天地人和


3047 期(2023 年 1 月 15 日)
◎ 天地人和 ◎ 文:林慧琪

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文:林慧琪

圖:作者提供、網上圖片

天地篇

水——微小而強大的角色

  水是我們熟悉的自然物質。當科學家談論在外太空能否發現其他生命的痕跡時,首先也看能否找到水或相關的化合物。萬物皆是上主所造,作為自然界裏其中一個最簡單微小的化合物——上主究竟為它配備了怎樣的特質,造就這麼強大的角色?

溶解物質好幫手

  水分子是「極性分子」(polar molecule),本身的電荷分佈不平均,令它容易與很多物質混合,成為極佳的溶劑(universal solvent)。任何生物簡單如單細胞的細菌,或複雜如動物和植物,都有新陳代謝,就是細胞內維持身體運作所需的生化反應,例如分解食物獲取能量,或以簡單原材料建構身體需要,藉此維持生命。大部分身體需要的物質如葡萄糖、氨基酸,以至一些大型的分子如肝糖、蛋白質等,均能溶於水。而細胞的主要成分是由水組成的細胞質,因此水就成為媒界讓各式化學分子溶在其中,進行生化反應。

  此外,生物體內的「資源」就靠體液如人體的血液和淋巴液運送。體液還會接收細胞新陳代謝後產生的廢物,如二氧化碳、尿素和身體過量攝取的成分如鹽等等,透過體內運輸系統運送至排泄器官。水分亦是尿液與汗水等排泄物的主要成分,帶着高濃度廢物離開身體,減輕身體的負擔。植物如生長在海邊的紅樹林,部分品種葉面有「鹽腺」,亦藉着排出高濃渡鹽水來維持體內的鹽分平衡。

多元方式建立生命

  植物生長要靠光合作用,水成為原材料與二氧化碳組合成「碳水化合物」,成為植物身體的一部分。動植物要水才能將體內的食物儲存分解獲取能量。所以不少生物體內都有很多水分,例如人體約60%,水母更高達體重的95%。可見水對生命的建構是何等重要。

  水既能流動,抗壓能力亦不錯,遂成為支撐生物身體的要員。如泥土裏的蚯蚓沒骨頭,靠的就是體內空腔的液體提供液壓支撐身體的形狀,協助在泥土裏移動;蝴蝶和飛蛾破蛹而出後,將體液泵進翅膀的翅脈,才能震翅高飛。在植物界尤其草本植物,沒有堅硬組織,要「站起來」接觸更多陽光,是靠細胞內的水分撐着由纖維素組成、沒彈性的細胞壁,使細胞硬脹而提供支撐。烈日當空的日子植物都垂頭喪氣,就是因為缺水。

  水還可以提供身體保護!在母體內胎兒被羊水包圍,不單提供恆定環境,並且能吸收震盪減少胎兒受傷的機會。這種「避震效果」同樣出現在腦袋外圍和脊椎,骨骼之間也有關節液來保護關節,減少因碰撞摩擦而磨蝕。

吸熱能力助適應

  水是在自然界中有最高的比熱容(specific heat capacity)的液體,意思是令水升溫一度需要極多能量,所以蒸發掉會吸收環境的熱能。天氣熱時我們會出汗,就是借助皮膚表面的汗水吸收身體的熱力來降溫。一些大型動物如牛、大象、河馬等,在炎熱天時在泥漿裡打滾,也是借助蒸發當中的水分助身體降溫,乾了的泥巴留在皮膚上防曬。

  因著水這高比熱容特性,環境中水的體積夠大,如水塘和海洋,要大量吸收/釋放能量才能升高/降低溫度,令水中溫度緩慢變化,水中生物便有相對穩定的環境生活。而且當水溫夠低而結冰,冰的密度比水低會保持浮面,水面的冰就成為很好的隔溫層,令冷空氣無法接觸冰以下的水,變相讓下方的河水湖水海水不會持續降溫,保持液態水的狀況繼續流動,水中生物就能繼續安居其中,不至失去家園。

  

