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打開開關,調好頻道,準備收聽-《科學發現幕後的黑色喜劇》

PanSci_96
・2014/08/24 ・1544字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 507 ・六年級

黑色喜劇

煤氣工業非常清楚電力這種新能源會帶來何等衝擊。1939 年7 月5 日刊登在《煤氣期刊》的一篇文章,作者用沉痛、甚至接近憤怒的口吻寫著:「我們認為,各家煤氣公司或多或少都因大眾開始安裝供電給無線電的電力線路,直接蒙受經濟損失。電力公司的朋友也毫不遲疑利用這種『見微知著』的情況,在他們的銷售活動裡大肆宣傳。平心而論我們可以假設,無線電使大家樂於安裝電力設施,以取代原本由煤氣提供的大部分家庭服務。」

「電力公司的朋友」非常沒運動家精神的剝奪了煤氣公司的競爭優勢,煤氣工業於是起而反擊;開第一槍的是南安普敦一家名為埃泰克斯(Attaix)的小公司。1920 年代晚期,埃泰克斯銷售用熱電交換原理運作的熱電發電機:電力的產生是利用不同種類金屬做成的線圈,線圈中不同金屬分別保持不同溫度,交界處的溫差便能產生電力。溫差愈大,產生的電壓愈高。

熱電交換機經由連續串聯大量的細長複合金屬條,累積出可用的電壓。這些金屬條裝在直徑和高度都約25 公分的鼓狀容器裡。煤氣燃燒器加熱金屬接縫處,多餘的熱能會從蓋子上的洞散出。

埃泰克斯公司在宣傳資料中詳細解釋:「熱電交換機輸出的電流量,也就是安培數,相對來說比較小,但對使用低耗電新式閥門的現代無線電收發器來說,電量綽綽有餘。」加熱金屬接點消耗的煤氣根本無法為公司賺進利潤。

不過一點都沒關係。重要的是,熱電交換機讓人們在家使用電器時,無須再忍受蓄電池酸液濺出的不便,更重要的是這麼一來,那些電力公司的騙子就沒機會登堂入室,進入每個人的家中。

順水推舟的下一步,就是把熱電交換機跟無線電收音機放在同一個櫃子裡,不過這件事還要再等個幾年。到了1939 年,由煤氣驅動的無線電收音機正式上市。《煤氣期刊》的編輯縱容自己感受一點點勝利的喜悅,他表示:「能『適用所有電源』的無線電接收器⋯⋯所代表的意義不再跟從前一樣;因為未來煤氣管線提供的電源,將與電力線路提供的不相上下。」

這都要感謝米倫斯電力工程公司的米倫斯(Henry Milnes)的努力。他設計的無線電收音機有1 公尺高,調頻裝置和喇叭放在櫃子上半部,熱電交換機則占據了櫃子的下半部。櫃子內部襯有石棉布,作為防火措施。要打開收音機,你要轉動一個控制點火器的旋鈕點燃爐頭,控制點火的旋鈕同時也是音量控制鈕。

整組裝置的售價大約是十五英鎊(請記得當時是1939年,週薪五英鎊已經是很不錯的待遇了),跟用蓄電池的收音機比起來,煤氣的運轉成本大概只有一半左右。看來煤氣工業在這場競爭中扳回了一城。難怪《煤氣期刊》自信滿滿的再給了對手一擊,熱心的指出新款收音機的價格鎖定的是「那些住在只有安裝煤氣管線房子裡的住戶,還有那些容易被電力公司對手用『全部電源都適用』行銷話術影響的客戶。」

《煤氣期刊》彷彿要敲磚釘角終結這個爭論,還提出使用煤氣驅動收音機客戶獨享的一個附加小優點:「煤氣收音機發散出的熱大概跟兩個小的白熾燈泡相當,這在幫房間加溫上很有利。」

收音機或許可以視為煤氣工業對抗電力工業最後掙扎的最前線,但它絕不是煤氣工業絕望的試著遏止進步時,唯一改造的家電用品。洗衣機、洗碗機還有留聲機都曾出現煤氣驅動的版本。1920 年代還出現了煤氣驅動的吸塵器。運作原理似乎是藉由在機器的主要腔室燃燒煤氣,再利用與整部機器相連的水桶噴出水霧,冷卻燃燒後剩餘的物質以產生部分真空,提供吸塵器工作時必要的吸力。

