【科學研究示警!氣候變遷可能加速傳染病擴散】
—蚊子越來越不怕冷!登革熱、茲卡病毒進攻溫帶區
根據聯合國政府間氣候變遷小組(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)的報告,20世紀全球地表平均溫度增加約攝氏0.6度,而中高緯度地區的增溫幅度尤其明顯,且冬季增溫明顯高於夏季。
根據IPCC 氣候模式預估,2100年時,這些地區地表平均增溫可高達攝氏3∼5度。這一全球地表平均增溫現象,對每一個地區的天氣系統都有一定程度的影響,而越來越多的證據顯示,全球的暖化已足以引起許多地區氣候系統的混亂、對生態系統的衝擊,並危及人類的生存環境。
試想如果熱帶雨林消失,其連鎖反應的最終結果可能是什麼?首先,最具代表性的是導致當地氣候更趨乾與暖,而土壤的乾燥與有機結構流失的結果,會使當地在大雨時易氾濫成災,進而造成洪水、水污染、農作物受損與病媒傳染病傳播途徑的改變,危及人體健康。同時,森林的消失造成大氣中二氧化碳濃度上升,間接導致全球氣候變遷,並對人體健康產生影響。
隨著人類對環境的衝擊程度增加,維持地球生命的系統正產生大規模的改變。世界各國除了積極宣示對全球性溫室氣體排放予以管制,擬定並簽署公約外,也從生活及產業著手,研擬降低排放溫室氣體的管制策略,並在環境衝擊、生態衝擊及公共衛生衝擊上研擬因應對策。在氣候變遷對世界各國公共衛生議題的衝擊方面,目前舞少包括 4 個主要面向,即「熱效應」、「極端事件」、「空氣污染」與「傳染性疾病」。
■傳染性疾病
傳染性疾病的傳播動力學及生態學極為複雜,不同疾病在不同地方的表現經常十分獨特。某些傳染性疾病的傳播方式是人直接傳染給人,有些則透過一個中間病媒(例如蚊子、跳蚤、蜱等)傳播,也可能藉由感染其他物種(尤其是哺乳動物及鳥類)而發生。
動物性傳染病的傳染周期自然存在於動物族群中,當人類侵犯到這個生態圈或環境遭逢破壞與瓦解時,疾病則會伺機傳播到人類身上。舉例來說,各種齧齒動物會依據環境條件及食物可利用性,來決定其族群的大小及行為。1991∼1992年聖嬰現象的豪大雨過後,老鼠族群的大量繁殖被認為與美國漢他病毒肺症候群的第1次爆發流行相關。
由蚊蟲傳播的疾病,常在大自然受到某些因素干擾後流行,包括氣象變化、森林砍伐、人口密度改變、蚊蟲結構改變、脊椎動物宿主結構改變,以及遺傳上的變異。氣候變遷也對人類或獸類地域性的流行病產生正面或負面的影響,結果經常取決於疾病本身的特性。[1]
■還以為春夏兩季才會有登革熱嗎?
氣候變遷造成的暖化現象,已經讓病媒蚊不分季節、無時無刻都在蠢蠢欲動,台灣每年4月到11月是登革熱高風險期間,大雨後1週為防治登革熱黃金期,在雨過天晴後的高溫天氣,易形成積水使大量蚊子孳生並產卵,約1週後就能羽化,將導致登革熱流行的機會大增,威脅民眾健康安全。
美國一項研究便警告,50年之內,登革熱和茲卡病毒威脅的人口數將增至10億。美國喬治城大學生物學家卡爾森(Colin Carlson)憂心忡忡地提出警告:「全球公共衛生安全體系最大的威脅,來自於氣候變遷。蚊子只是其中一部份;以後還會有什麼疾病,沒人知道。」
■病媒斑蚊活動範圍擴大,連溫帶都傳出病例
這項刊登在PLOS期刊的研究,針對兩種最常見的病媒蚊-埃及斑蚊和白線斑蚊-移動路徑進行調查,結果發現隨著氣溫上升,蚊子的活動範圍已經擴大到南北半球的溫帶地區,甚至遠及地勢較高的丘陵地。過去只威脅熱帶居民的疾病,未來將蔓延到這些「冷地帶」。
「由蚊子引起的疾病,過去多侷限在熱帶地區,但目前在溫度舒適的溫帶區域,都有病例傳出。」另一名參與此項研究的佛州大學醫學地理學教授雷恩(Sadie J. Ryan)說,拜交通運輸科技之賜,人們的移動更加便利,也助長病媒昆蟲和病原體在全球趴趴走。
■登革熱、茲卡病毒傳染症,和屈公病
蚊子傳播的疾病包括:登革熱、茲卡病毒、西尼羅病毒、瘧疾、黃熱病、屈公病、拉克羅斯腦炎、日本腦炎、裂谷熱等。
