同場加映
647
齒痕、咬痕比對能否成為呈堂證供？
2023 11月號
11
12
14
經典專欄
16
從物理角度談﹁泰坦號﹂內爆悲劇
17
Lower Right
23
24
在踏進牙醫診所前，你認識口腔內的每一顆牙齒嗎？
15
Upper Right
22
鼓起勇氣來看牙！
13
21
18
48
科學省思
47
以藝術之眼，凝視人造﹁人類世﹂
46
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26
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Upper Left
Lower Left
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36
45
35
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NT$280 ISSN:0250-331X
43
33 42
41
31
32
9
770250
331001
11
GATCGACTC AATGCTGCA TCGATAGTA ATGCTTGACCTGT CGTGGATACCATG
科普講座回顧
串連北、中、南民眾， 一起進入「基因編輯的多重宇宙」 為促進民眾了解基因編輯技術帶給全球農業、環境 及人類社會的助益，《科學月刊》與美國黃豆出口
協會、國立自然科學博物館、國立科學工藝博物 館、東臺傳播公司合作，分別於臺北、臺中、高雄
辦理「基因編輯的多重宇宙—影片放映暨映後座 談」活動，藉由播映科普影片《基因啟示》及映後 專家座談，提高社會對基因編輯議題的正確認知。 「基因編輯的多重宇宙」活動現場。
有鑑於基因編輯技術應用層面廣泛，本系列活動邀 請臺灣大學農業化學系洪傳揚教授、海洋大學水產 養殖系龔紘毅副教授、中興大學園藝系潘怡君副教
授、中央研究院生物化學研究所凌嘉鴻助研究員擔任座談嘉賓，橫跨農業、養殖漁業、醫療等領域探 討該技術對生活的影響。
活動中聽眾與專家學者多元面向的討論，顯示民眾對基因編輯的高度關注。加上日前歐盟已放寬對部 分基因編輯作物的限制，所以科學家能做的是將原理、優勢、安全性評估及風險告訴民眾，而將最後 的選擇留給民眾。 洪傳揚老師分享。
凌嘉鴻老師（左）與潘怡君老師（右）參與映後座談。
龔紘毅老師分享。
Contents p08
2023 NOVENBER 647 期
p12
p18
p22
封面故事 引言
封面故事 1
封面故事 2
封面故事 3
在鼓起勇氣看牙之前， 先來認識牙醫診所與那 些神祕工具吧！
拿別人的牙齒做假牙？ 八個有關牙齒與牙醫師 的冷知識！
蛀牙為什麼要補？ 解密補牙過程中的 科學
牙齒該如何重建修復？ 從人工植牙看牙科材料
編輯部
林嘉澍
謝宜潔
李伯訓
p26
p32
封面故事 4
封面故事 5
封面故事 番外篇 1
向前看齊！ 矯正治療如何讓
回到案發現場！ 運用在犯罪偵查的
披上科學外衣？ 釀成多起冤案的
余建宏
李承龍
羅士翔
牙齒整齊排排站 ?
鑑識齒科學
范芳瑜
p38
咬痕比對
p42
封面故事 番外篇 2
哺乳動物的牙齒 張樂妍
封面說說話
讀者是否在看牙的過程，聽見牙醫師和牙醫助理的對話中說了一些神祕數字呢？原來那些數字是由 國際牙科聯盟在 1970 年代推出的「FDI 牙位表示法」，每個數字都代表著每顆牙齒的位置，讓牙醫 師和牙醫助理能利用數字標示更有效率地溝通。 本期的封面呈現全口牙齒的面貌，並與讀者分享 FDI 牙位表示法這個在診間的「摩斯密碼」。同時 透過突顯幾個橘紅色區域表示有問題的牙齒，引導讀者探索本期文章的內容。
SCIENCE MONTHLY
Vol. 54
No. 11
1
Contents-2 News Focus
4 5
基因編輯的雞能抵抗禽流感？／發現古人類遷出非洲的重要路徑
AI 發展可能引發能源問題？／動物的螢光現象其實很普遍？
科學 ‧ 出走
6
顯
以藝術之眼，省思人造地貌之變
高雄市立美術館「人類世－凝視．消逝中的地表」／林品婕（Amo） 影
46 專
木蘭科／植業病
填問卷．拿新書 只要於 2023 年 11 月 30 日前完整
