【2014智活星期二】邱佳慧：101腳下的小情大愛

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

本文轉載自中央研究院研之有物，泛科學為宣傳推廣執行單位。

• 採訪撰文│陳亭瑋
• 美術設計│林洵安

Taiwan Biobank 的重要性

每個人長期的健康狀況，皆是遺傳基因加上生活型態與環境因子長期綜合下來的結果。「臺灣人體生物資料庫」（Taiwan Biobank），期望透過結合生活習慣、環境因子、臨床醫學與生物標幟等資訊，建立屬於臺灣本土的人體資料庫，為國人量身打造「精準醫療」與「精準健康」的基礎。

從精準醫療到精準健康

為什麼有些人年紀輕輕沒有三高也會中風，卻也有人菸酒熬夜樣樣來卻不曾罹癌？你身邊一定也有些怎麼吃也吃不胖的朋友，或是號稱喝水也會胖的夥伴。每個人長期的健康狀況，皆是遺傳基因加上生活型態與環境因子互相綜合的結果。

2012 年成立至今的「臺灣人體生物資料庫」（Taiwan Biobank），宗旨即期望透過結合生活習慣、環境因子、臨床醫學與生物標幟等資訊，建立屬於臺灣本土的人體資料庫。

Biobank 的基本價值會出現在「精準醫療」，或者是「精準健康」。

「所謂精準醫療，是說你生病了以後幫你治好；精準健康進一步做到預防，讓人盡量不要生病。」Taiwan Biobank 主持人李德章說明。

精準的關鍵：了解個別遺傳變異

精準醫療的重要面向：即透過對於基因、代謝的理解，個別化調整治療用藥。除了許多癌症的標靶藥物可經由基因型擇選治療方案，藥物在人體內的效應與代謝相關，受多基因調控影響，有極大的族群或是個體差異。

李德章舉出教科書的經典案例，白種人的血壓的常用有效藥物為 β 受體阻斷藥（ ß-blockers）以及血管張力素轉換酶抑制劑（ACE inhibitors），而非洲裔卻需改採鈣離子通道抑制劑（calcium channel blockers）方可見效。2015 年發表的研究也指出，許多常用藥物實際只有少數比例的病患有反應，如精神用藥「千憂解」（Cymbalta、Duloxetine）僅有九分之一的患者可見效。

上一個世紀是一種藥所有人吃；因為精準醫療，二十一世紀的用藥就會變成每個人吃適合自己的藥物。

除了影響用藥的效果，基因變異也與許多疾病的未來風險有很高的關聯。臺北榮民總醫院在 2020 年正式發表的研究，就發現了臺灣族群中特有的腦中風基因突變——在 NOTCH3 基因上的 R544C 突變，可能造成遺傳性的腦部小動脈血管病變，會增加 11 倍發生腦部小血管阻塞性中風的機會。由臺灣生物資料庫提供的背景資料，推估臺灣約近百分之一的人，即近 20 萬人帶有這個突變。

此外，臺灣 2010 年痛風的患病率為 6.24%，相對於世界平均 4%，是罹病率最高的國家之一。臺灣人痛風比例這麼高，究竟是受到哪些基因的影響？過去痛風遺傳研究主要以歐美族群為主，少見針對亞洲人的基因遺傳研究。近年來，研究人員終於可透過臺灣人體生物資料庫大量比對，破解與痛風相關的遺傳因素。

在人體生物資料庫中進行比對、確認族群的遺傳特徵，才能針對族群特性，對於生活方式提出調整建議，防範於未然，這就是「精準健康」的奧義。

老化臺灣，如何活得好？

特別是日趨人口老化的臺灣，精準健康的概念更形重要！衛生福利部 2018 年的統計，國人健康平均餘命達 72.3 歲，但不健康平均存活年數高達 8.4 年，許多人晚年長期慢性疾病纏身。如果未來能找到臺灣人癌症、阿茲海默症等慢性病的高風險族群，調整其生活型態，有助於延遲其發病時間、延緩病情進展。

有些疾病不太可能治癒，如阿茲海默症，可是如果這個病發生的時間能夠延遲個十年，對社會、對個人的影響就很巨大。

此外，如何調整生活型態，降低疾病的發生，也可以從人體資料庫找到答案。以運動改善肥胖來說，許多研究指出：基因遺傳與肥胖、代謝症候群有很強的關聯。那麼，藉由運動真的能夠協助控制體重嗎？

