是一座茂密「黑森林」。微粒進入這片森林後，並非僅僅面對一層薄紙，而是得穿越一個具有厚度且排列混亂的纖維層，微粒極有可能在布朗運動的影響下撞擊並黏附在某根玻璃絲上。

除此之外，HEPA 濾網在外觀上還有一個極具辨識度的特徵，那就是像手風琴般的摺紙結構。濾材會被反覆摺疊、摺成手風琴的形狀，中間則用鋁箔或特殊的防潮紙進行結構支撐，目的是增加表面積。這不僅為了捕獲更多微粒，而是要「降低過濾風速」。這聽起來可能有點反直覺：過濾不是越快越好嗎？

其實，這與物理學中的流速控制有關。想像一條水管，如果你捏住出口，水流會變得湍急；若將出口放開並擴大，雖然總出水量不變，但出水處的流速會變得緩慢。對於 HEPA 濾網而言，當表面積越大，單位面積所需承載的空氣量就越少，空氣穿透濾網的速度也就越低。

低流速代表微粒停留在濾網內的時間也更久，增加被捕捉的機會。此外，越大的表面積也為 HEPA 濾網帶來了高「容塵量」，延長了使用壽命，這正是它能夠稱霸空氣清淨領域多年的主因。

然而，即便都叫做 HEPA 高效率空氣微粒子過濾網 (High Efficiency Particulate Air filter)，但每個 HEPA 的成分與結構還是會不一樣。例如 安麗逸新空氣清淨機 SKY ，其標榜「可過濾粒徑最小至 0.0024 微米」的污染物，去除率高達 99.99%。

0.0024 微米是什麼概念？塵蟎、花粉、皮屑或黴菌孢子，大小約在 2 至 200 微米；細懸浮微粒  PM2.5 大小約 2.5 微米，細菌也大概這麼大。最小的其實是粒徑小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」，大多數的病毒（如流感、新冠病毒）都落在此區間。對安麗逸新 的HEPA濾網來說，基本上通通都是可被攔截的榜上名單。

在過敏防護上，它更獲得英國過敏協會（Allergy UK）認證，能有效處理 19 大類、102 種過敏原，濾除空氣中超過 300 種氣態與固態污染物。

然而，同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室，就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷，就是「硼 (Boron)」。

在半導體製程中，硼是常見的 P 型摻雜物，用來精準改變矽晶圓的電性。如果濾網有任何微小的破損、老化或化學侵蝕，進而釋放出極微量的硼離子，就可能直接污染晶圓，改變其導電特性，導致晶片報廢。

此外，無塵室要求的是比 HEPA 更極致的 ULPA（超低穿透率空氣濾網） 等級的潔淨度。ULPA 的標準通常要求對 0.12 微米 的粒子達到 99.999% 甚至 99.9999% 的超高攔截率。在奈米級的競爭中，任何多穿透的一顆微塵，都代表著一筆不小的經濟損失。

為了解決「硼」的問題並追求極限的過濾效率，材料學家搬出了塑膠界的王者，PTFE 也鐵氟龍。鐵氟龍不僅耐酸鹼、耐腐蝕，還能透過拉伸製成直徑僅 0.05 至 0.1 微米 的極細纖維，其細度遠勝玻璃纖維。雖然 PTFE 耐化學腐蝕，但它既昂貴且物理上也很脆弱，安裝時若不小心稍微觸碰，數萬元的濾網就可能報銷。因此，你只會在晶圓廠而非一般家庭環境看到它。

即便如此，在空氣濾淨系統中，還有一樣是無塵室和你家空氣清淨器上面都有的另一張濾網，就是活性碳濾網。

活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附？

好不容易將微塵擋在門外時，危機卻還沒有解除。因為空氣中還隱藏著另一類更難纏的大魔王：AMC（氣態分子污染物）。

HEPA 或 ULPA 這類物理濾網雖然能攔截固體微粒，但面對氣態分子時，就像是用網球拍想撈起水一樣徒勞。這些氣態分子如同「幽靈」一般，能輕易穿過物理濾網的縫隙，其中包括氮氧化物、二氧化硫，以及來自人體的氨氣與各種揮發性有機物（VOCs）。

為了對付這些幽靈，我們必須在物理防線之外，加裝一道「化學濾網」。

這道防線的核心就是我們熟知的活性碳。但這與烤肉用的木炭不同，這裡使用的是經過特殊改造的「浸漬處理（Impregnation）」活性碳。材料科學家會根據敵人的不同性質，在活性碳上添加不同的化學藥劑：