填寫讀者問卷，就有機會獲得由 臉譜出版的《五感之外的世界》 一書。
問卷內容請至 reurl.cc/4W6E62 或掃描 QR code，並詳實填寫， 否則將喪失抽獎資格。
獲獎名單將於 2023 年 12 月 5 日
之前公布於《科學月刊》官方網 站（www.scimonth.com.tw）。
欄
48 54 60 66
格物致知：什麼是內爆？
從海洋之門「泰坦號」潛水器的悲劇談起／施奇廷 數不勝數：《奧本海默》中被遺忘的火星人
數學家馮紐曼和波利亞／劉柏宏
生生不息：不得不正視的生態危害
外來入侵種「玻璃魚」／曾煒甯、丁禾、張瑞宗、曾晴賢 物換星移：南臺灣的空污比北部嚴重？
reurl.cc/4W6E62
從科學數據看 PM2.5 與酸雨污染現況／曾偉迪、鄭芳怡、林能暉
星火相傳
72 書
滿載而歸！太平洋寫作航班記錄鯨靈之美／沙珮琦
摘
78
《五感之外的世界》
《科學月刊》勘誤
《科學月刊》646 期封面故事四〈如果石虎消 失，如何波及人類與生態系？〉第 26 頁左欄
文字倒數第五行「Elaphurus davidianus」更正 為「Cervus elaphus」；倒數第二行「Caster」 更正為「Caster canadensis」。
以上錯誤謹向各位讀者致歉 科學月刊編輯部
2
科學月刊
2023.11
敬上
臺北市科學出版事業基金會 董事長：劉源俊
走進編輯室
董
事：于宏燦
朱慶琪
邱韻如
林翰佐
顧
問：王文竹
周成功
林基興
郝玲妮
胡維平 高涌泉
高甫仁
曾耀寰
羅時成
與「牙」共舞
蔡孟利
上（10）月 7 日，巴勒斯坦武裝組織哈馬斯（Hamas）發射超過 5000 枚飛彈襲擊 以色列，並祕密派遣武裝部隊潛入以色列境內展開軍事行動，俘虜多名以色列國防
出版者：科學月刊社
軍將領。隨後，以色列空襲巴勒斯坦予以還擊，導致目前中東局勢急劇惡化，以巴
理事會
理事長：蔡孟利 理
事：曲建仲 邱韻如
于宏燦
朱慶琪
紀延平
衝突再次一觸即發。截至 10 月，雙方已數千人死亡，加薩走廊更有超過 18 萬人的
曾耀寰
林翰佐
流離失所。在烏俄戰爭還不見平息之際，國際戰事一波未平，一波又起。
蔡政修
執行總監：趙軒翎
一年一度的科學盛事同樣也在 10 月登場。今（2023）年的諾貝爾生理學或醫學獎
編輯部
頒給發現關鍵的 mRNA 疫苗學觀念和方法，成功開發對抗 COVID-19 疫苗的卡里科
總編輯：林翰佐
副總編輯：趙軒翎
李依庭
李精益
阮明淑
編輯委員：王文竹
林宮玄
門立中
（Katalin Karikó）與魏斯曼（Drew Weissman）；物理學獎則頒發給物理學家亞谷
王伯昌
曲建仲
李志昌
邱韻如
金升光
金必耀
周鑑恆
林秀玉
表彰他們在阿秒（attosecond）物理學的貢獻；化學獎則是在「量子點」（quantum dot）領域貢獻良多的巴汶帝（Moungi Bawendi）、布魯斯（Louis Brus）、艾吉莫
紀延平
范賢娟
倪簡白
陳妙嫻
陳彥榮
陳鎮東
陳藹然
程樹德
黃正球
黃相輔
楊正澤
而今年的經濟獎及和平獎則頒給兩位女性——分別是「為女性勞動力市場研究帶來
高啟明
單維彰 葉李華
蔡兆陽
鄭運鴻
嚴宏洋
高憲章
景鴻鑫 廖英凱
蔡孟利
鄭宜帆
蘇逸平
張大釗 曾耀寰
管永恕
張敏娟 程一駿
劉宗平
嚴如玉
鄭宇君
貢獻」的高爾丁（Claudia Goldin）及「反對伊朗對女性的壓迫、為人權與自由奮 不遺餘力為了女性平權而努力。關於上述諾貝爾獎得主更多、更深入的研究，敬請
古宏海
朱麗麗
吳明進
洪裕宏
胡進錕
孫維新
張
吳家誠 張勝祺 楊玉齡 蘇益仁
編
編：張樂妍
周延鑫 陳文屏 劉仲康
蘇振隆
夫（Alexei Ekimov）共獲殊榮。
韓德生
蔡振家
編輯顧問：王明蘅
主
斯蒂尼（Pierre Agostini）、克勞茲（Ferenc Krausz）和呂利耶（Anne L’Huillier），
周榮泉 陳章波 駱尚廉
洪萬生 復
曾惠中
魏耀揮
鬥」的穆罕默迪（Narges Mohammadi）。儘管兩位的專長與領域截然不同，但都 期待下期月刊。 來談點輕鬆（？）的話題，不知道讀者多久看一次牙醫？根據衛生福利部健保署指 引，建議每半年進行一次洗牙及牙科檢查。但是許多人因為害怕牙醫的器具在口腔
