取代水泥的永續材料 (飛灰) Sustainable Cement Replacement Materials (Fly ash)
國立臺灣大學土木工程學研究所結構組王又德

飛灰（Fly ash），顧名思義為飛揚於空氣中的細微顆粒。根據工程會頒布之「公共工程使用飛灰混凝土作業要點」，其定義飛灰係指煤粉經由鍋爐燃燒，隨氣體排放，以集塵設備收集而得的粉末。

在早期，工廠及火力發電廠等所排放的飛灰尚未被妥善處理，是空氣汙染的來源之一，大大影響生活品質。而在工程研究發現飛灰的再利用價值之後，如今飛灰已被視為相當重要的工程材料，隨著需求不同，可用於土壤穩定，或作為瀝青、混凝土的摻料等等。需求量日漸增長，甚至供不應求而使得價格日趨提高。 Continue reading →

走出派丁頓車站 —抗生素的未來(四) Out of London Paddington Station-The future of antibiotics (IV)
高雄師範大學生物科技系 許惇偉助理教授

連結：走出派丁頓車站 —抗生素的現在(三) Out of London Paddington Station-The present of antibiotics (III)

音樂家莫札特(1756-1791) 、舒伯特(1797-1828) ，小說家卡夫卡(1883-1924) 、歐威爾(1903-1950)，詩人濟慈(1795-1821) ，數學天才拉馬努金(1887-1920) ，這些人有什麼共通點？有的，他們都活在前抗生素時代，而且都不幸的於盛年死於感染疾病，如果他們活在抗生素出現以後，或許能被治癒，活更久，影響世界更多。

然而人類創造出的這種抗生素時代造成的生存優勢，也很可能在人類不加節制善用抗生素的情況下接近尾聲。最糟的狀況下，我們將又回到前人面對感染病症無計可施的窘況，我們也稱之為「後抗生素時代」。

事實是已經有越來越多的報告指出，以前容易治療的結核病、細菌性肺炎、金黃葡萄球菌感染等等，現在已經越來越難被控制，而目前全球每年死於這些無法控制的感染症的人數已經超越癌症死亡人數。

世界衛生組織針對這問題，已經陸續執行更多節流開源的方式，希望能有效遏止力挽狂瀾。

首先是節流方面，是透過各種行政手段去限制並教育人們使用抗生素的正確觀念，以減少抗生素的使用規模與數量，往後隨意販賣使用抗生素的商業行為將受到更多約束(圖一) 。

圖一 開發中國家不加規範的販售抗生素 也是促成細菌抗藥性提高的原因。(圖片來源 Science 509: 555-557. 2014)

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走出派丁頓車站 —抗生素的現在(三) Out of London Paddington Station-The present of antibiotics (III)
高雄師範大學生物科技系 許惇偉助理教授

連結：走出派丁頓車站 —抗生素的過去 (二) Out of London Paddington Station-The past of antibiotics (II)

曾經是英國戰鬥機飛行員的羅達爾(Roland Dahl, 1916-1990)是極受歡迎的童書作家，他筆下各種奇幻故事不僅啟發孩童們的想像力，也會傳達一些簡單的科學知識，像搬上大螢幕兩次的《巧克力工廠的祕密》，就讓很多小孩透過巧克力了解食品工廠的運作過程。

《瑪蒂達》也是達爾很受喜愛的作品，幾年前搬上舞台，奇幻的舞台效果與朗朗上口的音樂，也成為一票難求的音樂劇。故事一開始描述瑪蒂達母親在矇矇懂懂的狀況下在醫院被告知懷胎九月，好玩成性不想再生育小孩的母親脫口對醫生說：「你們能夠拿掉她嗎？比如說，做個抗生素治療？」達爾的黑色幽默，凸顯了很多人對抗生素的誤解與濫用問題。

圖一、葡萄球菌屬的細菌高解析圖，這種菌屬裏的金黃葡萄球菌已經發現多重抗藥性菌株，造成人類健康很大的危害。(圖片來源: Science 344, 967-968. 2014)

