「甲醇」假酒中毒能用真酒治療?真的假的! - PanSci 泛科學
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酒精又稱為乙醇(ethanol),而「假酒」之所以使人中毒,是因為裡面加入了和乙醇相似、卻較容易取得且便宜的甲醇(methanol),通常是不肖商人用以降低成本的手段。
000文字分享友善列印000Promo健康養生化學物語活得科學科學傳播「甲醇」假酒中毒能用真酒治療?真的假的!行政院環境保護署毒物及化學物質局・2017/11/10・2924字・閱讀時間約6分鐘・SR值559・八年級+追蹤本文由行政院環境保護署毒物及化學物質局委託,泛科學企劃執行撰文/楊朝源│自由寫手圖/Stevepb@Pixabay,CC02017年八月,中國重慶市石柱縣一名男子誤喝假酒後,感到頭昏無力,本以為只是喝多了,但後來開始劇烈嘔吐,最後竟然雙眼看不見東西,送醫後醫生卻指示病人繼續喝酒,莫非是要「以毒攻毒」?假酒為何會使人中毒?中毒了真的可以用真酒來治療嗎?且讓我們繼續看下去。
冒充酒精的甲醇酒精又稱為乙醇(ethanol),而「假酒」之所以使人中毒,是因為裡面加入了和乙醇相似、卻較容易取得且便宜的甲醇(methanol),通常是不肖商人用以降低成本的手段。
這樣的行為在二十世紀之前相當常見,直到1923年甲醇的毒性才被世人承認。
甲醇的化學式是CH3OH,和乙醇(C2H5OH)都是由碳原子接上一個氫氧基(OH)的醇類。
甲醇又稱為工業用酒精或木精,無色透明且氣味與酒精相似,沸點低、具有揮發性,工業方面常被用來當作有機溶劑。
甲醇中毒會出現包含了嗜睡、噁心、嘔吐腹瀉等症狀,嚴重者會導致永久性失明,甚至死亡。
1951年在美國亞特蘭大,當時商人為了降低成本,將含有甲醇重量百分濃度35~40%的冒牌威士忌流入市面,在僅僅五天之內導致了323人中毒、41人死亡,是歷史最大的假酒危害事件之一。
甲醇變身,甲醛與甲酸在知道是誰在作祟後,我們進一步來看看甲醇的中毒機制,首先要帶來一個令人驚訝的事實:甲醇本身並不具毒性。
但是,當甲醇被喝下或吸入後,會在消化道和肺臟透過擴散作用吸收進入血液中,然後被人體轉化為甲醛(Formaldehyde,CH2O),也就是我們常聽到的福馬林。
不過,甲醛雖具有毒性,但仍不是最可怕的敵人。
甲醛形成之後,會再被轉化成甲酸(Formicacid,CHOOH),此時真正的大魔王才要等登場。
甲酸又被成為蟻酸,因螞蟻、蜜蜂等生物以其為化學武器而得名,毒性比甲醛更強,也是甲醇中毒最主要的原因。
甲醛被轉化為甲酸之後會在身體裡累積,抑制粒線體的呼吸作用、使細胞壞死,破壞神經系統進而導致失明,此症狀稱為代謝性酸中毒(metabolicacidosis)。
以酒剋酒?酵素的爭奪戰回到開頭新聞中的中國男子,當時他雖然感到不適卻仍持續喝了數杯假酒,隔日中午便頭昏、無力,開始嘔吐、視力模糊。
被診斷出是甲醇中毒後,轉往重慶醫科大學附屬第二醫院急救部進行急救,生命垂危。
醫生在診斷後作出了一個令人不解的決定:請家屬買烈酒來給患者服用。
「醫生要我們買酒,說要買五、六十度的高濃度酒,用來解毒!」傅國林的妻子也覺得這辦法聞所未聞,「本來就是喝酒中毒,還要繼續喝?」但在醫生的堅持下,家屬仍然半信半疑地照做了。
酒一喝就是好幾天不中斷,最後,患者的病情好轉,血液中的甲醇濃度降低,終於康復出院,並說再也不敢這樣喝酒了。
真酒之所以可以減緩甲醇中毒,是靠搶走酵素來辦到的。
前面提過,甲醇中毒主要是因為甲酸的強烈毒性。