其中登革熱、茲卡病毒傳染症,和屈公病,三種傳染病多半會引起發燒、紅疹、和嚴重的肌肉痠痛等症狀。2014年肆虐巴西的茲卡病毒,甚至危害到孕婦病患;母嬰垂直傳染的結果,導致病毒侵襲好幾千名未出生胎兒的腦部神經,進而變成小頭畸形症[2]。
■氣候變遷下未來臺灣埃及斑蚊分布變化趨勢
登革熱,臺灣目前最主要的蟲媒傳染病,透過帶有登革病毒的病媒蚊叮咬人類而傳播。由於蚊子是變溫動物,其生長、發育與繁殖受溫度的影響很大,因此氣候變遷下的暖化,可能會使得原來不適合病媒蚊生存的較冷地區轉變成溫暖適合的地區,進而擴大登革熱的傳播。
除此之外,降雨造成的積水讓病媒蚊得以產卵,特別是間歇性降雨有利於病媒蚊孳生,由於氣候變遷造成的降雨型態改變,可能會使病媒蚊適合棲地產生改變。根據臺灣氣候變遷推估與資訊平台(TCCIP)提供的《臺灣氣候變遷科學報告2017》,百餘年來(1900-2012年)的全臺均溫上升了約 1.3℃,南部山區在2000年後豪雨與大豪雨的發生次數增加,顯示臺灣的氣溫與降雨型態正逐漸改變成更適合登革熱病媒蚊孳生的環境。
在臺灣,登革熱病媒蚊主要有兩種:分布於北回歸線以南且海拔1000公尺以下地區的「埃及斑蚊」,以及廣布於全臺1500公尺以下平地區的「白線斑蚊」。跟「白線斑蚊」相比,「埃及斑蚊」具備較高的傳播力,使得歷年來臺灣的登革熱疫情主要集中在台南、高雄、屏東地區。
「埃及斑蚊」分布與登革熱現況風險的關係如貼文附圖1所示,根據疾病管制署的資料,左圖的黃色區塊為埃及斑蚊的現況分布,右圖的紅色區塊由淺到深分別表示由低到高的登革熱現況風險,可以看出深紅色的高風險區與橘紅色的中風險地區幾乎與埃及斑蚊分布的地區重合,顯示出臺灣登革熱的風險高低與埃及斑蚊的分布與否有密切關係。因此,在探討氣候變遷對臺灣登革熱疫情的影響之前,應先考慮氣候變遷對臺灣埃及斑蚊分布的影響。
臺灣未來的埃及斑蚊分布推估則是使用TCCIP提供的高解析度(5km x 5km)統計降尺度網格化氣象日資料,該筆資料來自於IPCC AR5 全球模式。考慮暖化最劇無減碳之氣候變遷情境(RCP 8.5),全球氣候模式只取基期降雨特徵與臺灣接近的英國HadGEM2-CC、法國IPSL-CM5A-MR、德國MPI-ESM-LR、中國BCC-CSM1.1與挪威NorESM1-M等五個模式。將上述氣象推估資料引入先前建立的埃及斑蚊分布指標後,就可以得到未來的埃及斑蚊分布。
RCP 8.5情境下相對於基期,近未來、世紀中與世紀末將五種全球氣候模式的埃及斑蚊推估分布整合成如貼文附圖2所示。圖中的黃、橘黃、橘、橘紅、紅點分別代表累計有1到5個模式估計該網格點有埃及斑蚊分布。
可以看出近未來(2016-2035年)埃及斑蚊可能會渡過北回歸線的可能性不高;但於世紀中(2046-2065年),則有4個模式估計埃及斑蚊會渡過北回歸線到達嘉義與花蓮地區,並遍布外島澎湖;於世紀末(2081-2100年),埃及斑蚊於西部會往北延伸到臺中地區,東部則會沿著花東縱谷往北延伸到花蓮與少數宜蘭地區。
從埃及斑蚊的北移趨勢可以推測未來臺灣登革熱的中、高度風險區會隨之增加,但同時也表示如能事先針對未來中、高度風險區進行氣候變遷調適,例如: 分配防疫資源、進行地方公共衛生教育,以及社區動員方式徹底進行孳生源清除讓登革熱病媒蚊無適合的棲地。
同時,政府亦朝向減少登革熱對人體的衝擊,積極研發登革熱疫苗、培養蘇力菌血清型H-14與沃爾巴克氏菌達到生物防治效果。期望在有限防疫資源下有效降低全國登革熱的罹患風險,以因應未來氣候變遷造成人類健康在登革熱方面的衝擊,提供臺灣未來登革熱防疫的實證基礎[3]。
■「新冠病毒」疫情已經夠可怕,但是氣候變遷更致命—《如何避免氣候災難》
你也許以為地球升溫 1.5 度或 2 度沒什麼差別,但從氣候科學家模擬的結果看來,情況卻很不妙。在很多方面,溫度升高 2 度的情況,不是只比升高 1.5 度糟糕 33%,而是倍增的,例如難以取得乾淨用水的人口會多一倍,熱帶地區的玉米產量衰減也會多一倍。
氣候變遷造成的效應,單單一項就夠慘了,但你不會只遇到炎熱天氣,或只遭受洪災。氣候變遷的效應是環環相扣的。