臺灣大學、國家衛生研究院及台北榮總研究團隊透過臺灣的數據指出，經由後天培養運動的習慣，可有效降低因為先天基因而造成的肥胖風險。研究甚至可更細緻回答到每個人最有效的運動種類，諸如慢跑、爬山、國標舞、健走及散步等等。

隨著臺灣人體資料庫逐步完善與逐年追蹤，更多有關臺灣國人健康的重要資訊可望逐漸挖掘出來。

我們的任務就是想辦法把它作出夠高品質的資料，讓大家很放心的去使用。

打造最高品質生物資料庫

然而，這些夢幻研究均必須仰賴資料庫收集巨量、高品質的檢體。臺灣人體生物資料庫主要收集 20 歲以上具有臺灣國籍的自願參與者，總目標為 20 萬人，目前已經累積超過 14 萬人的資料，並完成 3 萬名第一次追蹤的資料。

收集到的檢體後續會經歷分裝、部分儲藏部分送檢、各種基本檢驗、送交抽取 DNA、進行基因定序等工作。目前已經完成了 2000 位全基因體定序資料，由此開發專為國人設計的全基因體定型晶片 TWB2，並完成超過 10 萬名全基因體定型。到目前為止資料庫的數據總資料量已高達 1.5 PB，檢體儲存數量也已經超過三百萬管。

所有資料在進到資料庫之後就採去個資化管理，個資數位檔案以保密形式儲存於實體隔離機中。只有必要的時候才會在監督單位「倫理委員會」審核同意下，由第三方提供金鑰部分解密以取得必要資料，確保個資的隱密性。整體資料安全與隱私步驟，獲得德國評價協會 TUV NORD 個人隱私保護管理（ISO29100）與資訊安全管理系統驗證（ISO27001）兩項認證。

「這麼大量的收案量，最大的挑戰是什麼？」由於收案需要充分的說明、徵得受試者同意，挑戰在於「科普」，尤其是早期民間對於遺傳、基因的科學觀念不太普及，在收案階段說明就需要煞費苦心，還要使用臺語等民眾慣用的語言解說，對收案第一線人員就是個考驗。「早期到鄉鎮開說明會，一般民眾大多數不了解基因，不少人認為我們是詐騙集團哩！」但用心經營的成果，讓後續繼續響應追蹤的民眾日益增多。

這些年辛苦收案、累積資料，也開始反應在研究發表上。截至 2021 年統計，已經結案的釋出檢體總數接近 20 萬管，釋出的資料超過 1 億人次。國際成果發表也逐年增加，截至 2020 年底已累計達 203 篇，2020 年更是大爆發國際發表達到 86 篇之多。

這是政府提供出來的，應該算是系統基礎建設，建設好以後就要盡量讓大家來用。

因為數位資料的特性，就在於累積越大使用越多，則其分析的成本效益越大。李德章初估資料庫完成 2021 件全基因體定序的成本約為 1.2 億元，而今數位釋出全基因體定序的資料已高達 16 萬人次，如果全數由使用者自行分析完成，其成本將高達近 99 億元，成本效率實際相當驚人。

臺灣生物資料庫 3.0，啟動！

生物資料庫現在的階段將從 Biobank 2.0 逐步轉為 3.0，重點在於怎麼讓資料庫永續，讓民眾感受到資料庫的貢獻。在達到品質與數據的累積之後，讓收集的資料可以作出回饋。因此接下來的重點目標，還包括跟國家高速網路與計算中心合作，讓研究人員可以在平台上便利進行分析的工作。現在臺灣生物資料庫網站已有提供一些公開資料，所有人都能夠進行查詢、了解國人的一些健康基本資訊統計，登入後更可獲得更多的資料。

達到質與量之後的 Biobank 3.0 ，重點是怎麼讓大家用、獲得回饋。

李德章表示，未來有機會，當然還希望可以在經費許可下，收集更多樣多元的資料。像是近期才加入採樣內容的糞便檢體、正在討論是不是可以加入穿戴裝備累積生活習慣的資料、有經費的話也希望能完成更多 DNA 甲基化的表觀遺傳學資訊，甚至於補充收羅新住民下一代的遺傳資料。