而要形成甲酸,就必須讓甲醇在肝臟被酒精分解酵素(alcoholdehydrogenase,ADH)分解形成甲醛,再讓甲醛跟甲醛去氫酵素(aldehydedehydrogenase,ALDH)反應形成甲酸。
從甲醇到甲酸的代謝過程。
還好,酒精分解酵素並不是只會對甲醇作用,它也會將乙醇轉化成乙醛(acetaldehyde,CH3CHO),更幸運的是,酒精分解酵素對於乙醇的親和性較高。
故當血液中的乙醇濃度夠高時,酵素與乙醇的反應達到飽和,就不能將甲醇轉化為毒性較高的甲醛,讓甲醇直接被排出體外,等到一開始生成的甲酸被人體所代謝,形成無害的水與二氧化碳之後,才算是治療完成。
「乙醇療法」聽起來雖然令人疑惑,卻是現今對於甲醇中毒相當重要的療法之一。
但是,大家千萬別為了想喝酒就故意讓自己中毒喔。
如何避免喝到假酒?紅標米酒曾經被不肖商人回收酒瓶並加入假酒賣出,造成一時的假酒風波。
攝影:楊朝源喝到假酒很難過,喝到加了甲醇的假酒更是危險,雖然臺灣自2002年後不曾再傳出使用甲醇偽造假酒的案例,但違法包裝、製造假酒的例子依然層出不窮,而這些假酒中含有毒物質(甲醇或其他重金屬等)的風險相當高,值得注意,但是要怎麼樣才能避免買到假酒呢?購買合法安全的品牌商品許多甲醇中毒的事件,都是因為喝了來路不明、低價的酒所導致的,選擇合法的製造廠商或進口商,可以有效減少喝到假酒的危險。
檢查外觀若無法得知飲品來源,飲用之前先檢查外觀,例如標籤是否印刷清晰、標示是否明確、瓶蓋瓶身是否完整等因素,也都可以協助辨認假酒。
2008年臺灣曾發生過的黑心假酒事件,超過兩萬瓶假酒流入市面[1],當時的分辨方式之一就是透過「瓶蓋商標是否脫落」來判斷。
味道判斷若喝酒時覺得有異味或不適,便應該立刻停止繼續飲用,以免增加中毒的危險,前面提到事件中的傅姓男子,在康復後也表示其實他早已覺得奇怪,卻仍持續喝酒,才導致如此嚴重之後果。
甲醇中毒了,怎麼辦?除了停止飲用,在喝下酒一小時內也能以催吐、洗胃方式來減少甲醇進入血液中,另外,應用布條等物品遮住中毒者的眼睛,以免視覺神經受到刺激,並且盡速送醫急救。
最後,雖然透過「乙醇療法」確實可以達到減少甲醇中毒傷害的效果,但如果服下錯誤的乙醇劑量,還是會對於患者產生危險,所以如果沒有經過醫護人員的指示,一般民眾在遇到狀況時仍不建議輕易嘗試。
註解在2008年發生的假酒事件中,不肖商人向資源回收業者取得空酒瓶、清洗並重新製作酒瓶,以真酒、乙醇、水與香料等調配出假酒,其中清洗空瓶的氫氧化鈉(俗稱片鹼)若有殘留恐對人體造成傷害。
在這個案例中雖然不是本篇介紹的物質「甲醇」在作祟,但當時判斷是否為假酒的「瓶蓋識別法」倒是值得參考。
參考資料張錦文,陳逸鴻,文士祺,蔡明凱,薛肇文,&項正川.(2008).甲醛家族中毒二案例報告-假酒與福馬林.中華職業醫學雜誌,15(2),157-162.Bansal,H.,Chaparia,Y.,Agrawal,A.,&Koka,P.S.(2015).ReversalofMethanol-InducedBlindnessinAdultsbyAutologousBoneMarrow-DerivedStemCells:ACaseSeries.Journalofstemcells,10(2),127.BENNETTJr,I.L.,Cary,F.H.,MITCHELLJr,G.L.,&Cooper,M.N.(1953).Acutemethylalcoholpoisoning:areviewbasedonexperiencesinanoutbreakof323cases.Medicine,32(4),431-463.Önder,Feyza,etal.