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為何海水滅蚊可以促進貓狗健康?

Alex
・2014/11/13 ・1470字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 515 ・六年級

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credit: CC by Mocha@flickr
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(註:本文於2015.9.14更新,新增高雄疾管處回應。)

文/Alex Tzeng

今年登革熱疫情比起往年還要來的嚴重,截至本文完成時間已經有10608名確定病例,比起2002年5375例幾乎多上一倍[1],不過本文並非要說明為何今年登革熱疫情會如此的嚴重,而是高雄市政府衛生局奇蹟似地發現海水可以「鹹」死孑孓,準備拿海水來防治孑孓(內心OS:我的上帝,請原諒他們,他們所做的他們都不知道),各大新聞網站紛紛以創舉、獨步全球形容高市衛生局的創意(無奈),這確實是個創意,所以筆者鍵人想為各位分享一下這個海水滅蚊所帶來的好處。

首先,先分析一下各個新聞發佈的內容 [2,3,4,5,6],可以發現兩個關鍵詞,「孑孓」和「水溝」,登革熱病毒的傳播媒介是埃及斑蚊和白線斑蚊,它們的幼蟲期確實也被稱作孑孓,不過在台灣物種名錄 [7]上記載37屬157種蚊子,它們的幼蟲期都稱孑孓,雖然我們直觀會認為新聞所述的孑孓就是埃及斑蚊和白線斑蚊的幼蟲,不過看到「水溝」一詞就讓我眉頭深深一皺,事情並不是想像的這樣。

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實際上,在台灣常見的蚊種有熱帶家蚊、地下家蚊、三斑家蚊、環紋家蚊、中華瘧蚊、埃及斑蚊、白線斑蚊以及白腹叢蚊八種,其中只有埃及斑蚊和白線斑蚊是登革熱病毒的病媒蚊,而在都市水溝孳生的蚊種主要以熱帶家蚊以及地下家蚊為主,這兩種蚊子並非是登革熱的病媒蚊,所以當高雄市衛生局把海水灌進水溝時,「鹹」死的孑孓並不是埃及斑蚊或白線斑蚊的幼蟲,反而絕大部份是熱帶家蚊和地下家蚊的孑孓,但它們並「不是」傳播登革熱的病媒蚊阿(刀下留蚊阿)

既然這些準備要被「鹹」死的孑孓不是傳播登革熱的病媒幼蟲,那麼就不可能灌海水防治登革熱的發生,不過熱帶家蚊和地下家蚊是夜間活動的蚊種,如果灌海水可以減少熱帶家蚊和地下家蚊的數量,我想附近的民眾約有幾週的時間發現夜晚的蚊子減少了,進而改善睡眠品質,而且熱帶家蚊是貓狗心絲蟲的傳播病媒,減少熱帶家蚊數量,也可以直接減少貓狗染病機會,真是一舉數得。

結論來說,引海水滅蚊的確是創意,不過阻止的不是登革熱的傳播,而是貓狗心絲蟲的傳播,真是佛心來著的呢!

2015.9.14更新:針對水溝中無病媒蚊這點,高雄市衛生局疾病管制處技正陳朝東回應那是教科書寫的「一般情況」,疫情各地有別。高雄發現有登革熱病媒蚊幼蟲孳生的陽性容器中,水溝占了8%,因為水溝很長,水量又大,找到的病媒蚊幾乎是瓶瓶罐罐積水的幾萬倍,特別是下水道高低差的凹陷處最難清理、也最易孳生病媒蚊。高雄的汙水下水道系統完善,有些水溝積水相當乾淨,陳朝東也說,現在埃及斑蚊的生態也改變了,願意待稍微骯髒的水溝,不像過去,水溝只要稍微髒臭,就只有家蚊種類的蚊子聚集。

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本文作者曾皓佑則認為,水溝若是乾淨積水而孳生班蚊,仍較建議使用使用蘇力菌防治,因為蘇力菌對陽光敏感,而台灣的水溝大多加蓋,顯得陰暗,不需常常噴灑,蘇力菌會沉於水底,後來而至的斑蚊孑孓也會取食而死;海水的鹽分易侵蝕水泥與鋼筋,有些水溝或管線結構可能因此受破壞,蘇力菌則會隨時間而降解,環境汙染風險較低。斑蚊到水溝產卵是重要學術問題,須釐清是因為習性改變,或單純源於「孳生源清除」的成效,有可能是斑蚊原本偏好的環境沒了,才跑到水溝產卵。

參考資料:

  1. 疾病管制署傳染病統計資料查詢系統http://nidss.cdc.gov.tw/SingleDisease.aspx?dc=1&dt=2&disease=061
  2. 自由時報 http://news.ltn.com.tw/news/life/breakingnews/1154168
  3. 中央社 http://www.cna.com.tw/news/ahel/201411100295-1.aspx
  4. 東森新聞雲 http://www.ettoday.net/news/20141111/424401.htm
  5. 中廣新聞網 http://www.bcc.com.tw/newsView.2450120
  6. 中時電子報 http://www.chinatimes.com/newspapers/20141111000392-260102
  7. 台灣物種名錄 http://taibnet.sinica.edu.tw/home.php?
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Alex
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研究病媒昆蟲和蟲媒病毒,是台灣少數的蚊子博士,看到正在吸血的蟲子會忍不住觀察他們,高中偶然拜讀了伊波拉病毒的故事,覺得研究病毒是件很酷的事,在昆蟲系研究病媒昆蟲,才發現人類、蚊子、病毒的三角關係是大自然的奇妙邂逅。

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從「衛生紙」開始的環保行動:一起愛地球,從 i 開始
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/12/03 ・1592字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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你是否也曾在抽衛生紙的瞬間,心頭閃過「這會不會讓更多森林消失」的擔憂?當最後一張衛生紙用完,內心的愧疚感也油然而生……但先別急著責怪自己,事實上,使用木製品和紙張也能很永續!只要我們選對來源、支持永續木材,你的每一個購物決策,都能將對地球的影響降到最低。

二氧化碳是「植物的食物」:碳的循環旅程

樹木的主食是水與二氧化碳,它們從空氣中吸收二氧化碳,並利用這些碳元素形成枝葉與樹幹。最終這些樹木會被砍伐,切成木材或搗成紙漿,用於各種紙張與木製品的製造。

木製品在到達其使用年限後,無論是被燃燒還是自然分解,都會重新釋放出二氧化碳。不過在碳循環中,這些釋出的二氧化碳,來自於原本被樹木「吸收」的那些二氧化碳,因此並不會增加大氣中的碳總量。

只要我們持續種植新樹,碳循環就能不斷延續,二氧化碳在不同型態間流轉,而不會大量增加溫室氣體在大氣中的總量。因為具備循環再生的特性,讓木材成為相對環保的資源。

但,為了木製品而砍伐森林,真的沒問題嗎?當然會有問題!

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從吸碳到固碳的循環

砍對樹,很重要

實際上,有不少木材來自於樹木豐富的熱帶雨林。然而,熱帶雨林是無數動植物的棲息地,它們承載著地球豐富的生物多樣性。當這些森林被非法砍伐,不僅生態系統遭到破壞,還有一個嚴重的問題–黃碳,也就是那些大量儲存在落葉與土壤有機質中的碳,會因為上方森林的消失重新將碳釋放進大氣之中。這些原本是森林的土地,將從固碳變成排碳大戶。

不論是黃碳問題,還是要確保雨林珍貴的生物多樣性不被影響,經營得當的人工永續林,能將對環境的影響降到最低,是紙漿和木材的理想來源。永續林的經營者通常需要注重環境保護與生態管理,確保砍下每顆樹木後,都有新的樹木接續成長。木材反覆在同一片土地上生成,因此不用再砍伐更多的原始林。在這樣的循環經營下,我們才能不必冒著破壞原始林的風險,繼續享用木製品。

人工永續林的經營者需要注重環境保護與生態管理,確保砍下每顆樹木後,都有新的樹木接續成長。

如何確保你手中的紙張來自永續林?

如果你擔心自己無意中購買了對環境不友善的商品,而不敢下手,只要認明FSC(森林管理委員會)認證與 PEFC(森林認證制度)認證標章,就能確保紙漿來源不是來自原始林。並且從森林到工廠、再到產品,流程都能被追蹤,為你把關每一張紙的生產過程合乎永續。

只要認明 FSC(森林管理委員會)認證與 PEFC(森林認證制度)認證標章,就能確保紙漿來源不是來自原始林。

家樂福「從 i 開始」:環境友善購物新選擇

不僅是紙張,家樂福自有品牌的產品都已經通過了環保認證,幫助消費者在日常生活中輕鬆實踐環保。選擇 FSC 與 PEFC 標章只是第一步,你還可以在購物時認明家樂福的「從 i 開始」價格牌,這代表商品在生產過程中已經符合多項國際認證永續發展標準。

