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為什麼催淚彈不黯然卻能催淚?

陸子鈞
・2014/09/30 ・2721字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 497 ・六年級

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這幾天香港佔領中環行動,相信許多香港的朋友應該「前不見真普選,後不見民主改革。念天地之悠悠,愴然而涕下。」咦?不對,真正令人痛哭流涕的應該是警察為了驅散群眾而發射的催淚彈。

催淚史

催淚氣體開始廣泛用來對抗人類,是在第一次世界大戰前後(科技始終來自於人性)。在大戰爆發前,1912年法國已經將溴乙酸乙脂(Ethyl bromoacetate)作為催淚氣體在用於警察勤務中 [1]。後來一戰爆發,在西部戰線伊珀爾(Ypres)防守的法軍,也將裝有溴乙酸乙脂的手榴彈用來對抗德軍。接著德軍積極投入研究,才讓催淚氣體在戰場上發揚光大 [2]。

第一次世界大戰之後,1925年的日內瓦協議(Geneva Protocol)禁止將具有窒息性、毒性的氣體、液體、物質,或者微生物應用於戰爭之中-當然,也包括了催淚氣體。不過協議是針對戰爭期間規範,是否能將催淚或是催吐(像是二苯胺氯胂)戰劑用在防暴行動,仍有不同的看法 [3]。也就是這樣,所以我們還是能在世界各地許多群眾行動中,看到警察使用催淚彈。

催淚彈組成

其實催淚彈的組成並不是全都是為了催淚,主要分三種目的:加溫散佈催淚。歷史最悠久的催淚成分有三種:溴化二甲苯(Xylyl bromide)、2-氯苯乙酮(Phenacyl chloride,簡稱CN)、鄰-氯代苯亞甲基丙二腈(2-chlorobenzalmalononitrile,簡稱CS),其中CN毒性最強,所以大多已經被CS取代用於鎮暴的催淚彈 [4]。除了CS,1962年意外被合成出來的CR(Dibenz[b,f][1,4]oxazepine)也有用於催淚彈;不過和CS不同,CS容易用水去除,但CR遇水反而會加劇作用,是比較危險的成分。

事實上,催淚的CS在常溫下是固體粉末。為了要讓CS能夠像氣體一樣散佈,就需要加入其他成分-像是容易揮發的二氯甲烷,讓它帶著CS擴散在空氣中。除此之外,高溫也有助於氣體散佈,所以催淚彈也會加入其他的化學物質來產生溫度,加速CS的擴散 [5.4],這也是為什麼上街示威教學都會提到不要徒手撿起剛落地的催淚彈,很可能因此燙傷。

 催淚彈的詳細組成
成分簡介功能
通常由木頭碳化而成,拔掉保險插梢後會開始悶燒。提供熱能
硝酸鉀提供氧氣,維持木炭的燃燒。助燃
木炭燃燒,會使矽反應成高溫的二氧化矽,能夠點燃其他化學成分。助燃
蔗糖在約186℃熔化,能以相對來說較低的溫度使催淚物質揮發。燃料
氯酸鉀燃燒時會釋放出大量的氧氣。燃燒後成為氯化鉀,也能製造煙霧。氧化劑
碳酸鎂由於氯酸鉀接觸到酸會有爆炸性,所以加入在瀉藥中常見的碳酸鎂,能夠中和反應過程中可能產生的酸性物質。此外,碳酸鎂加熱後產生二氧化碳,也是煙霧的組成之一。中和劑
鄰-氯代苯亞甲基丙二腈催淚的主角,也就是前面提到的CS。大約每立方公尺4毫克(mg)就能驅散群眾;致死劑量則要多達每立方公尺25公克(g)。催淚
硝化纖維確保所有成分均勻混和。混和劑
 整理自:What’s Inside: Tear Gas — WIRED [05.31.2011]

為什麼催淚彈既不黯然又不銷魂卻讓人兩淚交流?