“Acuteblindnessandputaminalnecrosisinmethanolintoxication.”Internationalophthalmology22.2(1998):81-84Pappas,STEPHENC.,andM.Silverman.“Treatmentofmethanolpoisoningwithethanolandhemodialysis.”CanadianMedicalAssociationJournal126.12(1982):1391.Suit,P.F.,&Estes,M.L.(1989).Methanolintoxication:clinicalfeaturesanddifferentialdiagnosis.ClevelandClinicjournalofmedicine,57(5),464-471. 數感宇宙探索課程,現正募資中!相關標籤:假酒化學甲醇甲醛熱門標籤:大麻NASA女科學家量子力學CT值文章難易度剛好太難所有討論
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採訪撰文|郭雅欣、簡克志美術設計|林洵安、蔡宛潔在學術與搖滾的多重維度上行走還記得美劇《TheBigBangTheory》嗎?劇中常常出現的物理名詞「弦論」,是描述物理世界基本結構的理論。
中央研究院「研之有物」專訪院內數學研究所程之寧研究員,她正是研究弦論的科學家,也是熱愛音樂的搖滾樂團鼓手,這種跨領域身份並不衝突,兩邊都需要創造力與紀律。
由於天生斜槓的性格,讓程之寧在數學和物理領域大展身手,透過數學的深入探討,她試圖將弦論更往前推進。
最近程之寧更跨足到人工智慧領域,為學界提供理論物理上的貢獻。
中研院數學所程之寧研究員,主要研究K3曲面(特殊的四維空間)的弦論,她發現模函數和有限對稱群之間有23個新的數學關聯,稱之為「伴影月光猜想」(UmbralMoonshine)。
圖/研之有物萬有理論和難以捉摸的「月光」世界從那裡來呢?物理世界的本質是什麼呢?回答這樣的大哉問,一直是理論物理學家所追求的目標。
從牛頓力學(日常應用)、廣義相對論(探討很重的物質)到量子力學(探討很小的物質),隨著物理學不斷發展,我們似乎一步步接近答案,但至今卻還未走到終點。
舉例來說,如果有個東西很重又很小,就像「黑洞」,或是大爆炸時的宇宙,我們要怎麼用數學描述?於是科學家試圖整合廣義相對論和量子力學,找出所謂的「萬有理論」(TheoryofEverything)──能完全解釋物理世界基本結構的核心理論。
程之寧研究的「弦論」就企圖發展成這樣一個萬有理論。
弦論一如其名的「玄妙」,它設定宇宙所有的粒子都是由一段段「能量弦線」所組成,每一種基本粒子的振動模式不同,產生不同的粒子特性。
「人類一直以來的夢想之一就是,如果能用一句話解釋所有事情,那該有多麼美好。
」中研院數學所研究員程之寧說道。
程之寧的研究牽涉到數學上的「月光猜想」(Moonshine)與弦論中K3曲面的連結。
月光猜想是存在於模函數係數與特殊群之間的數學關聯,程之寧與其研究夥伴共發現了23個新的關連,並稱之為「伴影月光猜想」(UmbralMoonshine)。
基於弦論的假設,我們的世界是十維的,除了人們在日常生活中可以感知到的3+1維(空間+時間),還有六維是因為尺寸太小而無法用肉眼觀察的,這些看不到的維度影響著物理世界,最終也產生了我們這個物理世界所需的各種條件與特性。
綜觀程之寧的研究,橫跨了物理與數學兩個領域,她笑稱自己「天生斜槓」。
在學術上,程之寧原先喜歡文學,之後卻走上數理研究的道路;在音樂上,程之寧喜愛搖滾樂,至今仍在自己的樂團裡擔任鼓手。