  微觀至分子世界,簡單如水分子竟可因這些特殊性質,令它與生命的互動配搭如此精彩,背後究竟要花多少心思去設計,人實在無法參透。願日後我們在謝飯禱時,能想起上主藉著水來照顧我們是如此全面和無微不至,向衪送上衷心的感謝。

人和篇

清潔原理大解構

  農曆新年將至,又是大掃除的時候。科學知識正是揭示上主創造背後的設計,加以善用就能配合我們清潔家居,又不傷環境和健康。若能同步考慮環境,配搭天然成分的清潔用品,就不會辜負上主對我們的託負。

「化學」與「天然」並非對立

  一說環保大家就想到「天然」的清潔劑,覺得傳統的「化學」清潔劑會傷害環境。其實萬物本身就是由「化學成分」組成,天然/手工製的清潔劑一樣含「化學」成分,最大的分別在於那些化學分子是否在自然界中存在,而不是一見「化學」和「天然」的名字就判斷它們好與壞。

  天然化學分子結構一般較簡單,能夠在自然中分解;一般清潔劑成分是透過人工研究的新合成化學成分,結構比較複雜,大都不能被自然分解,長期使用就會造成污染。

清潔原理大解構

  1. 物理去污

  利用拭擦方式去污最簡單直接,要加強效果就需要一些粗糙表面和小顆粒幫忙。家居常用的百潔布或海綿其實是石油產品!使用久了其纖維脫落容易隨水沖走變相污染環境。代替品有絲瓜絡和墨魚骨,本身是自然界的成員,即使有損耗隨水進入環境,也能被分解。另外熱力也是好幫手,因能加速污垢溶解。清洗時用溫水甚至熱水,都能有很好的效果。

  2. 界面活性劑與皂化作用

  水和油「溝唔埋」,要令油跟水走,就需要界面活性劑,常見的如洗潔精和肥皂。這些界面活性劑的化學結構有一端是「親水性」(hydrophilic,即能與水份子互相吸引),另一端為「厭水性」(hydrophobic)的長鍊結構,能吸引油性物質,於是這種「雙極性」(amphiphatic)的分子就成了水和油脂之間的「中間人」,讓油脂能在水中形成微小顆粒,繼而被水沖走。

  肥皂是用油脂加強鹼製成,不論是手工肥皂還是一般巿場上能買到的皂都能被自然分解。相反用化學方法產生的合成洗潔精,成分較複雜亦有更多添加劑,排出環境後會對它造成較大負擔。

  其實,上主為我們預備了天然的界面活性劑,如植物無患子的果實和苦茶的種子都含有大量皂素能去油污。「茶籽粉」由苦茶的種子搾油後剩下的部分再打粉而成,平時洗碗開一盆茶籽粉水;清理抽油煙機等厚油漬時,可用少量水開茶籽粉成膏狀塗在上面,靜候一會再抹洗。另一邊廂,因油脂類能與鹼性物質產生皂化反應,其化合物能溶於水,所以結構簡單而帶鹼性的小蘇打粉,也能協助清理油漬。

  3. 善用化學性質與反應

  相似的物質會互溶,所以有機的物質如油脂需要有機溶劑如酒精來溶解,塵埃等無機物質用水已經可以清理。酸性和鹼性物質相遇就會變成鹽類、二氧化碳和水,所以小蘇打和醋可處理不同的污漬。還有靠氧化作用運作的過碳酸鈉,能去除如茶漬或廁所污垢;以及以酵素等生物分子協助分解有機物等等。

  使用環境友善的清潔劑,可能會花多一點工夫和時間,效果有時也不及人工合成的強力清潔劑。也許這可看成一種日常的靈命操練——看自己和大地的需要同樣重要,調節自己的運作模式來好好照顧上主創造的各成員(care the creation)。願新一年我們一起學習成為上主喜悅的大地管家。

  (本欄作者為基督教保育機構「生命草」同工,FB/IG:hklivinggrass如有任何環保生活疑難欲知其科學–上主設計的原理,歡迎電郵至sunnystarrysky@gmail.com)


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