雖然催淚彈已經存在近一世紀,不過科學家對於催淚的生化機制還是了解不多 [6],當然也沒有接觸到催淚物質後立即有效的治療方式。

耶魯大學醫學院的藥理學家滕德(Sven-Eric Jordt)長期研究催淚物質,他在德國就學時曾參與反對核廢料的遊行,也在那場遊行中體驗到他的研究對象有多催淚 [7]。

滕德發現,催淚物質對於體表神經上的TRP離子通道(Transient Receptor Potential channels)來說是一種促進劑(agonist),當TRP離子通道接收到催淚物質,就會引發一連串的生理反應,像是疼痛、發炎、紅腫。他在2008年發表的研究中,基改實驗小鼠天生不具有TRPA1通道蛋白,和一般的小鼠相比,對於催淚物質的反應行為就沒這麼強烈;另外,研究團隊也成立利用兩種TRPA1的阻斷劑(antagonists)減少催淚物質引起的刺激,顯示TRPA1是其中一個催淚物質作用的通道蛋白 [6]。

不過TRPA1阻斷劑是否能夠應用在反催淚彈呢?滕德在接受《國家地理》採訪時提到:「很難說,理論上可以。」但他認為在接觸催淚彈之前使用阻斷劑很有風險,因為TRPA1引發的身體不適,為了就是讓我們知道有危險該遠離,假如使用了阻斷劑,很可能讓自己暴露在更高劑量的刺激物質下,更有風險導致化學灼傷 [7]。

要是輕看催淚彈就要落淚了

「催淚彈」這個字會被誤解成只有催淚的效果,但其實催淚物質刺激的是體表(是的!即使你戴了防毒面罩,但是穿著吊嘎遇上催淚彈還是會刺痛),只是像是眼、鼻、口這種有粘膜的部位更容易受到化學物質的刺激。催淚物質除了會讓人流淚、皮膚紅腫疼痛之外,還會刺激呼吸道,嚴重的時候可能會窒息。2011年,一位巴勒斯坦婦女就在一場抗議行動中,因為催淚氣體讓她無法呼吸而致死 [8]。稱這些鎮暴武器為「非致死性兵器」,反而會讓人掉以輕心(參考〈橡膠子彈,最致命的「非致命武器」〉

接觸到催淚物質會不會對身體造成長期影響,或者永久性的傷害?「不知道」,畢竟接觸過催淚物質的人不多,很難有足夠的個案供科學家追蹤,但是滕德教授已經開始相關的研究。[9]

催淚彈在面前落下該…..?

跑吧。

如同前面提到的,目前沒有立即減緩刺激的方法。催淚彈在開放空間的作用有限,特別是有風的時候,很容易被吹散,所以遇到催淚彈,往新鮮空氣方向閃避才是上策。另外,即使被嗆到很難受也不要原地蹲下,因為常見的催淚物質CS比空氣重,會往下沉,蹲下只會接觸更多CS。 [5.5]

遠離催淚彈之後,盡可能換掉衣物,因為CS在常溫下是粉末,沾附在衣物上的CS會持續刺激皮膚 [5.5],不過特別要注意的是不能接觸到含氯漂白配方的清潔劑,那會使CS反應成更具毒性的物質。此外,也要避免雙手接觸眼、口、鼻-沒錯,別揉眼睛,還有在擤鼻涕前也要先洗手,避免手上沾到CS又再次刺激粘膜。

——————–

科宅我是沒遇過催淚彈,期盼這波香港佔中的朋友平安順利。

 

▼軍官入伍訓中的毒氣體驗就是用CS

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參考資料:

  1. Ethyl bromoacetate — Wikipedia
  2. Chemical weapons in World War I — Wikipedia
  3. Geneva Protocol — Wikipedia
  4. Phenacyl chloride — Wikipedia
  5. How Tear Gas Works — How Stuff Works
  6. Bessac, B. F., Sivula, M., von Hehn, C. A., Caceres, A. I., Escalera, J., & Jordt, S. E. (2009). Transient receptor potential ankyrin 1 antagonists block the noxious effects of toxic industrial isocyanates and tear gases. The FASEB Journal, 23(4), 1102-1114.
  7. The Surprising History and Science of Tear Gas. National Geographic [June 12, 2013]
  8. Israel investigates tear gas death of Palestinian protester. The Guardian [2 January 2011]
  9. What Are the Long-Term Health Effects of Tear Gas? SoU [August 21, 2014 ]


 

文章難易度
陸子鈞
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Z編|台灣大學昆蟲所畢業,興趣廣泛,自認和貓一樣兼具宅氣和無窮的好奇心。喜歡在早上喝咖啡配RSS,克制不了跟別人分享生物故事的衝動,就連吃飯也會忍不住將桌上的食物作生物分類。