臺灣生物資料庫的這些累積，都將為臺灣精準醫療、精準健康的未來，奠定無以倫比的重要基石。

延伸閱讀

• 臺灣人體生物資料庫網站
• 國家級人體生物資料庫整合平台
• 臺灣精準醫療計畫

ebird Taiwan

ebird 是目前全世界最大的賞鳥紀錄資料庫及共享平台，由康乃爾鳥類研究室及奧杜邦學會共同營運，隨時蒐集來自世界各地30萬用戶的賞鳥紀錄。自2002年起，已經提供一億五千萬筆的鳥類分布資料至全球生物開放資料的核心「全球生物多樣性資訊機構（Global Biodiversity Information Facility, GBIF ）」。ebird之所以成功，在於他緊緊抓住狂熱賞鳥人的心，提供這些賞鳥人許多方便輸入、管理、查閱、下載及展示自己賞鳥成果的服務，甚至可以與其他賞鳥人一較高下，來個全球大車拚。就像打獵一樣，這些賞鳥紀錄的累積有如展示狩獵成果，唯一不同的是，那把殺戮的獵槍已經典雅的轉化為欣賞野鳥的望遠鏡。

ebird Taiwan 則是 ebird的臺灣入口網站，由中華民國野鳥學會與特有生物研究保育中心共同管理。四年期間，我方與ebird密集的協商與討論，終於建置完成ebird的繁體中文入口網。對外國人來說，東亞的語言一直是很大的罩門，尤其是中國（各位可觀察以下的資料圖，非常缺乏中國的資料）。使用繁體中文的臺灣提出與ebird合作，建置繁體中文網站，對ebird團隊來說，是填補缺漏的一大福音。對臺灣的賞鳥人來說， 少了英文這一到障礙，更方便的使用這個迷人的資料庫。快讓我們來看看ebird有什麼功能吧！

管理個人的賞鳥紀錄 

對賞鳥人來說， 很大的志業是記錄自己在全世界看過幾種鳥，這個數字稱為「生涯鳥種數」，生涯首次目擊的鳥種稱為「生涯新種（Lifer）」。將每一次的賞鳥紀錄輸入ebird，便可快速的統計自己的生涯鳥種數。以我自己為例，我的生涯鳥種數是616種，並且顯示在各國目擊的鳥種數：臺灣347種、印度156種、日本87種…等。對賞鳥人來說，最困擾的是生物分類的變動，都有可能改變這個數字，需要密切的追蹤鳥類分類研究。不過，ebird幫忙省了這樁苦差事，ebird團隊會依照Clements世界鳥類名錄，定期更新資料庫的鳥類分類歸屬。ebird是以物種為單位，但這對某些賞鳥人(我)來說是不夠的，還要以亞種為單位，而且還自己製作生涯鳥種數累積曲線（ebird目前無此功能）。

查詢最近有什麼好鳥可看

查查看最近有什麼稀有鳥來報到，是很重要的即時資訊。點選【探索資料】、【探索地區】，輸入所要查詢的國家或地區之後，顯示如下圖。下圖是查詢臺灣的顯示結果，可見在資料庫內，臺灣的鳥類紀錄清單共有14,186份，共記錄527種小鳥，以下則是鳥種清單，右邊可見最即時上傳賞鳥紀錄。如果想要ebird主動通知鳥訊，可點選【探索資料】、右下角的【鳥訊快報】，輸入email便可由ebird主動通知你稀有鳥的鳥訊，以及鳥尚未目擊過的鳥種訊息。不過，以我個人的使用經驗，幾乎完全是坐在辦公桌前面扼腕，根本無暇立即去鳥點報到。

查詢各鳥種的資料分布

ebird資料庫最大的價值，在於可透過各種方式探索資料庫裡的資料，滿足使用者的應用需求。查閱某鳥種的資料是相當基本的功能，點選 【探索資料】、【鳥種分布圖】，可在右上角輸入鳥類的英文名或學名，顯示該鳥種的資料分布（目前暫無法以中文查詢）。如下圖為麻雀的資料分布圖，將地圖拉近則可檢視資料細節。該注意的是，麻雀是廣泛分布於歐亞大陸的鳥類（印度半島除外），但未曾有資料的地點則無法顯示，如中亞及中國。

查閱世界各地的鳥類名錄與遷留狀態

點選【資料探索】、【條型圖】，選擇所要查詢的國家或地區後，便能顯示該地的一整年鳥類數量變化。ebird將每個月分成四週，厚度代表該鳥種的數量，時間範圍可自行設定。這樣的結果可以判對當地個鳥種的遷留狀態，對賞鳥人來說，就可以知道哪個月份造訪可看到最多種小鳥，哪些月份去的話就打消念頭乖乖陪老婆購物。