以新冠病毒來做對比,這樣所有正在經歷這場大流行病的我們會更容易理解。想了解氣候變遷的破壞有多大,看看新冠病毒疫情,再想像一下同樣痛苦程度持續更長的時間。如果不把全球碳排放量減到零,這場疫情造成的人命損失和經濟苦難,將是日後經常會發生的狀況。
■比起新冠病毒,氣候變遷是否會造成更多人死亡?
我們用 1918 年西班牙流感和新冠病毒大流行的數據,估算出的結果是全球平均每年每十萬人口中約有 14 人因大流行病而死。
比起氣候變遷,哪個死亡率較高?預計到本世紀中葉,全球氣溫升高導致的全球死亡率增幅和大流行病一樣,也就是每年每十萬人中約有 14 人因此致死。而到本世紀末,要是排放量仍然持續增加,氣候變遷將導致每十萬人中約有 75 人因此致死。
換句話說,到本世紀中葉,氣候變遷的致命程度可能就和新冠病毒一模一樣,到了 2100 年,氣候變遷要比新冠病毒致命五倍[4]。
■公衛的巨大挑戰:氣候變遷是21世紀全球最大的健康威脅
發表於全球最權威之一的生科期刊《細胞》(Cell)的研究如此指出[5]。該報告由美國知名的防疫專家佛奇(Dr. Anthony Fauci),以及流行病學家摩爾斯( Dr. David Morens)共同撰寫,他們都任職於美國國家過敏與傳染病研究所(National Institute of Allergy and Infectious Diseases, NIAID),這份研究描繪出未來流行病將變得更多的情境。
為什麼?在這份佛奇的研究之外,還有其他諸多的公衛、醫學研究,都將接下來流行病時代的成因指向氣候變遷,真正的元兇,是人類對環境的破壞。
從全球來看,氣溫變化比過去預測的更快,影響了動物棲地以及病毒與人類的分布範圍。權威醫學期刊《刺胳針》(Lancet)的2018年報告[6]早已指出:「氣候變遷是21世紀全球最大的健康威脅。」
終生致力於黑猩猩研究與環境教育的珍.古德(Dr. Jane Goodall),在「2020年第四屆的唐獎永續獎」的得獎感言中,對全世界包括台灣,在後疫情時代如何走向永續的未來,感性地喊話:「此次疫情是人類自己所造成,而這正是對大自然不尊重的結果,許多研究人畜共通傳染病的科學家早已預測到這個情況的發生,如何邁向一個更永續的未來?必須不再把短期利益和經濟發展,置於環境保護之上,如果我們持續破壞環境,氣候變遷只會愈來愈糟,人們需要團結起來,找到一個邁向綠色經濟的方式,我們所剩的時間不多了,我們會找到方法的,我們一定不能放棄。」[7]
【Reference】。
1.來源
➤➤資料
[1](高雄醫學大學)科學籸展 2008年1月籸421期-氣候變遷對公共衛生的衝擊:http://ir.lib.kmu.edu.tw/retrieve/9893/945021-1.pdf
[2](康健)「蚊子越來越不怕冷!地球升溫的下場,登革熱、茲卡病毒進攻溫帶區」:https://www.commonhealth.com.tw/article/79266
[3](科技部-臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台)「氣候變遷下未來臺灣埃及斑蚊分布變化趨勢」:https://tccip.ncdr.nat.gov.tw/km_newsletter_one.aspx?nid=20200807141614
[4](PanSci 科學新聞網)疫情已經夠可怕,但是氣候變遷更致命——《如何避免氣候災難》:https://pansci.asia/archives/315674
[5]
Morens DM, Fauci AS. Emerging Pandemic Diseases: How We Got to COVID-19. Cell. 2020 Sep 3;182(5):1077-1092. doi: 10.1016/j.cell.2020.08.021. Epub 2020 Aug 15. Erratum in: Cell. 2020 Oct 29;183(3):837. PMID: 32846157; PMCID: PMC7428724.
