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在彰化台西村,感受南風帶來的……空汙

彭 琬馨
・2016/04/20 ・2591字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 559 ・八年級

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六輕工廠。圖/Wenbin Qian @ flickr

說到南風,你想到的是什麼?

對彰化縣大城鄉台西村居民來說,南風不只帶來豐沛雨水,也從濁水溪那一岸、滿是煙囪的六輕產區,帶來不少不速之客。

被遺忘的彰化縣台西村

「從彰化縣大城鄉的台西村、到雲林縣的台西鄉,村民共通的語言就是用台語講『空氣黏黏酸酸啦!』」曾造訪雲林麥寮無數次的台大公共衛生學院教授詹長權這樣形容。自 2007 年開始,詹長權受雲林縣政府委託,對雲林六輕周圍的居民進行長期的流行病學調查,起初只針對雲林縣,2014 年才將彰化縣大城鄉的台西村納入調查範圍。對雲林縣政府來說,濁水溪右岸的彰化縣不是自己管轄範圍,但空汙沒有地理疆界,跨過一條濁水溪,彰化台西村也成為空汙受害的一員。

台西村
台西村隔著濁水溪,遙望雲林麥寮的六輕。圖/取自Google Earth Pro

南風帶來大量「酸酸的」產物

為什麼空氣是酸的?這可能要從空氣汙染物的內涵說起。目前依據我國空氣汙染防制法定義的汙染物可分為四大項目:

  1. 氣狀汙染物:一氧化碳、氮氧化物、硫氧化物、揮發性有機物 VOCs 等
  2. 粒狀汙染物:懸浮微粒、黑煙、酸霧、落塵等
  3. 二次汙染物:汙染物在空氣中再經光化學反應而產生之汙染,包括光化學霧、臭氧等
  4. 毒性汙染物:氯氣、硫化氫、致癌性多環芳香烴、多氯聯苯等,大多來自工廠排放的物質。

汙染物的來源很多,麥寮、台西居民口中「酸酸的」空氣,其實是因為硫氧化物(SOx)在碰到空氣中的水蒸氣後,溶於水形成亞硫酸鹽(SO32-)及硫酸鹽(SO42-),這種汙染物對眼睛有刺激性,如果吸入過多對於呼吸道會造成傷害,也可能造成鼻咽癌的發生。根據詹長權提出的研究報告指出,「距離六輕工業區 10 公里區域內的二氧化硫(SO2)與氮氧化物(NO、NO2、NOx),在受六輕影響之風向且風速大於 3 m/s 時,濃度會顯著的增加。」報告中也認為,「距離六輕 10 公里內的大氣環境中二氧化硫的小時濃度已達有害健康的程度。」

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空氣汙染成因與影響圖解:(1) 溫室效應、(2) 顆粒物汙染、(3) 增加紫外線輻射、(4) 酸雨、(5) 增加地面臭氧濃度、(6) 增加氮氧化物濃度。圖/wikipedia,由chris 論 – 此檔案起源於以下檔案或由以下檔案加以編輯而成:  Luftverschmutzung-Ursachen&Auswirkungen.svg,CC BY 3.0。

衍生性 PM2.5 全台灣都無法置身事外

除此之外,還有我們這幾年常提到的懸浮微粒 PM2.5。飄浮在空氣中類似灰塵的 PM2.5 如名所述,其實是非常細小的小顆粒,表面吸附的化學物質因地而異,也就是說相同濃度的 PM2.5 並不代表相同的化學物質。

現在大多人都了解直徑不到人體頭髮 1/28 的 PM2.5, 可以直接通過肺泡、進到血管隨著血液循環全身,對健康可能造成危害。雖然台灣還沒有比較具體的研究,不過美國學者 Pope 在 2002 年的研究報告就指出,「空氣汙染中細懸浮微粒每增加 10 μg/m3 的PM2.5 ,會增加 8% 肺癌死亡。」至今大家討論到 PM2.5 的健康風險時,這份研究還是經常被引用。

事實上,台灣的 PM2.5 有 43.3% 來自境外、56.7% 由境內產生,我們無法完全怪罪於風將中國的空氣汙染吹進台灣。而這些的懸浮微粒還有原生性與衍生性的差異:原生性的 PM2.5 意指排放到大氣時就已經是小於或等於 2.5 μm 的粒狀物質,主要來自工地粉塵、車輛的揚塵等等;衍生性的 PM2.5 一開始可能是固體、液體、氣體中的任何一種,經過大氣中複雜的化學與光化反應後,形成 PM2.5 微粒,燃油電廠、機動車輛排放的硫酸鹽或硝酸鹽前驅物,最後都可能轉化成 PM 2.5 微粒。