世界衛生組織(WHO)在2014年四月底發表了一份兩百多頁報告嚴正警告，指出自從抗生素開始使用以來，人類壽命雖然增加了二十年，但依照這幾十年來抗生素嚴重的濫用程度，幾年後當更多對任何抗生素都無所畏懼的超級病菌出現時，我們將會無藥可用坐以待斃。但是為何抗生素改變人類才一甲子光景，就已經走到生死存亡的關頭？ Continue reading →

走出派丁頓車站 —抗生素的過去 (二) Out of London Paddington Station-The past of antibiotics (II)
高雄師範大學生物科技系 許惇偉助理教授

連結：走出派丁頓車站 —抗生素的緣起(一) Out of London Paddington Station-The origin of antibiotics (I)

當醫學界意識到盤尼西林的威力時，都躍躍欲試，希望能全面應用于各種感染病的治療。然而光是在牛津治療一個病人所需要的排尼西林用量，已經忙到整個團隊人仰馬翻，根本無力去應付大規模的需求。

限於當時歐洲處於二戰的紛亂，想大量培養青黴菌提煉更多的盤尼西林在英國風險又很大，因此這班盤尼西林列車繼倫敦至牛津後，接著開往當時本土未陷於戰亂，但科技能力又頂尖的美國，尋求大量生產的機會。

一開始他們雙管齊下，首先利用傳統方法大量培養青黴菌來提煉盤尼西林；另一方面嘗試去了解盤尼西林的詳細化學結構，企圖利用化工方法大量合成盤尼西林。

傳統方法上，首先找到條件更好的發酵方式，以利降低大量培養青黴菌的成本；同一時間他們也在全美各地尋找盤尼西林產量更高的黴菌種類，並將其改良成產量更高的突變種。在很短時間內(1942-1943)，盤尼西林的產量已由之前珍貴到還得蒐集接受治療病人的尿液重新提煉殘存盤尼西林，到產量足以供給1944年諾曼地登陸作戰治療感染數萬傷兵之用。然而戰時產出的盤尼西林其成本還是不足以應付大量的醫療需求，合理的希望落在人工化學合成上。

然而，化學合成生產盤尼西林進展卻相對的緩慢，最大原因是盤尼西林的正確結構遲遲未確定，一旦化學結構不確定，根本無法知道要合成的產物是什麼。這問題後來才由牛津大學化學系的霍奇金(Dorothy Hodgkin, 1910-1994)利用Ｘ光結晶學的技術明白解決。

圖一、 盤尼西林的化學結構圖

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走出派丁頓車站 —抗生素的緣起(一) Out of London Paddington Station-The origin of antibiotics (I)
高雄師範大學生物科技系 許惇偉助理教授

1956年聖誕夜，倫敦的英國國家廣播公司(BBC)攝影記者麥可龐德(Michael Bond, 1928- )偶然瞥見街上櫥窗中一隻孤零零的泰迪熊，覺得這隻熊應該有個屬於自己的故事，於是乎回到家埋首創作。於1958年十月中旬出版了一本書，講到一隻攜著個人簡單行囊的小熊出現在倫敦鐵道樞紐之一的派丁頓車站，怯生生地向兩位好心的夫婦介紹自己。這隻後來被稱作派丁頓的熊走進許多孩童心中，成了伴著他們長大看世界朋友，也豐富了小孩子們想像的世界。

圖一、倫敦派丁頓車站的派丁頓熊雕像(英國劍橋大學陳煒昕先生提供) 。

往後派丁頓熊，也成了派丁頓車站的代言人(圖一)。當人們習慣把目光集中在派丁頓車站的派丁頓熊身上時，往往忽略了緊鄰派丁頓車站的讚美街(Praed Street)轉角處，有個目前隸屬于英國帝國理工學的瑪麗皇后醫院，在派丁頓熊面世的前三十年，一個改變人類文明的偉大發現誕生于斯。

