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2015年3月14日 01:07 高雄新聞中心

穹頂之下PM2.5 臺灣氣膠檢測技術世界領先獲國際關注

近日網路瘋傳《穹頂之下》影片,詳細說明中國十年來的「濃霧」現象其實是空氣中嚴重超量的懸浮微粒PM2.5所致。微細懸浮微粒就是「氣膠」,通常由多種物質混合而成。中山大學化學系助理教授王家蓁研發「新一代多功能氣膠檢測儀」,能夠針對不同溫度、壓力與環境,探測分析不同化學成份的氣膠影響氣候環境的機制,此項新穎氣膠探測技術獨步全球,成果發表在最新一期美國化學學會《物理化學雜誌通訊(The Journal of Physical Chemistry Letters)》,受到審查委員的高度推崇並引起國內外學界高度重視,已有國外學者特地來台取經。

中國資深媒體人柴靜在《穹頂之下》問了三個問題:霧霾是什麼、它從哪裡來、我們怎麼辦。柴靜希望政府加強立法及執行,而王家蓁則提出科學家能以專業研究回答「我們怎麼辦」。王家蓁說,目前已有技術能偵測空汙指數或是進行霾害預估,分析氣膠成分也大有人在。雖然統計數據顯示氣膠指數與人口死亡率呈高度正相關,但唯有深入了解不同化學成分氣膠的化學活性及影響機制,才能真正落實了解氣膠當中的特定成分對環境及人體健康所帶來的影響為何,方能據以制定相關法令予以改善。

王家蓁的氣膠及生醫材料科學實驗室團隊開發出全世界唯一「新一代多功能氣膠檢測儀」,儀器可分為「氣膠紫外光電子光譜」與「低溫氣膠紅外光譜儀」兩部分,前者可自行設定所要分析的具特定化學組成的氣膠粒子及其顆粒大小,有系統地探測直接決定氣膠粒子化學活性的價電子能級結構。後者「低溫氣膠紅外光譜儀」則能針對氣膠粒子中的特定物質,設定不同溫度及大氣壓力參數,探測此物質的振動能級、結構特性與生成機制等特性以及時間演變,甚至是記錄下物質間的化學反應。目前團隊鎖定大氣中含量高的硫酸鹽類,以及有機氣膠(VOC)、次級有機氣膠(SOA)及生物氣膠(Biogenic aerosols)等重要物質進行分析,每個特定物質設定約十組左右的環境條件參數,涵蓋大氣中各種壓力溫度組合,將可深入瞭解各種重要氣膠粒子的物理化學及生化特性,對於環境科學乃至生醫研究提供重大突破性的工具及探測方法。

王家蓁提到,團隊最近成功利用此技術將重要生物分子成功引入奈米級的水溶液氣膠狀態下,並藉此首度取得了半胱胺酸在接近生理條件的水溶液環境下的價電子能級結構,可了解在不同酸鹼值水溶液環境下,其化學活性及生物功能變化。因此,此新技術功能相當強大且全面,除了環境科學之外,生醫上的應用更是直接。由於人體本身就是水溶液狀態,研究團隊將可透過此技術深入了解氣膠粒子成分一旦被吸入體內後在人體中與生物分子產生的化學反應,可望揭開空汙與其如何導致人體健康受損之機制,並提出解決改善之道。

王家蓁研究團隊所開發的新穎氣膠探測技術,在科技部及中山大學的大力支持下,完全是本土開發,不論在功能或解析度上,皆在國際上具有領先地位。利用此新穎氣膠探測技術,將可望幫助科學家對氣膠有更深入且全面的認識,並藉此解決目前氣膠在環境科學、大氣科學及生醫材料科學等相關領域的重大議題。