這些汙染物可以擴散到多遠?這個問題其實會受到排放時的風速、風向、當地地形起伏、空氣濕度所影響。曾以大氣擴散模式模擬六輕廢氣排放的中興大學環工系教授莊秉潔指出,中南部的空氣品質大多跟附近的固定汙染源有關。以原生性 PM2.5 來說,最遠大約可以到六輕下風處 10~20 公里附近(雲林縣東勢鄉、崙背鄉);衍生性 PM2.5 中他以二氧化硫為例,這種物質在排放幾天後會在大氣中形成硫酸銨,大多聚積在排放源下風處 50~100公里處,最遠甚至「全台灣都會有影響」。

寫到這裡,其實都還沒談到石化工業區特有的排放物。

六輕營運第六年(民國 93 年)時,經濟部工業局曾委託成功大學環境醫學研究所,針對六輕可能帶來的健康風險進行評估報告,研究中指出,國內石化產業的主要產品中,乙烯、丙烯、苯乙烯、甲苯、二甲苯等,占整體產值的 60%,其中有好幾項都被列為一級致癌物。

空汙是癌症主因?難以百分百確認的因果關係

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圖/PublicDomainPictures

但問題來了,我們並沒有辦法直接證實,石化工廠排放這些物質是造成居民致癌的主因,成大的研究報告只顯示,在以 worst-case(最糟情形)評估六輕周遭居民健康狀況時發現,離六輕最近的麥寮鄉致癌汙染物濃度都高於其他鄉鎮,但這樣並不直接代表六輕排放物會造成居民罹癌程度提高。環境汙染研究的困難之處就在於,人類疾病成因往往不是單一因子所造成,所以也沒辦法百分之百確定哪個致病因子造成哪個疾病的產生。

研究六輕七年多的詹長權,提供不同面向的想法。他認為,流行病學的研究觀點,主要是比較汙染源出現前後居民的健康狀況、和汙染源遠近對健康產生的危害,作為資料蒐集的研究目標。以流行病學的世代研究追蹤三千多位居民的結果來看,六輕營運的第十年開始,癌症發生率也開始提高,「用不同方法來看,六輕對周圍居民健康明顯有帶來影響」。台大社科院教授周桂田也說,過去的風險治理大多把經濟當作主要考量,不太重視健康,但現在的政府在管制上應該扮演積極預防的角色,不能等到科學數據達到顯著性才來採取行動,「因為那樣很可能就已經很嚴重」。

與其說六輕排放物提高周圍居民致癌風險,不如說是「居民用身體受到的汙染,提醒政府要重視這件事」,詹長權這樣形容。

台西村的傷悲中 有著正向的力量

獨立攝影記者許震唐用鏡頭長期紀錄台西村居民的身體變化,十幾年來,許多原本在鏡頭前的主角,早已因病逝去凋零。訪問中他提到,拍這些照片並不是希望六輕關廠,而是希望能和六輕「共生」,不再只用經濟角度思考,而是政府有效介入管制,讓環境好起來,人才有可能在這個環境繼續生存下去。


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文章難易度
彭 琬馨
32 篇文章 ・ 1 位粉絲
一路都念一類組,沒什麼理科頭腦,但喜歡問為什麼,喜歡默默觀察人,對生活中的事物窮追不捨。相信只要努力就會變好,相信科學是為了人而存在。 在這個記者被大多數人看不起的年代,努力做個對得起自己的記者。


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就是想知道十萬個植物的為什麼!解開植物生長之謎的駭客兼翻譯——蔡宜芳專訪

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・2022/04/06 ・3848字 ・閱讀時間約 8 分鐘

本文由 台灣萊雅L’Oréal Taiwan 為慶祝「台灣傑出女科學家獎」15周年而規劃,泛科學企劃執行。

2018 年「台灣傑出女科學家獎」傑出獎第十一屆傑出獎得主

  • 中研院分子生物研究所特聘研究員蔡宜芳,畢業自台灣大學植物系,在美國卡內基美隆大學(Carnegie Mellon University, CMU)取得博士,後於加州大學聖地牙哥分校(University of California, San Diego, UCSD)進行博士後研究,研究專長為植物分子生物學。主要從事細胞膜蛋白的功能研究,在硝酸鹽轉運蛋白研究領域有卓越貢獻。2021 年蔡宜芳特聘研究員榮獲美國國家科學院(National Academy of Sciences, NAS)外籍院士(international members)。

如果妳撿到蔡宜芳掉的手機,可能很難立即知道失主是誰,甚至有點摸不著頭緒:因為她手機裡超過 80% 的照片,都是植物。為何會選擇植物作為研究領域?身為中研院分子生物研究所特聘研究員,在植物分子生物學領域貢獻卓著的她卻說,這個決定其實「不太科學」,因為起心動念是自己「真的很喜歡植物」。