她如何看待自己一路走來的各種轉折?游徜在數學與物理之間,她又對這兩個領域的連結有怎樣的體會?在與「研之有物」的訪談中,程之寧侃侃而談她的經歷、想法,以及對學術研究的熱忱所在。
在弦論的設定中,宇宙所有的粒子都是由一段段「能量弦線」所組成,每一種基本粒子的振動模式不同,產生不同的粒子特性。
圖/iStock請問您是如何對數學及物理產生興趣?從何時開始?一開始考大學時,其實我想去念中文系(笑)。
不過,因為我高中是選理組,而且只念了一兩年,對文科考試比較沒把握,加上對工程科系沒興趣,最後就選擇臺大物理系就讀。
後來發生兩個轉折,第一個是我很認真的去修了大學中文系的課,結果發現真的沒有想像中容易。
第二個就是我發現物理系的課還蠻有趣的,像量子力學和相對論,讓我覺得還想再多學一點、多知道一點。
我開始覺得如果念完臺大物理系就停下來,好像有一種小說沒讀完的感覺,所以就想繼續讀碩士班。
那時還沒有覺得自己會走上學術研究的路,單純抱著想把故事看完的想法。
後來是如何接觸到弦論?弦論是如何引起您的興趣?後來我去荷蘭念碩士,指導教授是諾貝爾物理獎得主 Gerard’tHooft。
他其實蠻不認同弦論,但他對於如何處理量子力學與相對論很有興趣。
當時’tHooft教授在建議我碩士題目時就說:「你也知道我不太認為弦論是一條正確的道路,不過聽說弦論最近真的在量子重力這一塊有一些成果。
不如妳去讀一讀,看看是不是真的有一些東西在那裡,也可以比較一下其他量子重力理論。
」在我很認真的比較各個量子重力理論之後,就變成弦論派了(笑)。
’tHooft教授對此也保持開放態度,他有幾個不錯的博士生後來也變成弦論學家,之後我在ErikVerlinde的指導下念博士時,就完全以弦論為研究主題了。
研究理論物理會影響您對現實世界的理解嗎?蠻多人會問我說,妳學了量子力學,是不是就會比較了解這個世界不是非黑即白?或問我量子力學跟宗教是不是有關?可是我覺得我分得很開,我不會去做這樣的連結,我還是活在現實裡,走路時大部分都在專注於自己不要跌倒之類的。
如果真的要講,我蠻感激我們的存在,因為我所學的東西讓我知道這是沒有必然性的。
我們能這樣以一種人形的很奇怪的生物的形式存在,然後在這樣一個環境過一輩子,是機率很低的事情,而且我還蠻開心我是當人,而不是奇怪的阿米巴蟲或外星生物!有些人會從這裡連結到宗教或轉世,但我不會,我就停在這裡。
來談談您的研究,伴影月光猜想與K3曲面弦論之間是什麼關係?弦論中有很多的可能性,我們可以挑選特定的四維,然後假設這四維空間是個K3曲面。
例如說,我們可以把兩個甜甜圈乘起來,在上面做特殊的奇異點,來製造出一個K3曲面。
這個曲面有一些很有趣的對稱性。
從弦論的角度來講,我們可以透過這個過程,找出一個解釋為何有伴影月光猜想的框架。
「把維度乘起來」這個概念很難想像,但這在數學上是成立的。
我舉例一個我們能想像的「乘起來」:如果有一個空間是一條線,另一個空間是一個圓,乘起來就變成一個圓柱形,從一個方向剖面可以切出圓,另一個方向則切出線。
而在數學上,不管幾維,能不能在紙上畫的出來,都可以這樣操作。
程之寧向「研之有物」採訪團隊解釋「把維度乘起來」的概念。
圖/研之有物如何透過計算,發現捉摸不定的「月光」?有時候這看似湊巧,一個數學上的函數正好就是弦論某個問題的答案。
但其實並不是真的那麼巧,弦論看起來很有彈性,好像什麼都可以解釋,但它其實有非常多結構及限制。
當我在計算一個弦論理論時,它的內部結構可能原本就具有某些特定的性質,然後我再去觀察數學中,有這樣性質的函數可能就只有一兩個,只要再初步算一下,就能知道哪一個是答案。
弦論學家日常的計算常常是這樣的,所以這是巧合嗎?是也不是。