1928年九月初，任職于聖瑪麗醫院的微生物學家佛萊明(Alexander Fleming 1881-1955)度完假回到實驗室，當他開始收拾雜亂的實驗時，朋友普萊斯(Daniel Price 1902-1976)正巧來串門子，撇見有一個細菌培養基上長出了青色的黴菌，而在黴菌周遭卻長不出細菌.細心的佛萊明仔細端詳，在他經驗豐富的科學腦袋裡有了新想法，開始好奇究竟這種黴菌是不是分泌出什麼可以殺死細菌的物質，而這一個好奇心，意外開啟了一道影響歷史的窗。 Continue reading →

誘導宿舍節能行為之排名回饋實驗研究 Motivating energy-saving behavior in dormitories through competitive feedback
國立臺灣大學智慧生活科技整合與創新研究中心葉湘如研究助理

全球暖化已成為當今世界最急需處理的議題之一。越來越多可靠證據指出二氧化碳的過度排放與全球暖化有密切關係，而碳排放主要來自於人類經濟活動，包括能源生產和消費。在過去一百年內，大氣中二氧化碳的濃度由 $$280~ppm$$ 上升到 $$388~ppm$$ [1]。

現代化生活消耗大量資源，能源需求量仍持續成長以促進科技與經濟發展，或更確切地說，滿足人類永無止境的需求。因此，從人類根本的需求面切入問題，嘗試研究如何運用認知與行為科學抑制人的需求即為一具有發展潛力且高成本效益的根本解決方案[2-4]。此方式可視為一種創新科技，不同於以往的節能策略（例如：提高耗能設備效率或研發替代能源），旨在透過誘導方式改變使用者的態度與行為，而非脅迫[5]。使用者在不降低心理滿足層次的情況下，自願降低能源使用量與碳排放量，進而養成節能與減碳的好習慣。一旦使用者行為及觀念產生根本性改變，節能效益將具有持久影響力。 Continue reading →

破壞纖維素的剪刀手─纖維素分解酵素 (Cellulase)
國立臺灣大學環境工程學研究所研究生鍾亞萱

近年來，工商社會的快速發展與都市化，使人民生活品質跟著提升，人類過度依賴化石燃料的結果，造成石油量逐年下滑，甚至已到逐漸枯竭的地步。因此世界各國開始重視替代能源的開發及相關的因應對策，而替代的永續性再生能源包含太陽能、風能、水力發電、生質能等，其中生質能源為透過生物原料轉換而成的能源。

其中的纖維素在地球上屬可再生性且含量極豐富，被應用的層面相當廣。由工業及農業所產生的纖維廢棄物富含大量的纖維素，像是稻米收割後剩下的稻草、稻稈及伐木造紙業產生的廢棄物等。透過纖維素生產能源是目前常被討論的一項技術，纖維素分解後會產生小分子的可溶性醣類，這些小分子醣類再經過發酵反應後產生的發酵產物如氫氣、乙醇及一些揮發性脂肪酸，這些發酵產物都可作為石油的替代能源。

纖維素是由葡萄糖單體所串起之大分子多醣，其構造單元體為纖維二糖，而纖維二糖為兩個葡萄糖分子以 β-1,4-糖苷鍵連結而成。鏈狀結構中的分子間包含排列整齊的結晶區及排列不規則的非結晶區，由於結晶區結構排列整齊，阻礙水分子及酵素分子進入結構中反應，使得纖維素結構不易被破壞，因此纖維素需先被分解，才能進行後續的開發及利用。 Continue reading →

隔夜水的危機 (The risk of overnight stagnant water.)
國立臺灣大學環境工程學研究所研究生陳紀臻

我們每天早上起床後所做的事，大多在衛浴間進行：刷牙、洗臉、如廁，這些日常行動都需要使用自來水。是否曾想過，使用水整晚未流動，是否仍舊乾淨呢？

首先，我們先從管線來檢視。為了使自來水沒有顏色、臭味、致病菌等問題，自來水會經過混凝沈澱、過濾及消毒的過程。而最常見的消毒劑就是含氯物質，例如氯氣、氯氨、二氧化氯及次氯酸鹽。為了使自來水在輸送過程中不滋生病菌，必須讓管線中的水依然保有少量的含氯物質，也就是我們所稱的「餘氯」。

然而，餘氯是否能確實保障隔夜水能安全呢？ Continue reading →