因為喜歡所以好奇,因為好奇而想要知道更多:許多 love story 都是這樣開始的,而研究領域的開展又何嘗不是一場超浪漫故事呢?也因為一般人都不夠認識植物,聽不懂植物的細語呢喃,更需要蔡宜芳這般熱愛植物的科學家,擔任植物駭客兼翻譯,讓不辨菽麥者也能偷聽花開的聲音。

故事,從一株異變的阿拉伯芥開始說起。

植物對於氮肥的攝取機制與調控方法正是蔡宜芳的研究主題。圖/劉志恒攝影

分子生物學突破:發現植物吸收硝酸鹽的關鍵蛋白 CHL1

上世紀 50 年代起的「綠色革命」,大幅提升了糧食生產量,餵飽了激增的地球人口,「氮肥」在其中功不可沒。它對植物開花結果至關重要,然而植物透過什麼機制攝取氮肥?如何調控才能更有效地吸收?蔡宜芳研究的正是其中的分子機制。

氮,是生物存活的重要元素;從推動光合作用的葉綠素、各種代謝反應的酵素,到與遺傳相關的核酸中,都有氮的存在。但對植物來說,要取得氮元素卻出乎意料地困難;大氣的組成中近五分之四為氮氣,但是除了藉由少數有固氮能力的微生物以外,植物只能使用在土壤中非常少量的氮源,吸收的型態有「氨鹽」與「硝酸鹽」,其中又以硝酸鹽為主。

但是,硝酸鹽是帶電離子,無法自行通過脂質構成的細胞膜,那到底植物如何利用硝酸鹽呢?為了解開這個長年來的謎題,蔡宜芳將目光投向一棵無法正常吸收硝酸鹽的阿拉伯芥突變株,並利用當時最新發展出來的分子生物技術,試圖找到出關鍵基因。蔡宜芳表示,這個無法正常吸收硝酸鹽的突變株,在她約 10 歲時就被荷蘭研究者發現,這麼多年來在傳統技術底下被研究得相當透徹;卻直到她開始進行博士後研究,伴隨植物分子生物相關技術發展,才有方法找到關鍵的轉運蛋白。

這樣的研究自然充滿了挑戰,因為新技術還不穩固,就連實驗室老闆都曾勸她放棄。不願投降的她,決定一邊持續研究氮代謝,一邊到其他研究室學細胞膜研究的新技術,1994 年,蔡宜芳從美國回到台灣,持續研究進一步發現, 位在植物細胞膜上的 CHL1 硝酸鹽轉運蛋白,除了作為硝酸鹽的「搬運工」,還有其他異想不到的功能。在你我的印象當中,植物是被動的吸收養分:但其實當土壤中的的硝酸鹽變化時,植物會主動改變硝酸鹽的運作模式,這就是蔡宜芳團隊在 2003 年的重大發現。運作模式的改變正來自於 CHL1 蛋白的磷酸化轉換,因此 CHL1 蛋白也具備作為「傳令兵」的功能。透過 CHL1,植物便能感應周圍的硝酸鹽濃度,幫助植物調控基因表現,以便能更有效率地利用硝酸鹽。

掌握硝酸鹽吸收的調控,在農業領域十分有發展潛力,蔡宜芳的研究進一步轉向,對接實際應用,期盼為農業的永續未來提供新解方。除了 CHL1硝酸鹽轉運蛋白的機制外,她也針對阿拉伯芥如何吸收與輸送硝酸鹽到不同組織的分子機制展開探索。近期更研究探討是否能以育種或基因調控的方式,增進植物吸收硝酸鹽的效率。由於硝酸鹽非常容易在環境中流失,因此多數的氮肥施放到田間後,植物也往往吸收不了;如果可以改善植物的吸收效率,就能減少施肥的浪費,連帶減少製造氮肥耗用的能源,也讓農作物長得更好。

好消息是,透過基因調控,蔡宜芳團隊已經在阿拉伯芥、菸草及水稻上實驗成功,並取得相關專利,期待未來將授權給生物科技公司進行下一步。

培養科學研究必備品:好奇心、科學思辯與毅力

蔡宜芳從事研究的初衷是因為對植物的喜愛與好奇心,對她來說和植物有關的十萬個為什麼,猶如始終永遠拼不完的大型拼圖,從小時候就在蔡宜芳的心中佔據了重要位子,於是她「追根究柢」(如字面上意義),想靠自己解開植物現象背後的秘密。