煤氣公司顯然很高興能展示這些新設備,不過連最熱情的煤氣擁護者都無法承認煤氣收音機是必備家電用品。老實說,那根本是徹底失敗的作品。一位退休的業務員告訴《歷史氣體時代》雜誌(這是給煤氣擁護者看的通訊雜誌),他曾在櫥窗中陳列煤氣收音機,不過就他記憶所及,只有賣出過一部。

本文摘自《科學發現幕後的黑色喜劇》,由天下文化出版

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用這劑補好新冠預防保護力!防疫新解方:長效型單株抗體適用於「免疫低下族群預防」及「高風險族群輕症治療」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/01/19 ・2874字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 台灣感染症醫學會 合作,泛科學企劃執行。

  • 審稿醫生/ 台灣感染症醫學會理事長 王復德

「好想飛出國~」這句話在長達近 3 年的「鎖國」後終於實現,然而隨著各國陸續解封、確診消息頻傳,讓民眾再度興起可能染疫的恐慌,特別是一群本身自體免疫力就比正常人差的病友。

全球約有 2% 的免疫功能低下病友,包括血癌、接受化放療、器官移植、接受免疫抑制劑治療、HIV 及先天性免疫不全的患者…等,由於自身免疫問題,即便施打新冠疫苗,所產生的抗體和保護力仍比一般人低。即使施打疫苗,這群病人一旦確診,因免疫力低難清除病毒,重症與死亡風險較高,加護病房 (ICU) 使用率是 1.5 倍,死亡率則是 2 倍。

進一步來看,部分免疫低下病患因服用免疫抑制劑,使得免疫功能與疫苗保護力下降,這些藥物包括高劑量類固醇、特定免疫抑制之生物製劑,或器官移植後預防免疫排斥的藥物。國外臨床研究顯示,部分病友打完疫苗後的抗體生成情況遠低於常人,以器官移植病患來說,僅有31%能產生抗體反應。

疫苗保護力較一般人低,靠「被動免疫」補充抗新冠保護力

為什麼免疫低下族群打疫苗無法產生足夠的抗體?主因為疫苗抗體產生的機轉,是仰賴身體正常免疫功能、自行激化主動產生抗體,這即為「主動免疫」,一般民眾接種新冠疫苗即屬於此。相比之下,免疫低下病患因自身免疫功能不足,難以經由疫苗主動激化免疫功能來保護自身,因此可採「被動免疫」方式,藉由外界輔助直接投以免疫低下病患抗體,給予保護力。

外力介入能達到「被動免疫」的有長效型單株抗體,可改善免疫低下病患因原有治療而無法接種疫苗,或接種疫苗後保護力較差的困境,有效降低確診後的重症風險,保護力可持續長達 6 個月。另須注意,單株抗體不可取代疫苗接種,完成單株抗體注射後仍需維持其他防疫措施。

長效型單株抗體緊急授權予免疫低下患者使用 有望降低感染與重症風險

2022年歐盟、英、法、澳等多國緊急使用授權用於 COVID-19 免疫低下族群暴露前預防,台灣也在去年 9 月通過緊急授權,免疫低下患者專用的單株抗體,在接種疫苗以外多一層保護,能降低感染、重症與死亡風險。

從臨床數據來看,長效型單株抗體對免疫功能嚴重不足的族群,接種後六個月內可降低 83% 感染風險,效力與安全性已通過臨床試驗證實,證據也顯示針對台灣主流病毒株 BA.5 及 BA.2.75 具保護力。

六大類人可公費施打 醫界呼籲民眾積極防禦

台灣提供對 COVID-19 疫苗接種反應不佳之免疫功能低下者以降低其染疫風險,根據 2022 年 11 月疾管署公布的最新領用方案,符合施打的條件包含:

一、成人或 ≥ 12 歲且體重 ≥ 40 公斤,且;
二、六個月內無感染 SARS-CoV-2,且;
三、一周內與 SARS-CoV-2 感染者無已知的接觸史,且;
四、且符合下列條件任一者:

(一)曾在一年內接受實體器官或血液幹細胞移植
(二)接受實體器官或血液幹細胞移植後任何時間有急性排斥現象
(三)曾在一年內接受 CAR-T 治療或 B 細胞清除治療 (B cell depletion therapy)
(四)具有效重大傷病卡之嚴重先天性免疫不全病患
(五)具有效重大傷病卡之血液腫瘤病患(淋巴肉瘤、何杰金氏、淋巴及組織其他惡性瘤、白血病)
(六)感染HIV且最近一次 CD4 < 200 cells/mm3 者 。

符合上述條件之病友,可主動諮詢醫師。多數病友施打後沒有特別的不適感,少數病友會有些微噁心或疲倦感,為即時處理發生率極低的過敏性休克或輸注反應,需於輸注時持續監測並於輸注後於醫療單位觀察至少 1 小時。

目前藥品存放醫療院所部分如下,完整名單請見公費COVID-19複合式單株抗體領用方案

  • 北部

台大醫院(含台大癌症醫院)、台北榮總、三軍總醫院、振興醫院、馬偕醫院、萬芳醫院、雙和醫院、和信治癌醫院、亞東醫院、台北慈濟醫院、耕莘醫院、陽明交通大學附設醫院、林口長庚醫院、新竹馬偕醫院

  • 中部

         大千醫院、中國醫藥大學附設醫院、台中榮總、彰化基督教醫療財團法人彰化基督教醫院

  • 南部/東部

台大雲林醫院、成功大學附設醫院、奇美醫院、高雄長庚醫院、高雄榮總、義大醫院、高雄醫學大學附設醫院、花蓮慈濟

除了預防 也可用於治療確診者

長效型單株抗體不但可以增加免疫低下者的保護力,還可以用來治療「具重症風險因子且不需用氧」的輕症病患。根據臨床數據顯示,只要在出現症狀後的 5 天內投藥,可有效降低近七成 (67%) 的住院或死亡風險;如果是3天內投藥,則可大幅減少到近九成 (88%) 的住院或死亡風險,所以把握黃金時間盡早治療是關鍵。

  • 新冠治療藥物比較表:
藥名Evusheld
長效型單株抗體
Molnupiravir
莫納皮拉韋
Paxlovid
倍拉維
Remdesivir
瑞德西韋
作用原理結合至病毒的棘蛋白受體結合區域,抑制病毒進入人體細胞干擾病毒的基因序列,導致複製錯亂突變蛋白酵素抑制劑,阻斷病毒繁殖抑制病毒複製所需之酵素的活性,從而抑制病毒增生
治療方式單次肌肉注射(施打後留觀1小時)口服5天口服5天靜脈注射3天
適用對象發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人(18歲以上)的輕症病患。發病7天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與孩童(年齡大於28天且體重3公斤以上)的輕症病患。
*Remdesivir用於重症之適用條件和使用天數有所不同
注意事項病毒變異株藥物交互作用孕婦哺乳禁用輸注反應

免疫低下病友需有更多重的防疫保護,除了戴口罩、保持社交距離、勤洗手、減少到公共場所等非藥物性防護措施外,按時接種COVID-19疫苗,仍是最具效益之傳染病預防介入措施。若有符合施打長效型單株抗體資格的病患,應主動諮詢醫師,經醫師評估用藥效益與施打必要性。

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有可能透過節能,提高低碳電力的比例嗎?全球有一個國家做到了
低碳力LowCarbonPower_96
・2022/11/04 ・2687字 ・閱讀時間約 5 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

為了達成 2050 淨零排放的目標,各國必須想辦法提高低碳電力的比例,逐步淘汰化石燃料。各式各樣提高低碳電力的方法出現,其中就有個我們從小就耳熟能詳的方法:節能省電。

但這個方法可行嗎?我們觀察了世界各國的發電結構,還真的找到實現了這個方法的國家:北韓。

北韓的電力結構在 1989 年間發生反轉。 圖/lowcarbonpower

在 1990 年以前,北韓的發電結構是以化石燃料為主(57.1%),水力發電為輔(42.9%)運作。1990 年後,水力發電的佔比瞬間飆升至 56.3%,截至 2020 年,低碳電力佔比已經達到了 85.53% 的亮眼成績。

同時,北韓的用電量從 35TWh(1989 年)減少至 14.6TWh(2020 年),可以推測出北韓低碳電力佔比提高的原因很可能就是因為用電量減少所致。

用電量降低,低碳電力提高,這聽起來是件好事對吧?但這恐怕不是北韓(人民)願意看見的結果。

到底北韓發生了什麼事?為什麼會出現這樣的情況?