• 酸鹼中和：對付氮氧化物、二氧化硫等酸性氣體，會在活性碳上添加碳酸鉀、氫氧化鉀等鹼性藥劑，透過酸鹼中和反應將有害氣體轉化為固體鹽類。反之，如果添加了磷酸、檸檬酸等酸性藥劑，就能中和空氣中的氨氣等鹼類。
• 物理吸附與凡德瓦力：對於最麻煩的有機揮發物（VOCs，如甲醛、甲苯），因為它們不具酸鹼性，科學家會精密調控活性碳的孔徑大小，利用龐大的「比表面積」與分子間的吸引力（凡德瓦力），像海綿吸水般將特定的有機分子牢牢鎖在孔隙中。

空氣濾淨的終極邏輯：物理與化學防線的雙重合圍

在晶圓廠這種對空氣品質斤斤計較的極端環境，活性碳的運用並非「亂槍打鳥」，而是一場極其精密的對戰策略。

工程師會根據不同製程區域的空氣分析報告，像玩 RPG 遊戲時根據怪物屬性更換裝備一樣——「打火屬性怪要穿防火裝，打冰屬性則換上防寒裝」。在最關鍵的黃光微影區（Photolithography），晶圓最怕的是人體呼出的氨氣，此時便會配置經過酸性藥劑處理的活性碳進行精準中和；而在蝕刻區（Etching），若偵測到酸性廢氣，則會改用鹼性配方的濾網。這種「對症下藥」的客製化邏輯，是確保晶片良率的唯一準則。

而在你的家中，雖然我們無法像晶圓廠那樣天天進行空氣成分分析，但你的肺部同樣需要這種等級的保護。安麗逸新空氣清淨機 SKY 的設計邏輯，正是將這種工業級的精密防護帶入家庭。它不僅擁有前述的高規 HEPA 濾網，更搭載了獲得美國專利的活性碳氣味濾網。

關於活性碳，科學界有個關鍵指標：「比表面積（Specific Surface Area）」。活性碳的孔隙越多、表面積越大，其吸附能力就越強。逸新氣味濾網選用高品質椰殼製成的活性碳，並經過高溫與蒸氣的特殊活化處理，打造出多孔且極致高密度的結構。

這片濾網內的活性碳配重達 1,020 克，但其展開後的總吸附表面積竟然高達 1,260,000 平方公尺——這是一個令人難以想像的數字，相當於 10.5 個台北大巨蛋 的面積。這種超高的比表面積，是市面上常見濾網的百倍之多。更重要的是，它還添加了雙重觸媒技術，能特別針對甲醛、戴奧辛、臭氧以及各種細微的異味分子進行捕捉。這道專利塗層防線，能將你從裝潢家具散發的有機揮發氣體，或是路邊繁忙車流的廢氣中拯救出來，成為全家人的專屬空氣守護者。

總結來說，無論是造價百億的半導體無塵室，還是守護家人的空氣清淨機，其背後的科學邏輯如出一轍：「物理濾網攔截微粒，化學濾網捕捉氣體」。只有當這兩道防線同時運作，空氣才稱得上是真正的「乾淨」。

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這個旅程是這樣開始的。

2017 年 10 月，為了撰寫「蛭類的醫療用途」這個主題，我去中藥店尋找「水蛭」這一味藥。《中國藥典》和《台灣中藥典》裡面都清楚點出中藥「水蛭」乃是由三種蛭類──水蛭（Hirudo nipponia，即日本醫蛭）、螞蟥（Whitmania pigra，即寬體金線蛭）、以及柳葉螞蟥（Whitmania acranulata，即尖細金線蛭）──所製成，作為盡責的作者，理應設法尋得三種蛭類的水蛭乾、並取材拍攝照片。

我首先買到的中藥「水蛭」長下圖這副德性，看起來就是個吸血蛭類的模樣：嘴巴大、尾吸盤大、鼓脹的肚子裡八成是塞滿了血。這個體型，應該不是藥典記載的種類日本醫蛭，而是牛蛭屬（Poecilobdella）或擬醫蛭屬（Hirudinaria）的種類；雖然跟藥典裡面記載的種類不同，但反正也是個吸血的種類，藥性（推測可能）應該跟日本醫蛭差不多。

泡了熱水發起來以後，背面橄欖綠上的斷續背中線、側面的縱線、黃褐腹面鑲著暗色邊緣的花紋，就從黝黑的表面顯現出來，甚至連腹面的生殖孔都清楚可見。於是更是確定了我的推測，這一定是某種牛蛭或擬醫蛭無誤。