[6]
The 2018 report of the Lancet Countdown on health and climate change: shaping the health of nations for centuries to come.
Watts N Amann M Arnell N et al.
Lancet. 2018; 392: 2479-2514
https://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(18)32594-7/fulltext
[7](報導者)「地球愈暖化、流行病愈多?氣候緊急時代,COVID-19只是開端」:https://www.twreporter.org/a/climate-change-pandemic
➤➤照片
∎(科技部-臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台)「氣候變遷下未來臺灣埃及斑蚊分布變化趨勢」:https://tccip.ncdr.nat.gov.tw/km_newsletter_one.aspx?nid=20200807141614
圖1-圖說:
臺灣登革熱之埃及斑蚊的現況分布圖(左)與風險分級地圖(右)。埃及斑蚊現況分布圖是以黃色區塊的臺灣2003-2011年埃及斑蚊鄉鎮分布且海拔低於1000公尺區域來表示。埃及斑蚊風險分級地圖則是以2008-2017年疾病管制署的登革熱病例發生感染地資料為基礎,得到共3580筆鄉鎮年別之人次資料,從曾有病例的鄉鎮年別人次資料,分成1、2、3級(粉紅、橘紅、深紅)。以第40及第80百分位為分界,若該鄉鎮年別無登革熱病例數則歸類為0級(白),每個鄉鎮取10年來最大風險分級得到的現況風險分級。
圖2-圖說:
RCP 8.5情境下埃及斑蚊未來推估可信度分布圖
∎[2]
圖說:全球暖化的下場,過去被視為熱帶傳染病的登革熱、茲卡病毒,也出現在溫帶區
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【濫用藥物年輕化!國衛院:娛樂用愷他命 三年內再犯率近四成】
2016年震驚社會的「W飯店毒趴」,派對中提供搖頭丸、一粒眠、K他命等10種不同成分的毒品,郭姓小模服用多種毒品神智不清,之後重度昏迷,卻被同行友人丟包醫院不幸喪命。根據法醫檢驗,郭姓小模遺體中有多達9種非法藥物的反應,確定其死因為多重中毒休克,併發橫紋肌溶解症及多重器官衰竭而死亡。【註1】
■別碰毒品! K他命(愷他命)使用再犯率近4成
近年來不少年輕人,會用K他命來開趴,而這種藥物一開始是拿來做為麻醉用,現在卻被當成娛樂性藥物,但專家研究指出,三年內的毒品使用再犯率將近四成,而且有女性使用了K他命後,非自然死因多達19倍,一時助興可能會賠上性命。
【國衛院精神醫學研究中心主任陳為堅】說:「情緒不太好他要用這個藥,可是事實上呢,它更容易引發這麼多複雜的死因,而且很容易死於自殺。」檢警在邊境查緝大量的新興毒品,包括K他命,但還是不少年輕人,誤以為K他命沒有危害,被拿來娛樂助興,但醫師指出吸食K他命,會影響腦部智力、膀胱萎縮,等永久性的身體傷害,長期濫用難以戒除,恐怕得尿布不離身。
研究數據更顯示,K他命又叫「愷他命」,是一種解離型麻醉藥,藥退後會產生幻覺,使用者,三年內再犯率高達39.5%,而且如果是愷他命初犯者,三年內非自然死因多19倍,輕生機率更高達31.4倍。【註2】
■愷他命(Ketamine)
▶毒品特性:新興影響精神物質
▶俗名:卡門、K他命、K仔、Special K、Cat Valium
▶類別:中樞神經抑制劑(其他類)
▶毒品級別:第三級毒品
▶醫療用途:手術麻醉
▶娛樂使用愷他命,後果很要命