您曾經發現23個新的伴影月光猜想,您對這類題目特別有興趣嗎?我覺得數學有兩種,有些數學家喜歡系統性的事情,就像蓋房子一樣,在數學裡建造一個很美麗、非常有系統性的結構,可以把很多事情都放入這個結構來理解。
另一種比較少數的,就是喜歡獵奇,去收集分類奇奇怪怪的特殊東西,例如有這些性質的函數在哪裡?可能你算出來就是5個,你也不知道為什麼。
月光猜想很明顯就屬於這一類。
兩種的樂趣感覺是不一樣的,我覺得應該都很棒,但我可能是屬於偏好獵奇的這種。
您的研究連結了物理上的弦論與數學上的月光猜想,您怎麼看待這兩個知識體系的互動?弦論是一個需要很多數學理論配合的物理理論,它是一個有點繁複的框架,我們什麼都要會一些,才能看懂這個理論。
當你把許多不一樣的學門的知識加起來,有時候就會在某一個學門──例如幾何──有意想不到的收穫。
弦論在數學上也扮演探索與找尋新方向的角色,讓數學家有新的發現。
雖然最後數學定理的證明還是得仰賴傳統數學方法,但在這二三十年間,我們一直從弦論身上找尋數學研究的新方向或有趣的猜想,看到了弦論與數學之間的互動。
數學家有兩種,一種人喜歡建立美麗又有系統性的結構,另一種人喜歡尋找和收集奇怪特殊的數學物件(比如函數),程之寧表示自己屬於後者。
圖/研之有物剛才一開始提到,您高中只念了一兩年,是因為對學校沒有興趣嗎?其實我一直都覺得上學很無聊。
我小時候臺灣教育和現在很不一樣,一班50幾個人,老師必須盡量軍事化管理,大家最好都一模一樣,比較好管理。
我和學校一直處於互相磨合的狀況,我自認已經努力配合學校,但學校一直覺得我在反抗,這可能是一個認知上的差別。
舉例來說,我小學的時候不想睡午覺,可是老師說大家都一定要睡午覺,不睡午覺的人要罰抄課文,所以我早上到學校時就會把已經抄好的課文交給老師。
我覺得我這樣做是在配合老師的規定,可是以老師的立場會覺得我在反抗,學校教育中我遇到了很多類似的情況。
還有就是不喜歡高中的升學氛圍,同學和老師好像都只有一個活著的目標,就是「考大學」。
我當時無法習慣升學氛圍,感覺好像活在平行宇宙一樣。
高中休學後,您去唱片行工作,可否談談當時的想法?我國中開始聽音樂,這是我除了看書之外的重要興趣,我也很快就喜歡上了搖滾樂。
高中休學的時候,我唯一的謀生技能可能就是我對音樂的各類知識吧!所以我就去了唱片行,這是唯一一個我會做又有興趣的工作,還好那時候還有很多唱片行(笑)。
對音樂的熱忱,讓您與朋友共組了樂團,並擔任鼓手。
您是否比較過樂團生活和學術研究之間的異同之處?有些人覺得我這樣很跳tone,但我自己覺得還好。
音樂和學術都是我發自內心覺得好玩的東西,兩者也有相同之處,例如它們都需要創造性,也都有需要了解的框架。
數學需要嚴謹的證明,音樂演奏也需要遵循結構,例如不能掉拍。
音樂領域還有一點和數學類似──玩樂團的圈子也是以男性為主。
我們樂團則是只有一個男生,其他都是女生,可能我真的天生對框架有點遲鈍,玩團之後才發現:「怎麼大家都是男生?」程之寧表示,學術界仍有許多性別不平等問題未受重視。
圖/研之有物也就是說,目前數學學術圈仍是男性主導,在研究路上,您有因為性別而感受到一些衝擊或眼光嗎?您怎麼面對?有。
那感覺很明顯,日復一日地要去面對,尤其是年紀還比較輕、還必須每一天去證明自己的能力的時候,特別有感。
我遇到時的反應就是,在心裡暗罵一句髒話,然後繼續做我要做的事。
我不會想改變別人的想法,感覺那是浪費時間,就算環境給我的阻礙是這樣,我還是繼續去做該做的事。
可是有些事情沒那麼簡單,現在我也當過老師,有時候會看到年輕女生在學術界因為性別而被欺負,或遭到不公平待遇、甚至騷擾。
對此我感到心痛,覺得為何我們學術領域還是這樣的狀況?甚至為什麼性騷擾至今還是一個議題?可以確定的是,學術界許多性別不平等問題未受到重視。