以下為查詢臺灣所有資料的結果，可見白耳畫眉（White-eared Sibia）和藪鳥（Steere’s Liocichla）的數量相當多且全年可見，可判斷是不遷徙的留鳥。紋翼畫眉（Taiwan Barwing）也是留鳥不過數量較少。烏鶲（Dark-sided Flycatcher）、寬嘴鶲（Asian Brown Flycatcher）和灰斑鶲（Gray-streaked Flycatcher）的資料主要集中在春秋兩季，可判斷是遷徙季節時在臺灣短暫停留的過境鳥，有些寬嘴鶲則在冬天也有紀錄。紅尾鶲（Ferruginous Flycatcher）的資料集中在夏季，可判斷是夏天才到臺灣繁殖的夏候鳥。

查詢鳥類熱點

對賞鳥人而言，趁出國的空檔尋找新鳥種是很重要的任務，如果飯店附近有鳥類熱點，在開會之前早起賞鳥是再好不過的安排了。點選【資料探索】、【探索熱門鳥點】便會顯示熱門鳥點的世界地圖，拉近到查詢的地區就會顯示資料細節。從下圖可見，北臺灣的重要熱點不外乎關渡、華江橋雁鴨公園、金山、野柳和東北角的田寮洋，點選可顯示鳥種數與紀錄清單數。例如關渡自然公園目前共有131份鳥類紀錄清單，共記錄140種鳥。

百人排行榜

除了查詢鳥類資料，賞鳥另一大樂趣是與他人一較高下，也秤秤自己的斤兩。點選【資料探索】、【百人排行榜】，選擇國家或地區之後，便會顯示前100名的ebird使用者，可以用鳥種數排序，也能用上傳紀錄清單數排序。下圖是全臺灣在2015年至7月31日為止的排行榜（依鳥種數），共記錄459種鳥。

看看第一名已經記錄了400種鳥，第二名380種，第三名326種。我個人則是魯魯的以157種排在第44名(驚!)，連人家的車尾燈都看不到，連螢幕截圖都截不進來。當然，這表示有乖乖上班，沒有偷跑出去看小鳥。由於臺灣的使用者還不多，所以百人排行榜內大多數是認識的朋友，常常上來檢視可以看看誰去賞鳥卻又不揪。如果顧及隱私不希望自己的紀錄顯示於資料庫中，在帳號管理處可設定為匿名。

這麼多人提供資料，有錯怎麼辦？

ebird鳥類資料庫的強大功能，辨識資料偵錯與檢核機制。資料庫中已經先將各地區鳥種的「當月最大量」作為基礎，當你輸入的數量超過資料庫中的「當月最大量」時，系統便會提醒使用者：「這是一筆相當罕見的紀錄，請您再做確認，或提供照片或詳細資訊」。這樣的機制，也可以避免使用者不小心輸入錯誤，「當月最大量」也可以隨時修正調整。此外，將資料上傳資料，ebird會將資料交給由各地區資深賞鳥人所擔任的「審查委員團」審查，如果紀錄罕見或不合理，審查委員會直接寫信給使用者做溝通及確認。如果資料非常不合理，審查委員便會將資料剃除，使用者還是會在自己的紀錄中看見那筆稀有的資料，但是並不會進入資料匯算和整合的資料庫中。

有什麼很酷的成果嗎？

ebird累積了大量的鳥類分布資料，能提供研究者挖掘其所需要的資料，自行整理分析。其中一項相當酷的是建立美國部分鳥種（資料量要夠大）出現點位的全年變化，對候鳥來說，更可以顯示遷徙狀況。例如下圖是Black-throated Gray Warbler四月時的分布圖，疊合後可製成全年變化動態圖（更多鳥種的動態圖請看這裡）。

滴水足以穿石，聚沙可以成塔，ebird掌握了使用者的喜好，獲得大量的資料，涵蓋的時間與空間也非常龐大。如果沒有為數眾多的賞鳥人，ebird也難以有這樣的成績。ebird在此難以全面介紹，如果你需要一個方便管理賞鳥紀錄的平台，又希望讓賞鳥成果發揮出更多的價值，那就快來ebird註冊一個帳號吧！

註：因與ebird簽署合作協議，本文所有圖片皆已獲得授權使用。

參考文獻

• Lagoze, C. (2014). “eBird: Curating Citizen Science Data for Use by Diverse Communities.” International Journal of Digital Curation 9(1): 71-82.
• Sullivan, B. L. et al. (2014). “The eBird enterprise: An integrated approach to development and application of citizen science.” Biological Conservation 169: 31-40.