蘇聯解體,重創北韓經濟

北韓過去在蘇聯的資助下,積極發展重工業,甚至在 1970 年成功讓供電網覆蓋全北韓境內的村子和家庭。然而蘇聯解體後,北韓經濟受到重大打擊,失去了從蘇聯進口的石油,導致北韓發電量急遽減少,水力發電因此成為北韓最主要的發電能源。

另外,根據南韓公共媒體 KBS 報導,北韓的火力發電廠設備老舊,經常發生故障,能源效率和發電量都很低。相較之下,北韓更看好水力發電不用燃料的優勢,進而提高了水力發電的佔比。

缺電的北韓

目前北韓人均用電量只有 658 度,對比台灣的人均用電量(11,933 度),相差 18 倍!這不是因為北韓人民超會省電,而是沒電可用。

根據數據統計,北韓將近一半的人沒電可用。由於北韓電網年久失修,以及冬天河川凍結無法使用水力發電,即使在較多精英階層居住的平壤也經常停電。因此北韓的有錢家庭通常會設置太陽能板,以滿足自家用電需求。

低碳電力比例高,所以北韓其實很環保?

答案是,其實不然。

首先,經常斷電導致人民尋求其他的方法,像是太陽能板、柴油發電機,或是自製油燈滿足照明需求,而這些方法往往能源效率極低,還會造成其他威脅(像是更不環保或是對人體有害等);其次,電力只是眾多能源的一種,對電力的需求很可能轉嫁到其他非電力能源上(例如,沒電使用電燈,因此改用油燈)。

但北韓的確證實了一種可能性:減少用電量可以提高低碳電力比例。只是其他國家有可能利用這種方法減碳嗎?

回答這個問題之前,不知道大家有沒有聽過「卡爾達肖夫指數(Kardashev Scale)」。

卡爾達肖夫指數是根據一個文明能夠利用的能源量級,來為該文明劃分等級的分級法,像是:第一型是能夠利用整個行星的能源;第二型是可以駕馭整顆恆星能源的文明……。

美國物理學家弗里曼.戴森(Freeman John Dyson)也認為任何科技文明對能源的需求會穩定增長,只要存活夠久,總有一天會需要利用到其母恆星「全部」的能量輸出,因此有必要建立一個可以收集母恆星所發出的全部能量的裝置——戴森球。

也就是說,隨著文明的科技進步程度越高,需要消耗的能源就越多。

事實上,自工業革命(1760)以來,我們對能源的需求就不斷地增長,想要僅依靠省電減碳就意味著我們需要在科技進步和節能減碳之間做出選擇,但我們仍然可以試著去估計,人類是否可能在不犧牲科技進步下依靠省電減碳?

以台灣為例,1980 年台灣相繼成立竹科、南科、中科等科學園區,從此走向 IT 大國之路,每年用電量也在快速增長。2021 年台灣總用電量高達 2830 億度,是近 10 年來最高,工業用電量和成長幅度也創下新高,佔總用電量的 57.1%。其中台積電用電就佔了近 6%。

當然,「護國神山」不能倒,科技發展不能停。那我們試試看計算個人節省用電是否能夠提高低碳電力的比例。

台積電位於新竹科學園區的晶圓十二廠。圖/維基百科

一個人可以省多少的電?對台灣有幫助嗎?