Ketamine(愷他命、K他命)俗稱K仔、Special K或K,為非巴比妥鹽類之麻醉劑,與PCP(Phencycline)同屬芳基環己胺類結構,是一種用於人或動物麻醉之速效、全身性麻醉劑,會使病人產生與現實環境解離(dissociative)的麻醉作用。
▶危害性
使用愷他命較常見之副作用為心搏過速、血壓上升、震顫、肌肉緊張而呈強直性、陣攣性運動等。Ketamine之藥效可維持1小時,但影響吸食者感覺、協調及判斷力則可長達16至24小時,會使專注力、學習及記憶力受損,並可產生幻覺、錯亂、意識模糊、噁心、嘔吐、複視、視覺模糊、影像扭曲、暫發性失憶及身體失去平衡等症狀。長期使用會產生耐受性及心理依賴性,造成強迫性使用,且不易戒除。
最近研究顯示濫用愷他命,會罹患慢性間質性膀胱炎,使膀胱壁纖維化增厚,容量變小,產生頻尿、尿急、小便疼痛、血尿、下腹部疼痛等症狀,嚴重者甚至會出現尿量減少、水腫等腎功能不全的症狀,甚至須進行膀胱重建手術。【註3】
■國衛院:娛樂用愷他命,三年內再犯率近四成
國家衛生研究院於2021/01/25宣布「國衛院神經及精神醫學研究中心」陳為堅主任、與臺大、台北大學合作,追蹤2009年至2016年39,178位愷他命初犯者的結果顯示,三年內毒品使用再犯率達39.5%,死亡率為一般同年齡、同性別者的4.9倍高;尤其是自殺、藥物過量、暴力毆打等非自然原因的死亡率,更增加高達10倍以上。
其中女性愷他命初犯者,三年內的非自然死因的標準死亡比為19倍,自殺更是高達31.4倍。國衛院呼籲年輕人千萬別好奇地將愷他命當娛樂用。研究成果已刊登在國際期刊Addiction【註6】。
■愷他命的主要作用
愷他命是腦中NMDA受體的拮抗劑,是一種解離型麻醉藥。這種解離效用,常令患者在清醒後抱怨有不愉快的夢、意識模糊、幻覺等現象。
國衛院指出,愷他命的麻醉安全係數相對較高,迄今仍用於戰場或災難現場的緊急手術,為聯合國認定的一種必需藥品。但從2000年後,隨著年輕人銳舞派對(又稱銳舞和狂野派對)潮流的盛行,愷他命開始被當成娛樂性藥物使用,尤其是在東亞地區。因此,愷他命變成各國政府與國際組織成癮性藥物管制上極大的挑戰。
■研究發現,愷他命娛樂性使用有增加的趨勢
台灣從2000年初期開始,從一系列研究中發現,愷他命娛樂性使用有增加的趨勢。起初政府將愷他命列為第三級毒品予以管制,但是由於使用者日眾,在2009年11月透過《毒品危害條例》的修法,實施三、四級毒品行政裁罰。
國衛院研究團隊發現,受行政裁罰的愷他命初犯者,三年內再次因使用愷他命受罰的機率高達33.85%;若合併計算一、二級毒品者,三年內的再犯率更高達39.95%。更令研究團隊驚訝的是,跟全國死亡資料比對後發現,這些愷他命使用者在初犯三年內的死亡率,若與一般人口中同年齡、同性別者的死亡率相比(稱為標準化死亡比),竟然高達4.9倍。
■吸食愷他命,死亡原因分析
進一步分析死亡原因,愷他命初犯者三年內因身體疾病死亡的標準化死亡比(2.1倍)並不太高,反而是一些非自然死因的標準化死亡比(7.6倍)較高,像是最常見的自殺(13.4倍),其次的藥物過量(21.3倍)與暴力毆打(20.7倍)等。若是男女分開來看,女性愷他命初犯者三年內的非自然死因的標準化死亡比為19倍,自殺更是高達31.4倍。
國衛院研究清楚顯示,年輕人為娛樂目的使用愷他命,不但會導致之後一再地使用而反覆受罰,還會大幅地增加死亡率,尤其是非自然死因。這些健康危害的範圍與程度,遠比之前小規模研究所顯示的更為廣泛且嚴重。【註4】
■長期藥物濫用會出現2症狀、4狀況
使用非法藥物或未依照醫師指示方式使用藥物,被稱為「藥物濫用」;而「藥物成癮性」則是指長期使用藥物且對藥物產生身體依賴性或心理依賴性。長期藥物濫用,會引發各式各樣的症狀和後遺症,嚴重則會造成終生的傷害。
藥物濫用可能會出現兩種症狀:
▶「耐藥性」:
重複投予相同劑量時,其效果逐漸降低,必須增加使用劑量才能得到相同的效果,也因此使用了過高的劑量而不自知。
▶「戒斷症狀」:
當使用者突然停止或減少使用量時,在生理、心理上會產生一連串的不舒服。
被濫用的藥物進入人體後,會改變其意志或心智,常見藥物濫用可能會產生以下四種狀況,必須慎防:
一、藥物耐受性
持續使用藥物後須增加劑量才能達到起初的效果,而增加使用量易造成急性中毒。例如中樞神經系統發生障礙,產生意識、行為、情緒、認知或感覺上的變化。
二、心理依賴性
因為重複使用成癮性物質,產生精神症狀或病態行為。
三、生理依賴性
減少或停藥會產生戒斷症候群。例如出汗、緊張、嘔吐、痙攣、譫妄等。
四、社會危害性
增加社會成本支出,包括生產力、醫療、監所管理、家庭、社會福利等。
現今生活環境,每個人都有其所需面對的問題和壓力,但解決壓力的方法有許多,藥物使用只是其中的一種方式,如果未經醫師處方而自行使用藥物來處理問題,稍不慎易造成藥物濫用情形。所以有困擾時一定要尋求醫療協助,而不是自行使用藥物。【註5】
【Reference】
1. 來源
➤➤資料
∎註1
(TVBS 新聞) - W飯店毒趴小模喪命:http://bit.ly/2MorVfl
∎註2
(華視新聞) - 「別碰毒品! K他命使用再犯率近4成」: http://bit.ly/3ai5S1W
∎註3
(反毒總動員)「愷他命(Ketamine)」http://bit.ly/3thbRMT
∎註4
udn.com 聯合新聞網「國衛院:娛樂用愷他命 三年內再犯率近四成」:http://bit.ly/36uh6zj
∎註5
(UDN)長期藥物濫用 須防4狀況:http://bit.ly/3cuuhEe
∎註6
Pan, W.‐H., Wu, K. C.‐C., Chen, C.‐Y., et al. (2020) First‐time offenders for recreational ketamine use under a new penalty system in Taiwan: incidence, recidivism and mortality in national cohorts from 2009 to 2017. Addiction, https://doi.org/10.1111/add.15337
➤➤照片
∎ The News Lens 關鍵評論網 :http://bit.ly/3ovGgDG
∎(反毒總動員)「孩子吸毒的原因是什麼?」:https://bit.ly/3r32dMb
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【挪威滑波房屋崩入海,意外背後意外豐富的科學】Quick Clay 奇譚
「這異象是蝦餃,難道是 2020 年在正常發揮?」 ← 近日大家看到這短片時,涼了半截的心中,或許是這樣 murmur 的。
*若你未看過,留言區有影片傳送門
但身為一個科宅,第一念頭是「咦?很不合理耶」,一眼目測影片中滑落的坡度實在沒多陡。必定要有一層很潤滑、很古溜的物質存在,那會是什麼呢。
難道是永凍土在夏天融化了ㄇ?嗯,只是亂猜測亂引用網友的話的話就和總是在囫圇搶快的台灣記者差不多了。我想學到些原本不知道的事,在知識中添加幾塊硬磚頭,就要用正確的方式使用 google。第一訣:若非必要,先不要用中文搜尋XD。
首先釐清影片基本資訊,人事時地物:事件發生在今年六月三號,攝影者是眼睜睜看自己家消失在海裡的苦主 Jan Egil Bakkeby 先生,他家位在北極圈內的挪威北部 Alta 市一帶。所幸無人傷亡,但有隻狗狗落水又游了上岸。
過了不久我就意外在 @Trust My Science 這個法語的科普粉專意外看到了關鍵字:Quick clay(d’argile rapide)。