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「從 i 開始」涵蓋十大環保行動,從營養飲食、無添加物、有機產品,到生態農業、動物福利、永續漁業、減少塑料與森林保育,讓你每一項購物選擇都能與環境保護密切相關。無論是買菜、買肉,還是日常生活用品,都能透過簡單的選擇,為地球盡一份力。

選擇 FSC 與 PEFC 標章只是第一步,你還可以在購物時認明家樂福的「從 i 開始」價格牌
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今夏登革熱來勢洶洶,該怎麼防治?有疫苗嗎?
PanSci_96
・2023/09/21 ・2680字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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「啊!蚊子!」

登革熱好嚴重,但,還會更嚴重。過往紀錄顯示登革熱的疫情高峰,常常到 9 月才大規模爆發?這聽起來有點反直覺,我本來還以為應該是最熱的 7、8 月?但其實啊,就是要等天氣稍微降溫,當大家開始出門,不是躲在冷氣房的時候,反而比較容易傳播登革熱。

而根據近期疾管署的統計顯示,台灣各地的登革熱已經發生 4,338 例本土病例,是從 2015 年登革熱在全台造成 43,419 例之後,登革熱疫情最嚴重的一年,我們真的要注意小心!只要出門,防蚊措施不能免!

不過……話說回來,難道就沒有疫苗可以一勞永逸預防登革熱嗎?

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好幾年沒聽說的登革熱,怎麼突然又「熱」起來?

這個我們就要講到台灣登革熱的發生模式,其實台灣沒有登革熱本土病毒株,所以每當登革熱疫情過去之後,登革熱病毒就會在台灣消失,而下一次的登革熱發生,就必須是境外移入的登革熱患者由國外輸入到國內,而且必須要在登革熱可被傳播的期間,被病媒蚊叮咬並傳播出去,才會造成本土的病例,所以從這點我們可以知道登革熱流行,有兩個有效的控制條件:第一、即時發現境外移入病例,直接隔絕病毒在境外。第二、控制台灣本土病媒蚊數量,以及密度,讓登革熱病毒難以傳播出來。

那過去幾年為什麼都沒有發生登革熱的流行呢?因為 2020 年開始因為 COVID-19 疫情封鎖國境,根據疾管署的資料,2020 年到 2022 年,這三年加起來全國僅有 144 例登革熱境外移入病例,而 2023 年至今已經有 158 例登革熱境外移入案例,而在 2015 年登革熱大流行時,更有 354 例境外移入案例,這也表示台灣登革熱疫情的發生,與境外移入登革熱案例息息相關。

臺灣 2023 年登革熱病例分布。圖/衛福部疾管署

尤其,台灣許多行業仰賴東南亞國家的移工,很多台灣廠商也在東南亞國家設廠,彼此之間的旅遊往來也越來越多,所以東南亞國家的登革熱疫情嚴重與否,與台灣是否會發生登革熱流行,有著高度相關。

把積水倒掉!杜絕登革熱,從減少病媒蚊產卵點開始

每年到了春夏交際時,政府都會宣導要防治病媒蚊,做好居家附近的環境衛生管理,大家耳熟能詳的【巡、倒、清、刷】四字口訣,為的是減少積水,那麼孳生源的減少,真的能夠有效防治登革熱發生嗎?

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這時我們要提到登革熱病媒蚊的生殖營養週期。週期的開始是一隻未吸血的雌蚊,開始尋找適合的吸血對象,在吸飽血後,這隻雌蚊需要等待約 2 到 3 天,讓體內的卵發育成熟,接著雌蚊就會開始尋找有水的地方產卵。而埃及斑蚊或白線斑蚊產卵場,都偏好小型的水域,就像廢棄輪胎內的積水、盆栽下方的接水盆等等,當雌蚊把卵都產下來後,就完成了一個生殖營養週期,接著她會再繼續尋找下一個吸血的對象,不斷循環下去。在實驗室內條件充足的環境下,最快 3 天就可以完成一個週期,而在野外一般環境中,科學家認為 5 到 7 天可以完成一次週期。

雌蚊吸飽血後,等待卵發育成熟,就會開始尋找有水的地方產卵。圖/Giphy

猜猜看一隻雌蚊一次可以產下多少卵?答案是 50-200 顆卵。也就是說,一隻雌蚊經歷一次生殖營養週期,假設生男生女一樣多,也就可以有 25-100 隻新出生的雌蚊。吸血的蚊子等於放大了 25-100 倍的數量,所以一隻蚊子在適合環境下,經歷三代之後最多就可以有 1,000,000 隻雌蚊產生。

我們透過蚊蟲的生活史反推,這僅僅只需要一個月左右的時間。

所以回到一開始的問題,把積水容器清除可以減少蚊蟲數量嗎?如果把你居家附近的積水容器清除的話,其實會讓蚊子找不到產卵的地方,你家附近的蚊蟲的確就會減少,其中一個特殊的現象就是,如果蚊子一直沒有辦法產卵,就會將體內的卵回收成為自身的營養,等待再進入一次生殖營養週期,因此減少雌蚊下一代,自然整體蚊蟲的數量就會減少。

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ADE 效應是什麼?有沒有疫苗可以防治登革熱?