隔天，我又跑去其他的中藥房，主要是尋找另外兩種非吸血的捕食性蛭類（寬體金線蛭與尖細金線蛭）製成的中藥「水蛭」。好不容易找到了看起來和寬體金線蛭有幾分相似的的中藥「水蛭」──身體黃褐扭曲且一頭尖細，整個就是金線蛭的模樣。外包裝上還寫著「清肚」，當時還推測可能是因為寬體金線蛭以螺類為食，為了讓藥性更加濃縮所以去除肚子裡無用的螺肉。

回來以後為了看清楚花紋，也就和前一天依樣畫葫蘆泡了熱水。等到這個「水蛭」發起來以後，我拿起來左右端詳，這身體上怎麼會沒有任何花紋哪？還有這個形狀跟體壁的感覺怎麼一副海參樣啊？我是越看越迷惘。

而且啊，不管是什麼種的蛭類，再怎麼樣也該要有尾吸盤吧？這個尾吸盤到底在哪啊？難道清肚的時候也一起切掉了嗎？但怎麼沒有看到切痕啊？

然後我突然驚覺──

這。根。本。不。是。蛭。類。

明明是買中藥「水蛭」，卻出現了這個完全不是蛭類的東西，我實在震驚了。

沒有環節沒有尾吸盤，就是個偽品！

蛭類畢竟是屬於環節動物門的類群，身體必定有環節，也就是身體看起來是一節一節的模樣，就像底下那兩張蛭類的照片一樣；但是這個偽品泡發以後只是一副肥胖臃腫樣，身體並不是真的有環節。除此之外，蛭類是一群特化的環帶綱環節動物，和其他的環帶綱如蚯蚓、絲蚯蚓、線蚓等有一個明顯的差別，就是身體的前後兩端必定會有吸盤–亦即口吸盤和尾吸盤，尤其是尾吸盤，無論在哪一種蛭類身上都不會消失，頂多只是大小的差別而已。

以底下那兩張照片來看，兩者的尾吸盤都很大而且明顯，分別靠畫面的左邊和右邊。而上面照片中這個偽品，頭部尖尖看起來沒有口吸盤模樣也就罷了，畢竟蛭類的口吸盤常常不甚明顯，尤其是金線蛭屬的蛭類，其頭部也是特別尖而細根本沒有什麼口吸盤的感覺；可是這個偽品的尾部，除了肛門外再無其他特別的結構，翻來倒去也沒有絲毫尾吸盤的蹤影。

光憑著「沒有環節」和「沒有尾吸盤」這兩點，就可以打包票這個中藥「水蛭」絕對不是蛭類，一定是偽品。

就像鳳梨酥裡面該有鳳梨一樣，中藥「水蛭」應該至少是由蛭類乾燥而成才對。很不幸的是，我們的鳳梨酥裡面曾經有很多很多的冬瓜但少有鳳梨，而現在我們的中藥「水蛭」裡面也出現了根本不是蛭類的東西。簡直是個悲劇。

實際上，中藥出現偽品其實並不少見。知名案例如昂貴的中藥冬蟲夏草，正品應該是麥角菌科（Clavicipitaceae）的冬蟲夏草菌（Cordyceps sinesis (Berk.) Sacc.），寄生在宿主鱗翅目或鞘翅目昆蟲身上──尤其是蝙蝠蛾科（Hepialidae）的蟲草蝙蝠蛾（Hepialus armoricanus Ober.）的幼蟲蟲體──冬蟲草為真菌子座與宿主的複合體乾燥物。而冬蟲夏草的偽品有許多種類，從同為麥角菌科的其他真菌、唇形科的植物草石蠶（Stachys sieboldii Miq.）的有毒根莖、唇形科植物地蠶（Stachys geobombycis C. Y. Wu.）的塊根、甚至是石膏粉或麵粉模壓加工製成的偽品都有出現過。其他常見的中藥也有不少誤用品和混用品在市面上流通（可參考《台灣市售易誤用、混用中藥材之鑑別》、《台灣市售易誤用混用中藥材基原鑑定之研究》、《中藥鑑定簡介》），誤用品或混用品甚至也曾導致中毒危害健康的案例（如馬兜鈴酸事件）。為此，鑑定中藥真偽的相關中文書籍早有多本問市，中央主管機關也持續辦理中藥材辨識研習會，但是防堵誤用品混用品乃至偽品的出現，看來仍是百密一疏。