人們對自己不了解又無法回嘴的植物充滿了誤解,往往覺得植物跟動物一點也不同,然而在蔡宜芳看來絕非如此,她表示,已經有研究發現,當我們這些動物咬下蔬菜的瞬間,植物裡頭負責傳導的的鈣離子就會產生變化。「大家都覺得植物不會動不會叫,但其實植物是有感知的。」蔡宜芳表示,植物其實都知道,只是用我們不懂的方式在表達,要靠研究才能一句一句地破解植物的密語。

圖/劉志恒攝影

當然研究也不能自己埋頭苦幹,交流非常重要。蔡宜芳擔任植物學期刊 《Plant Physiology》 編輯多年,但回憶起剛建立獨立實驗室的階段,面對那麼多來自審稿人的刁鑽問題,當時的自己也難免生氣。一旦轉換身份成為審稿人,被審的經驗也讓她更明白審查論文時該注意的重點,一來一往的思辨與答辯,反而讓她覺得很好玩。

「我自己有個突破,是因為被質疑的時候很生氣,可是不能光氣,也要想辦法解決。就在生氣的時候,想出來的方法,最後變成我們實驗室很新的工具。」而她也認為自己在替《Nature》等重要期刊審稿時,認真地給出言之有物的評論,幫她累積了領域內的信譽,才讓期刊編輯的位置找到了她。

蔡宜芳曾擔任植物學期刊《Plant Physiology》編輯。圖/《Plant Physiology》網頁截圖

像投稿審稿這般來回思辨的訓練,對科學家的養成非常重要,然而蔡宜芳觀察,科學思辨在台灣教育裡比較缺乏。她舉例,在美國課堂上,老師會要學生先讀一篇論文,接下來整堂課則要學生批評論文有什麼問題。「我們在台灣被訓練的人,都會把 paper 當作傳世經書在讀,讀懂它就覺得很開心了——要去批評它,我們真的沒有習慣。」蔡宜芳坦言那過程對她來說曾經非常痛苦,但會痛就代表該變。

她就此改變了思路:面對知識,蔡宜芳要求自己不僅要讀懂,還要有餘力批評它,說出對、錯在哪裡。蔡宜芳認為,科學就是得永遠抱持著質疑的態度,在不疑處有疑,才能找到真正的答案。「在我自己的實驗室裡面,我也一直在逼學生要去思考」。

蔡宜芳在實驗室中,會不斷要求學生思考、批判。圖/劉志恒攝影

而除了好奇心及思辨能力之外,蔡宜芳認為「毅力」也是科學家在科學界持續前進的重要特質。經驗告訴她,在科學研究中遇見失敗比遇見成功的次數多太多了,革命十次稀鬆平常,如何二十次甚至三十次之後還能繼續往前走?那絕對需要強大的毅力來抗壓才行。

說到壓力,身為科學界的女性,蔡宜芳認為,自己的成長環境中,性別造成的影響並不大,以她所在的中研院分生所為例,研究人員性別比例很平均。但若深入細究,「無意識偏見」(unconscious bias)仍難以避免。她以自己帶過的學生為例,生科領域在大學時期男女比例大約是各半,但隨著碩士、博士一路往上,男性的比例逐漸多於女性。因為許多女學生在面臨職涯選擇的時候,往往會被迫以家庭或是男性伴侶的事業為優先,這種狀況回過頭來又讓部分老師覺得「教育女生有時會是浪費」,成為惡性循環。

榮獲過許多科學成就獎項的她,時常是唯一獲獎的女性,而就在接受採訪不久前,她又獲頒一個獎項,直到頒獎當天的照片寄回到所上,「一片黑西裝裡面,就我穿黃色!」她笑道。所上第五屆台灣女科學家傑出獎得主鍾邦柱老師看到照片時,也對她苦笑說:「哎,革命尚未成功,同志仍需努力。」

「先不要去想會有這個東西,做該做的事情。真正不平的時候,不要安靜不講。」儘管環境仍待改變,蔡宜芳建議女科學人自己先跨出一步,就如同她自己一路走來的態度。

一株莫名異變的阿拉伯芥,遇上一位不放棄的科學家兼植物迷,造就了改變農業、甚至是整體生態未來的契機。如果妳的手機也跟蔡宜芳一樣,裝的幾乎全是自己感興趣、想研究的東西的照片,請別質疑自己是不是怪怪的,或許妳也將靠著研究,改變世界,這是我能想到最浪漫的事了。

台灣傑出女科學家獎邁入第 15 年,台灣萊雅鼓勵女性追求科學夢想,讓科學領域能兩性均衡參與和貢獻。想成為科學家嗎?妳絕對可以!傑出學姊們在這裡跟妳說:YES!:https://towis.loreal.com.tw/Video.php

本文由 台灣萊雅L’Oréal Taiwan 為慶祝「台灣傑出女科學家獎」15周年而規劃,泛科學企劃執行。


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