除了防治病媒蚊以外,有沒有可以預防登革熱感染的疫苗呢?

其實,登革熱疫苗的開發非常困難,主要的原因是在人類中流行的登革熱病毒有四種血清型別,而不同型別之間的前後感染,有時候會造成前一型感染產生的抗體,幫助後面另外一型的登革熱病毒感染細胞,使病毒就更容易感染細胞,而這個現象也就是抗體依賴增強效應,簡稱 ADE 效應。

當 ADE 效應產生,也就容易造成較嚴重的病症,而 ADE 效應也是登革熱出血熱產生原因之一,也正是因為有 ADE 效應,登革熱的疫苗開發的難度相當大,因此這隻疫苗需要同時產生對抗四型登革熱的有效抗體,還要避免 ADE 效應的產生。

雖然有 ADE 這個大魔王擋在前面,那麼究竟能不能做出登革熱疫苗呢?

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登革熱疫苗的難度在於要克服 ADE 效應。圖/pixabay

其實,在 2015 年賽諾菲巴斯德藥廠曾經有世界上第一支可施打的四價登革熱疫苗 Dengvaxia,但這隻疫苗僅能夠使用在「感染過登革熱」的人身上,主要的原因,還是因為這支疫苗打在「未感染過登革熱」的人身上,當他們感染登革熱時,會產生 ADE 效應,反而變得更嚴重。

不過近期有了轉機,日本武田製藥的 TAK-003 已經完成三期試驗,在歐盟、英國、巴西、印尼、泰國、阿根廷獲得上市許可,根據 TAK-003 在新英格蘭醫學雜誌 NEJM 和柳葉刀 Lancet 發表的論文,在施打 2 劑後,12 個月可以達到 80.2% 的不感染保護力,18 個月後即便感染,也有 90.4% 的重症保護力,而在施打後 4 年半的持續追蹤,仍然保有 61.2% 的不感染保護力,而且對重度登革熱保護力也有 84.1%,更重要的是,跟 Dengvaxia 相比,不論是否曾經感染過登革熱,都可以施打這個新疫苗,不用擔心 ADE,除了 TAK-003 外,台灣還參與了默沙東藥廠的 V181 和默克藥廠的 TV003 兩支候選疫苗的臨床試驗,可惜的是,台灣還沒有通過 TAK-003 的上市許可。

但自從 1970 年代開始研發的登革熱疫苗,面對一道又一道難關,過了五十多年後,似乎終於有疫苗可以幫助人類對抗登革熱了!

登革熱正在蔓延中,你有什麼好的防蚊秘方嗎?你或認識的人得過登革熱嗎?當時的感受是什麼呢?歡迎與我們分享。最後也想問問,你會想打最新的登革熱疫苗嗎?

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快工作啊「藍能」!利用海水就能產出綠色能源的滲透壓發電
Yubari
・2020/01/01 ・1797字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 511 ・六年級

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說到臺灣的海洋能源,你第一個想到會是什麼?是起起落落的潮汐發電,還是穩定有力的黑潮洋流發電,又或是雖然用的是風力,但卻蓋在臺灣海峽上的離岸風電呢?

除了以上這些物理的發電方法,海洋能源還有一種靠化學來發電的方法──滲透壓發電 (Osmotic energy),又稱為藍能 (blue energy),今天就讓我們來介紹它的原理以及近期的新改變吧。

正負分兩邊,電力就出現

圖上W1表淡水,W2表示含有鹽分的海水,O為兩者間的滲透壓。圖/ Raster: Nein Arimasen; Vector: ZooFari [CC BY-SA 3.0]
介紹滲透壓發電之前,我們要說明「滲透」是什麼。化學上的「滲透」,指得是將濃度不一的兩個水溶液用只讓水分子通過的半透膜來分隔時,水分子就會由低濃度的溶液往高濃度去移動,使得兩者濃度變得接近現象。而當滲透作用達到平衡時,兩邊的水面高低不一,這之間的壓力差,就稱為「滲透壓」。

而新型的滲透壓發電,是利用特殊的透膜將正離子輸送至另一邊的水中,使得兩邊的水團各自帶著正負電,這時候只要有導電裝置存在就可藉此獲得電力。

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滲透壓發電示意圖 紅點:正離子 綠點:負離子 黃色臉:電子
每當有一個正離子通過中間的透膜時,就會有一個電子從左方透過線路移動至右方。
截圖修改自科普影片:Water generates electricity (with a pinch of salt!)