一樣採用台灣 2021 年的用電量來看,假設去年是因為疫情進入三級緊戒,所以家庭住宅用電量比 2020 年多了 5%,佔總用電量的 18.6%。也就是說,在扣除非民生用電之下,去年台灣每戶家庭的年均用電量約為 5846 度。

採用國際能源署(IEA)的對每戶家庭最低供電程度的簡單定義,即每戶家庭有足夠的電力來為每天打開 5 小時的四個燈泡、一個冰箱、一個每天運轉 6 小時的風扇、一個手機充電器和一台每天使用 4 小時的電視供電,相當於每戶每年用電量為 1250 度。

如果台灣每戶家庭都超省,堅持一年只使用最低限度的電,可以為台灣省下 413.8 億度電,相當於總用電量的 14.6%,似乎就能達到目的。

但是,如果要是我們將科技進步納入考量後,就會發現這不是一個合理的策略了。

用於製造世界最先進半導體的機器「極紫外光微影」(EUVs)每台的耗電量高達 1 百萬瓦,目前台積電約有 80 幾台,預計 2025 年台積電用電量就會佔全台用電量的 12.5%。

試著想想,當你為了省電費勁心思,犧牲生活品質所打出的成績卻是「效果甚微」,心裡該有多累。

但減碳從來都不只有一種方法。像是丹麥、法國等國家就投資低碳技術取代化石燃料,也可以選擇電動車取代汽油車等,減少碳排放。我們只有更積極的思考永續發展的解方,人類文明才有可能繼續延續下去。

參考資料

  1. 北韓低碳電力比例
  2. 用電再破紀錄!住宅用電攀升,去年工業用電更達「史上新高」
  3. 護國神山變吃電怪獸?台積電用電量恐占全台12% 再生能源發展迫在眉睫
  4. 北韩的电力状况
  5. 1990年代數十萬人死於饑荒,北韓再度出現糧食危機!
  6. 供電不足 北韓人民嚴冬中過日
  7. Defining energy access: 2020 methodology
  8. North Korea: Energy Country Profile
  9. https://zh.wikipedia.org/zh-tw/戴森球
  10. https://zh.m.wikipedia.org/zh-tw/卡尔达肖夫指数
  11. https://zh.m.wikipedia.org/zh-tw/中華民國科技
  12. https://www.hk01.com/港學堂/85673/這一秒的歷史-北韓危機的根源-蘇聯解體

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【水獺媽媽專欄:從日常學永續】我也好想像太陽一樣,可以發光又發電!
PanSci_96
・2022/11/02 ・830字 ・閱讀時間約 1 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

「隨手關燈,節能減碳」這是在我們日常生活中,絕對會看見或聽見的標語!在家裡被爸爸媽媽隨時叮嚀、到學校被老師耳提面命、忘記關燈而被罵的記憶肯定不會少。

建立節能好習慣很重要,但我們現在還有哪些跟能源相關的永續行動呢?

台灣的發電來源,主要仰賴燃煤、燃氣等化石燃料,比重高達80%,但提供穩定電量讓人類使用的同時,卻也大量排放二氧化碳及空氣汙染物、加劇氣候變遷,灰濛濛的天空就是最直接的證據。

近年,政府積極推動能源轉型,希望降低對化石燃料的依賴,發展再生能源,尤其是太陽光電和離岸風力發電。

像是今年夏天,家長跟小朋友都很期待的「班班有冷氣」政策,除了讓大家可以舒適上課,也同步規劃「校校會發電」,降低對地球的負擔。

近年,政府積極推動能源轉型,希望降低對化石燃料的依賴,發展再生能源,尤其是太陽光電和離岸風力發電。圖/水獺媽媽提供

不過大家有發現,學校的發電設備裝在哪裡嗎?

原本烈日長期曝曬,又熱又空的學校頂樓,竟然可以搖身一變,成為設置太陽能板的最佳基地!而當地球最豐沛的資源——陽光,照射到板內的矽晶片時,光子會撞擊電子並產生電流。

這些我們肉眼看不到的次原子粒子,卻悄悄在太陽能板中移動,而且發電的過程不會排放任何溫室氣體,也不會造成空氣汙染,非常不可思議!

陽光照射到板內的矽晶片時,光子會撞擊電子並產生電流。圖/水獺媽媽提供

也許我們都沒想過,學校可以從原本「電的消費者」變成「電的供給者」,將能源轉型落實在校園中,那麼大家趕快找個時間,去看看自己的學校,有沒有用來發電的太陽能板吧!

隨手關燈,一起節能愛地球!圖/水獺媽媽提供