輯：羅億庭
內敲敲打打、發出刺耳聲響，所以總等到牙齒出問題了，才願意到牙醫診所治療。
美術編輯：黃琳琇 業務部
我們天天使用牙齒，卻對它不甚了解、甚至輕忽？因此，這期《科學月刊》實地走
財務顧問：江旻壕
訪牙科診所，帶領讀者認識牙齒構造、牙科材料，並對牙醫治療和保持牙齒整齊白
營運專員：廖本翔 專案經理：林品婕
沙珮琦
皙等面向有更深入了解。不僅如此，也從法醫口腔學的角度，探討齒痕、咬痕能否 應用於鑑識科學。 副總編輯
創刊於 1970 年
本期為第五十四卷第十一期
第 647 期
發行於 2023 年 11 月
中華郵政北台字第 0677 號執照登記為雜誌類交寄 行政院新聞局版台誌第 0934 號
科學月刊社
地址：106013 臺北市大安區羅斯福路三段 77 號 7 樓 電話：(02)2363-4910
傳真：(02)2363-5999
網址：www.scimonth.com.tw
李依庭
製版印刷：赫偉有限公司 總經銷 : 聯華書報社
電郵：scimonth@scimonth.one
圖文版權有任何疑慮請洽編輯部，廣告刊登及雜誌訂閱請洽業務部。本刊所刊登文章內容皆為版權所有，非經本刊同意不得作任何形式的轉載或複製。
SCIENCE MONTHLY
Vol. 54
No. 11
3
NEWS FOCUS
基因編輯的雞能抵抗禽流感？ 近兩年的禽流感疫情造成數千萬隻雞和野生鳥類
死亡，對雞隻、雞蛋價格和供應產生影響。不過，
《自然通訊》（Nature Communications）期刊的最 新研究指出，科學家運用 CRISPR-Cas9 基因編輯技 術成功培育出對禽流感具有一定抵抗能力的雞。
英國愛丁堡大學（The University of Edinburgh）帶
領的研究團隊以 CRISPR-Cas9 技術，調整了雞體內
與 H5N1 禽流感病毒複製相關的 ANP32A 基因，期 望能藉此阻擋病毒入侵。研究結果顯示，這些經基 因編輯的雞在接觸病毒時，感染禽流感的機率明顯 降低，但不是每隻雞都能完全免疫。
進一步研究後，他們發現基因編輯在預防禽流感上
的挑戰與限制。第一，ANP32A 蛋白只是其中一種
與病毒複製相關的蛋白質，還要調整其他蛋白質才
能全面抵禦病毒；第二，當雞暴露在大量病毒下，
（Photo by James Wainscoat on Unsplash）
病毒會迅速變異，導致基因編輯產生的抵抗能力失
效。此外，這些基因編輯的雞是否能量產，以及對 人類健康有無影響，都仍須加以研究。
Idoko-Akoh, A. et al. (2023). Creating resistance to avian influenza infection through genome editing of the ANP32 gene family. Nature Communications, 14, 6136.
發現古人類遷出非洲的重要路徑 現代人類⸺智人（Homo sapiens）的起源可以追
間冰期時從黎凡特（Levant，義大利以東的地中海
次從非洲大陸向外擴散。然而，這些古代人類的擴
這項結合了古氣候學、古水文學和古人類學的最新
溯到約 20 ～ 30 萬年前的非洲，他們在不同時期多
散路線一直以來都眾說紛紜。
古代人類的擴散路線與充足的水源有關，適宜的氣
候則決定了他們可能遷出的時期。最近，澳洲格里
菲斯大學（Griffith University）的研究團隊運用螢 光定年方法分析在過去曾是水源地的地質，發現現
今地中海東部的約旦裂谷和高原地區很可能形成了 一條綠草如茵的通道，支持了古代人類在最後一個
區域）向外擴散的假說。
發現，已發表於《科學進展》（Science Advances） 期刊。研究團隊表示，即使如今的約旦裂谷周圍是 一片乾燥的沙漠地帶，但在過去，卻可能是古代人 類離開非洲大陸時重要的必經之路。
Abbas, M. et al. (2023). Human dispersals out of Africa via the Levant. Science Advances, 9(40), eadi6838.