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回到大正 13 年的臺北!認識植物採集人的日常——《採集人的野帳 第二集》

蓋亞文化_96
・2022/01/23 ・1642字 ・閱讀時間約 3 分鐘

由蓋亞文化出版,臺灣首部植物採集漫畫續作《採集人的野帳 第二集》於 12 月 15 日上市,本書描繪大正 13 年植物採集人的日常,由漫畫家英張構思取材並汲取台北植物園研究史料,帶領讀者重溫臺灣原生植物發掘的黃金年代。

採集人的理想與堅持

《採集人的野帳》故事描述大稻埕藥草堂獨子涼山意外將植物學者上山採集的標本燒毀,於是被父親送到植物園勞動抵債。從採集、鑑定到研究、紀錄,讀者將逐步了解植物標本的製程,同時也將隨著劇情推進經歷各種事件,如於山區採集期間誤闖私種罌粟並自製生阿片販賣的山賊村、於颱風天時追捕在蘭花溫室行竊的小偷、於基隆採集時見證當地腦寮的興衰。此外本系列也揭露各種植物的神秘面紗,從死而復生的萬年松、能預測未來的颱風草,到被視為不祥之兆的竹子花等等,讀者將踏上百年前的植物旅路,探索採集人的足跡與精神。

國立臺灣博物館.jpg
總督府博物館(現稱為國立臺灣博物館),是日治時期重要的植物標本典藏設施。圖/WIKIPEDIA

穿梭古今,還原歷史

注重漫畫娛樂性的同時,《採集人的野帳》為了能正確傳達知識,每一個環節都有林試所學者專業監修,上至植物名稱下至葉片形狀、長度、分布等細節,都有層層的把關與考據,力求能修改成最完美、最還原的植物樣貌。此外本書也重現了大正時期植物園與博物館的樣貌,從植物園蘭花溫室到臺灣總督府博物館 (今國立臺灣博物館) 都參考了當代照片,並由作者英張還原時代背景下的種種細節。

植株細節特徵修正前後對比圖。圖/蓋亞文化 提供

植物串起的羈絆與成長

《採集人的野帳》除了是一部職人漫畫,同時也是部青春成長的故事,個性看似幼稚急躁的藥草堂獨子涼山,卻熟知植物種類並以其獨特藥性來幫助別人,與父親的衝突以及對於繼承藥草堂的排斥更是源於一段悲傷的過往;看似成熟可靠的松尾做事拼搏努力,背後也有著他的苦衷;而從山賊村逃出、缺乏山下生活常識的霧草,透過涼山與松尾的教導和幫助才能融入大家。

本集內容更深入描寫了採集人的日常和植物園腊葉館眾人的羈絆,帶領讀者探索採集人的足跡與精神,重溫台灣原生植物研究蓬勃時期。

▲博物館館長介紹植物學家川上民彌 ( 致敬川上瀧彌 )。圖/蓋亞文化 提供

▲作者英張參考老照片繪製的蘭花溫室,潮濕的痕跡還原日治時期的排水降溫法。圖/蓋亞文化 提供

▲涼山運用對植物藥性的了解救人。圖/蓋亞文化 提供

▲因泡水而恢復生機的萬年松。圖/蓋亞文化 提供

▲在基隆加工樟腦的「腦寮」附近,佐佐木先生科普樟腦的知識,樟腦加工後可以製成火藥、藥物以及用途廣泛的賽璐珞。圖/蓋亞文化 提供

▲因為竹子的開花週期長,加上竹林可能為同一株竹子長成,所以會同時開花,在當時這少見的景象被人們視為凶兆。圖/蓋亞文化 提供

——本文摘自《採集人的野帳 第二集》/ 英張,2021 年 12 月,蓋亞


 

蓋亞文化_96
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蓋亞文化,記憶與想像的國度。成立於2001年,致力於挖掘、出版台灣與香港、中國的華文原創作品,同時也譯介歐美日韓書籍。 2009年起,新增圖文漫畫品牌(原動力出版),透過圖像說故事,累積原創漫畫能量。 不論是文字作品或圖文漫畫,我們期許透過精準選書與合宜的編輯行銷,提供讀者多元題材的閱讀樂趣, 在作者與讀者,個人與社會,這個世界與其他世界之間,扮演文化傳遞者的角色。