喔喔喔.....這是啥。感覺和「流沙 quick sand」或「水銀 quick silver」 有關係呢。Quick clay 的中文是翻譯成【流黏土,或是超敏黏土】。但如果只查到名字就滿足的話,就會像費曼先生的爸爸曾經嗆聲的:「你可以把一種鳥在世界上各種語言的名稱背下來,卻仍然對它的習性一無所知。」所以,知曉了名字,再以名為索引去進一步了解它的一些特質是一定要的啦。
正是因為查到與學到的結果很奇妙,所以現在才會在這邊滿心激動的發文 XD
插入一個又是最早從 Vsauce 得到的冷知識,前述三物名稱中的 quick 意思都不是說那玩意很「快」。在古英語的用法裡 quick 的意思是活跳跳不安定的。出自欽定詹姆士王版聖經有 the quick and the dead(生者和死者)這個熟語——經文的上下文是說耶穌基督是一切生者與死者之審判 [提後 4:1]。
首先我學到 quick clay 和崩塌災害的最重點是:這種超敏感的黏土是高緯度的特產,其他地方是沒有的。是由冰河輾壓陸地,使岩石風化後形成的固體微粒,流入海中沉降而成。所以這種黏土與這種災害只常見於挪威、瑞典、俄羅斯、阿拉斯加、加拿大等國。
* 是的!其實很常見XD 不是啥末日異像。近年來各種異象似乎變多,自然是因為人手一機錄影增加,和對於爆紅影片渴求的媒體平台的普及,讓大家目擊率上升了。讓普通的事情變得奇特,奇特的事情變得普通。就這麼單純 XD
定義中黏土是顆粒直徑小於 0.002 毫米的土壤固體組成。也就是說,尺上的最小格子中可以讓超過五百顆的黏土微粒排排站。而粒徑由大到小是礫 → 沙 → 粉沙(silt)→ 最小顆的黏土(clay)。
關於流黏土/超敏黏土的第二個重點是,它們必須原本是海積黏土(marine clay)也就是在很鹹很鹹的海水中形成的黏土。而要脫胎換骨,變得很敏感、不穩定的必要條件是「要再從海裡,升回到陸地上來」!
這就很奇妙了,海底怎麼會變陸地呢。況且冰河最盛時期的海平面反而是比今天低的喔(水都凍在兩極了),怎麼會冰河退卻、海平面上升,反而卻有陸地從海裡浮上來呢?
最妙的就是這現象:稱為「冰期後反彈」(Post-glacial rebound),陸地會反彈上升是因為兩極冰蓋的那些水實在太重,曾經把陸地壓得都沉降了,當冰冠終於溶化後,這些陸地板塊才慢吞吞的,基於浮力的原理而慢慢升回去。許多沉海的陸地緩慢的浮起,使得前述極圈內的國家的領土,其實一直都在偷偷的變大!(然而俄國還是沒有比 #冥王星 大。)
海積黏土遇上冰期後反彈,離開了海,接下來它們繼續變化,主要是由陸地上的淡水逐漸洗去原本海水中的鹽分。這裡的鹽份是廣義的,包括鐵、鋁、鎂、鈣、鉀、鈉等正離子。要專業名詞的話,這叫淋溶作用(leaching)。淋溶除了由降雨來溶以外,有時也會由地區性的豐沛的、自流性的地下水穿過黏土層把鹽分帶走的方式在進行著。
話說黏土其實有很多種組成,它們的通性是都由矽和鋁的氧化物所組成,而且都是由地球特色最多的水去攻擊(水解)一大塊岩石——角閃石、長石或雲母等礦物,化學作用所形成的分子碎片,也就是「風化」的產物。#所以若是沒有水就是妨礙風化
離題一下,所以當 NASA 送機器探測器到火星,探勘到黏土礦物的時候才會興奮異常!黏土乃是水:大量的水曾經存在的證據是也。
黏土的另一個和生活最相關性質是「離子交換」,其實就是前兩段說由淡水去把鹽份(陽離子)淋溶出來的同一件事,一種離子換另一種。而和生活的關係是......呃,有一種黏土叫 smectite 綠土,如果大家不幸腹瀉不止去看醫生,醫生八成會開給你一包無味道的粉末止瀉藥 Smecta ← 此處無業配。也就是說,有時候「吃土」能藉由離子交換的特性,調節紊亂的腸胃滲透壓,吸附毒性物質,進而達到止瀉的效果。有些黏土的離子交換性質高,有些低一點,但都有一定的交換能力。
等一下喔,原來大家都知道的黏土,除了會黏可捏之外還有那麼多學(ㄒㄧㄠˊ)問存在。對啊,若不是對於奇怪的話題亂調查,我也不會知道這些事的——或說,若無相關脈絡,那些精妙的知識對我來說沒有太大意義,但即使是一則冷知識的脈絡,知識就自動凝聚形成一則小劇場了。冷的好!