您現在已經有傑出的研究成果,還會因為性別而遭受質疑嗎?我現在比較會遇到一個狀況反而是來自學生的質疑。
我在荷蘭阿姆斯特丹大學教書時,有時候學生會因為我是女教授,而且我的外表在許多歐洲人眼中看起來就像小妹妹,所以比較容易去挑我的毛病。
在課堂上,下面坐的可能都是男學生,只有一兩個女學生,那個氣氛就會變得很奇怪。
例如說偶爾會聽到學生評論我的身材或樣貌。
我有和其他一些在歐洲或美國的女性教授聊過這樣的問題,似乎不少人都有類似的不太愉快的經驗。
感覺不是很好。
看到您最近的研究和人工智慧(AI)有關,為何會想往這個方向發展?我有兩個動機。
一個就是我真的想深入了解人工智慧。
我也可以像普羅大眾,看看AI下圍棋,讚嘆「哇!好厲害!」這樣就好,可是我覺得我一定可以真的去理解它,這可能就是數學家的自大吧!另一方面,我知道對科學研究來說,未來AI將會是一個非常重要的工具。
這是「在職訓練」的概念,我可能會用到這個新工具,或以後我可能會需要教這樣的課,因為學生是下一代的科學家。
因為這些原因,我覺得我需要去訓練自己使用新的工具。
在我的領域裡,也有一些有趣的、還沒被解答的科學問題,是AI有可能幫得上忙的,我看到了一些潛力。
弦論和AI感覺差距很大,AI也可以應用到弦論的研究嗎?乍看之下,弦論的確比較抽象,也不像其他許多實驗會產生大量數據。
但其實弦論有大量的可能性,我認為使用AI來在這些巨量的可能性當中搜尋特別有趣的理論,是一個有潛力能夠加深我們對弦論理解的新的研究方法。
而且AI的應用絕不僅限於巨量資料。
如果是面對一些比較新的挑戰,在沒有現成的演算法可以用的情形之下,可以自己做出需要的功能嗎?這過程我覺得也非常很有趣,而且應該是會有成果的一條路。
這種不是那麼顯而易見的事情,我覺得很有挑戰性,也蠻好玩的。
除了用AI來幫助物理跟數學的研究之外,我也試著物理研究當做靈感來源,找出新的AI的可能性,我覺得這也是一個很有趣的研究方向。
我現在有和AI的學者合作,嘗試做出一些創新的演算法,真的還蠻有趣的。
AI對您而言是全新的領域,您如何面對跨領域遇到的門檻?一開始會覺得真的要去碰這個新的領域嗎?其實現在也還是偶爾會有這樣的懷疑。
我在弦論領域可能已經是專家,但去了一個新的領域,我學得不會比二十歲的人快,要怎麼去跟人家競爭?是不是在浪費時間?但也會想,與其想這麼多,不如先做再說。
到目前為止我做了兩年多,感覺還蠻好的,我有學到東西,也有做出小小的貢獻。
其實我還蠻感激有這樣的學習機會。
對我來說當科學家最大的好處就是,去搞懂一個新的東西就是工作的一部分。
當科學家雖然蠻辛苦,但就結果論來說,我還蠻開心能當一位科學家!延伸閱讀MoonshineMasterToysWithStringTheory|QuantaMagazineMathematiciansChaseMoonshine’sShadow|QuantaMagazine林正洪教授演講一怪物與月光(MonsterandMoonshine),《數學傳播》數感宇宙探索課程,現正募資中!相關標籤:K3曲面人工智慧伴影月光猜想弦論搖滾樂數學物理熱門標籤:大麻NASA女科學家量子力學CT值文章難易度剛好太難所有討論
2登入與大家一起討論#1鄭國威Portnoy2022/03/11回覆此文該附上歌單!#2哈士奇2022/03/11回覆#1研之有物│中央研究院8篇文章・
17位粉絲+追蹤研之有物,取諧音自「言之有物」,出處為《周易·家人》:「君子以言有物而行有恆」。
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