總之，現在就是發現中藥「水蛭」裡存在著根本不是任何一種蛭類的偽品了。我覺得不可思議的地方在於，經手中藥的職業專家很多，從來沒有人揭發這件事嗎？

於是接下來，我決定來調查一下中醫藥專家們對中藥「水蛭」真品和偽品的覺察能力，了解一下這樣的「水蛭」偽品是否很容易就會被中醫藥職業專家們揭穿。

問卷調查：中藥「水蛭」該長什麼樣？

我設計了一個簡單的網路問卷，在問卷裡先後放了中藥「水蛭」的偽品跟真品的照片，也就是下面放的這兩張四條水蛭排排站的照片，讓填答者在「一定是水蛭」、「可能是水蛭」、「可能不是水蛭」、「一定不是水蛭」、「我不知道無法回答」幾個選項裡面擇一。問卷做完以後大家可以選擇自己是中醫藥職業者（中醫師、中醫藥研究教學人員、中藥從業人員）、中醫藥業餘玩家（中醫藥愛好者、中藥罐子）、或是一般民眾，而且最後都可以看到正確答案。

承蒙我的朋友們的轉貼和泛科學的協助，最後這個問卷有將近 680 人填答，其中有中醫藥職業者 106 人（63%是中醫師、33%是中藥從業人員、4%是中醫藥教學研究人員）、中醫藥業餘玩家 52 人、以及一般民眾 521 人。

統計結果發現，三群填答者對於中藥「水蛭」真品和偽品的認知程度的確不太一樣。對中醫藥職業者來說，不是蛭類所做成的中藥「水蛭」偽品，看起來就是比較有問題，因此近六成的職業者會傾向認為這不是水蛭；相反的，如果是由牛蛭或擬醫蛭種類製成的中藥「水蛭」，則有近八成的職業者傾向認為這是水蛭。很顯然，受過專業訓練的中醫藥職業者對中藥「水蛭」該長什麼樣有相當不錯的概念，真的就幾乎都認為是真的，假的也多半覺得有鬼，的確有其厲害之處。

再來看中醫藥業餘玩家（中醫藥愛好者、中藥罐子）的回答，這就有點奧妙了。業餘玩家們看到不是蛭類做成的中藥「水蛭」偽品，只有四成傾向認為這不是水蛭，反倒有近五成傾向認為這是真的水蛭；同樣的，業餘玩家們看到蛭類做成的中藥「水蛭」，只有二成五傾向認為這真的是水蛭，反而有近五成傾向認為這並不是水蛭。簡單的說，就是中醫藥業餘玩家對中藥「水蛭」的認知偏向錯誤，把真的認成假的、假的當成真的，不知道是不是處在「見山不是山」的狀況所造成的。

最後是填問卷大宗的一般民眾，對一般民眾而言蛭類的確是個陌生的類群，而且還經常誤以為地上亂爬的蛞蝓就是水蛭，因此中藥「水蛭」該長什麼樣子其實也沒什麼概念。當一般民眾看到不是蛭類做成的中藥「水蛭」假貨的時候，傾向認為是水蛭、傾向認為不是水蛭、和我不知道無法作答三者幾乎呈現完美的三等分，顯然不太確定到底水蛭該長什麼樣；不過，當一般民眾看到蛭類做成的中藥「水蛭」真品的時候，就有六成傾向認為這是水蛭。看起來，就算一般民眾不太確定蛭類的特徵為何，隱約還是可以察覺到中藥「水蛭」的真品的確符合腦海中的蛭類印象，因此就稍有把握了些。

環節和尾吸盤才是王道

除了調查填答者對照片裡的中藥「水蛭」是不是蛭類製成的真品的認知傾向，問卷中也探尋填答者的判斷依據。整體而言，填答者們經常使用形狀、顏色、外觀這些會隨著炮制過程和儲藏狀況變化的特徵來判斷是不是蛭類，但是判斷蛭類最重要的兩個特徵──也就是上面提過的「環節」和「（尾）吸盤」，就沒有那麼常被提及，只有中醫藥職業者們提到稍微多一點。

話說回來，形狀、顏色和外觀這些特徵，或許可以用來進一步區別不同種的蛭類做成的中藥「水蛭」，或是用來分辨手上的中藥「水蛭」是否有攙假增重或不當炮制，這的確也是中醫藥專業訓練過程中很重要的一點。但無論如何，真中藥「水蛭」再怎麼攙假增重不當炮制都還是水蛭；眼前這個假貨連水蛭都不是，這個問題的層次可就不一樣了。

那麼，中藥水蛭假貨在市面上出現的頻率有多高呢？這顯然需要我去明查暗訪了。

• 下一篇：中藥「水蛭」的意外旅程（中）：市上假貨知多少？到中藥店舖暗訪偽品水蛭

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中藥「水蛭」的意外旅程系列：

• 中藥「水蛭」的意外旅程（上）：偽品的震撼現身，以及網路問卷調查
• 中藥「水蛭」的意外旅程（中）：市上假貨知多少？到中藥店舖暗訪偽品水蛭
• 中藥「水蛭」的意外旅程（下）：偽品的身份解謎–不是水蛭，那是什麼？