來自瑞士的研究團隊在 2016 年時,發表了一種由二硫化鉬(MoS2)組成的薄膜1,讓發電效率大大地提升,達到每平方公尺有一百萬瓦特的功率。為了推廣藍能,他們也製作了下面這一部影片來介紹基本原理和他們的成果。

0:35-0:50 介紹滲透壓
1:15-1:40 介紹滲透壓發電

效率這麼低,藍能發電划算嗎?

事實上,目前全球也有好幾座滲透壓發電廠已被興建,但主要的問題都出在造價昂貴以及發電效率不高,而導致難以廣設。對此,科學家們仍然研究著如何改善現有的方法。

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雖然藍能聽起來很不錯,但實際應用上嘛……圖/kiler129@flickr

2013 年,來自法國的研究團隊利用氮化硼奈米管 (boron nitride nanotubes,以下簡稱 BNNTs) 穿刺由氮矽化合物組成的薄膜,得到了一種高強度的新型透膜2。又因為 BNNTs 帶有負電,所以能夠只讓正離子通過,達到分離正負離子的效果。

研究員估算,若新的透膜每平方公分能具有一百萬個 BNNTs,每一平方公尺一年便可以產生 30,000 度的電能,若以臺灣平均一戶家庭每年 3600 度來算,該電量可以供應超過八個家庭的用電量。而 2018 年臺灣的用電量為 2332 億度,因此理論上(只)需要約7.7平方公里,也就是比中正區(7.6平方公里)再大一些些的新型透膜,就可以滿足全臺灣的用電。

然而,即便要製造出郵票大小的新型透膜,在當時也是一件不可能的任務,因為要使這麼多的 BNNTs 整齊地垂直於薄膜實在太過困難了。因此瑞士團隊才會在 2016 年選擇使用其他種材料,縱使最後他們採用的二硫化鉬薄膜的效率並沒有比較高。

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法國團隊將BNNT刺入薄膜的步驟說明,但是一次只能裝上一根BNNT。
左列為示意圖,右列為電子顯微鏡影像。

時隔六年的解決之道:磁力

直到今年,博士生 Semih Cetindag 發表了該團隊如何辦到這項不可能的任務3,首先他們將 BNNTs 覆蓋上一層帶正電且分子夠大不會跑進管道內的塗料,接著再加上帶負電的鐵氧化合物顆粒,讓其附著在帶正電塗料上面。

之後再將 BNNTs 放入尚未凝固的聚合物薄膜中,這時候再通以磁場,因為鐵氧化合物帶有磁性,所以這時所有的 BNNTs 就會乖乖向著同一個方向排列,六年來的難題終於被破解啦(灑花)。

最後只要讓聚合物薄膜凝固,清除物質兩面的表層保證 BNNTs 的暢通,就可以得到每平方公分有一千萬條 BNNTs 的新型透膜!

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縱使已經超越前人的成果,他們仍認為還可以更好,因為目前只有 2% 的BNNTs有確實打開通道,因此還有很大的進步空間。相信在不久的將來,藍能將迎來期待已久的大突破,就讓我們一起期待這天的到來吧!

 參考資料

  1. Feng, J., Graf, M., Liu, K., Ovchinnikov, D., Dumcenco, D., Heiranian, M., … & Radenovic, A. (2016). Single-layer MoS 2 nanopores as nanopower generators. Nature, 536(7615), 197.
  2. Siria, A., Poncharal, P., Biance, A. L., Fulcrand, R., Blase, X., Purcell, S. T., & Bocquet, L. (2013). Giant osmotic energy conversion measured in a single transmembrane boron nitride nanotube. Nature, 494(7438), 455.
  3. Cetindag, S., Pendse, A., Praino, R. F., Kim, S., & Shan, J. W. (2019). Enhanced Electrokinetic Energy Conversion {\&} Ion-Selective Transport in Macroscopic Vertically Aligned BNNT Membranes. Bulletin of the American Physical Society.
  4. Rivers could generate thousands of nuclear power plants worth of energy, thanks to a new ‘blue’ membrane.
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