所以到底為何失去了鹽分就可以把海積黏土轉變為 Quick clay,造成挪威、加拿大等國家動不動就有土地滑到海裡去呢?
* 先前有次這樣被好好拍攝下來的 Quick clay 大型滑波事件是 1978 年挪威 Rissa 發生的,留言區我放一個惠我良多的科普紀錄片的超連結。
話說身為台灣人,仙草、愛玉、豆花、洋菜凍這些夏日冰品大家肯定都非常常吃......欸不是,怎麼忽然從黏土講到各種凍咧。理由是,很奇妙的上述各種凍會從液態凝聚成固態,和黏土遇到海水裡的鹽就會沉降,原理其實有點像。也就是鈣、鎂這些陽離子扮演了「橋接」的角色,讓本是一團散沙、彼此看不順眼的分子能夠穩定且和睦的相處。
當然更詳細的機制是牽涉到電性中和、擴散電雙層(diffused double layer)、凡德瓦力(van der Waals interaction)這些更精妙的部分......但我覺得大家都能理解的是鹹豆漿。也就是陽離子促成的凝絮作用(flocculation)。和生物化學實驗的鹽析效應也類似。但我現在忽然極度得想吃布丁。
→→ 加鹽就會穩定,遇到淡水就會不穩定。極度簡而言之是這樣。
有陽離子,而且是越高價數的陽離子例如 Fe³⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ 越是有架橋的功能。所以愛玉子要用含有鈣離子的硬水洗,才會讓「膠」(其實是多醣類)凝聚,用含有極少離子的 RO 水是無法凝成愛玉的。
其實還有一個微奇妙的要件,植物腐化後形成的腐植質(humus)因為酸性和其多酚成分,也會干擾、把黏土中的陽離子拽走,進一步不穩定化。所以經常 Quick clay 取出來會是黑黝黝的。
於是最後的最後,被淋溶而失去那些鹽份:使黏土微粒彼此達到和諧穩定的關鍵被消滅之後,一層超不穩定的 Quick clay 就形成了,電子顯微鏡下這種黏土結構完全就像是一大片「紙牌屋」,橫七豎八的片狀黏土的中間空無一物,空隙中由空氣或水充填,只要遭受擾動就會由一部份崩塌迅速惡化到全體崩塌。一觸即潰。所以這種崩塌常常是海邊先塌一小塊,然後崩潰的前緣逆向往岸上傳遞。
而最奇葩的特性是(還有啊?! 對還有),流黏土如其名,它崩塌之後就會完全液化成汁。黏滯性暴跌到原土壤的一百萬分之一......那什麼概念呢,蜂蜜和水的黏滯性差別是一萬倍,就是那個一倍半(對數尺度)的降低。崩潰了的流黏土的顆粒不只不再團結,甚至會彼此排斥,由於都帶有些微的負電,就摩擦力甚小 → 最完美的成災要素齊聚了。
查到這,我終於弄清楚影片中那神秘的超級古溜、潤滑了一大片土地讓它滑進海裡的物質的真面目了。流黏土它基本上是液態的潤滑劑,所以即使只有一丁丁的坡度都一發不可收拾。甚至在前述挪威 1978 年發生那次,地面的坡度只有不到 3 度!
至於避免的方法就是土壤普查。而因為流黏土通常不是位在地表,而是在表土的下方分布成層,所以要透過鑽探取樣鑽鑽看。而就像台灣在推行土壤液化潛勢圖,加拿大、瑞典、挪威等國也在不斷進行著流黏土地區普查的工作。
這和全球暖化到底有沒有關係啊......嗯,不知道。我們知道地下水會進一步使流黏土不穩定化,而永凍層的逐漸融化會不會改變、加重這過程,就有待科學調查了。偶速科宅,偶棉下回再見~~
參考資料:
Landslides| Quick clay - NGI (挪威大地工程學會)
https://www.ngi.no/eng/Services/Technical-expertise/Landslides/Quick-clay
The Quick Clay Landslide in Rissa, Norway - ISSMGE (國際土壤力學與大地工程學會)
https://www.issmge.org/uploads/publications/1/35/1981_03_0080.pdf
Quick clay in Sweden - K.Rankka et al. (2004) 【文件大請注意】
https://www.swedgeo.se/globalassets/publikationer/rapporter/pdf/sgi-r65.pdf
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