（Photo by Juli Kosolapova on Unsplash）
4
科學月刊
2023.11
AI 發展可能引發能源問題？ 人工智慧（artificial intelligence, AI）技術正在改變
瓦（MWh）的電力，也就是 56 萬 4000 度電。
現代人的生活，例如幫助人們更快完成工作、更安
基於 AI 伺服器的產量預測，2027 年全球 AI 相關的
應造成巨大壓力，甚至超越某些國家的用電需求。
一些國家一整年的用電量。隨著 AI 技術快速發展，
全地駕駛等。然而，大規模使用 AI 將可能對能源供
根據最近刊登於《焦耳》（Joule）期刊的評論文章， 目前社會對於 AI 服務的需求不斷增長，未來 AI 相
關的能源消耗可能急劇增加。其中，生成式 AI 模
能源消耗可能每年增加 85 ～ 134 億度電，相當於 並且將在生活中扮演更加重要的角色，我們也需要 關注它可能帶來的耗能挑戰。
型的訓練需要大量能源，而且當 AI 模型運行並生
成文字或圖像時，同樣需要大量的計算能力及電 力。例如每天 ChatGPT 的運作就需要每小時 564 兆
Alex de Vries. (2023). The growing energy footprint of artificial intelligence. Joule, 7, 1–4.
動物的螢光現象其實很普遍？ 過去科學家發現多種單孔類、有袋類和胎盤類哺
乳動物都具有螢光，例如鴨嘴獸（Ornithorhynchus anatinus）會在紫外燈下發光。而近期澳洲科廷大
學（Curtin University）和 西 澳 博 物 館（Western Australian Museum）的研究指出，哺乳動物中的 螢光現象可能比以往認為的更為普遍。
為了研究螢光是否還出現在其他動物身上，以及
北極熊
兔耳袋貍
山斑馬
六帶犰狳
金蹄蝠
豹
動物的螢光具有何種功能，他們研究了博物館中
的哺乳動物標本，發現共有 125 個物種會在紫外
燈下發光，涵蓋了哺乳動物中 27 個目和 79 個科。
研究發現螢光在夜間活動的物種中最為常見，且 生活在陸地、樹棲和穴居環境的物種也會表現出
較強的螢光，並出現在身體更多部位。但是目前 仍不清楚螢光是否具有特定的生物學功能。
此研究發現哺乳動物中的螢光現象其實相當普 遍，並將促使更多科學家進一步研究各種動物的
NEWS FOCUS
螢光現象。
Travouillon, K. J. et al. (2023). All-a-glow: spectral characteristics confirm widespread fluorescence for mammals. Royal Society Open Science,
10(10), 230325.
（Travouillon, et al., 2023）
SCIENCE MONTHLY
Vol. 54
No. 11
5
科學
出走
以藝術之眼，省思人造地貌之變 高雄市立美術館「人類世－凝視．消逝中的地表」 林品婕（Amo） 本刊專案經理。
（本篇照片皆由作者拍攝）
2013 年，臺灣首部空拍紀錄片《看見台灣》（Beyond
Beauty － TAIWAN FROM ABOVE）以高空鳥瞰鏡頭記
錄這塊土地的壯麗與悲傷，在美不勝收的自然景觀 說著人類行為對於環境的影響。如果地球表面早已 被人類劃上一道又一道的傷痕，這些傷是否刻得夠
深，深到不僅改變地貌，甚至改變整個地質構造， 並且足以定義一個全新的地質年代概念⸺「人類 世」（Anthropocene）？
世 類 《人
下，半禿的山頭、汙染的河川、混濁的廢棄無聲訴
－ 凝 視 ・ 消逝 中的 地表》展區入口。
地質年代，是科學家用以描述地球歷史事件的時間 單位，從大到小依次為宙、代、紀、世、期，現今 我們所處的地質年代為「全新世」。近年來有些科學
家認為，人類文明的發展活動造成許多非自然物質，
例如塑膠、殺蟲劑、水泥汙染物、人造放射性同位 素等，都被遺留在地球表面，對地球造成的劇變遠 遠超越大自然對地球的影響。面對此現象，科學界
嘗試以「人類世」重新定義我們所生存的這個世代。 雖然人類世的概念在科學界尚未被定論，卻率先成 為藝術界的策展靈感。由加拿大安大略美術館（Art Gallery of Ontario）、國家畫廊（National Gallery
of Canada）及義大利波隆那 MAST 基金會共同策劃
的「人類世－凝視・消逝中的地表」特展，自 2018
年於加拿大舉辦首展後，已至世界各國巡展，今夏
以臺灣作為亞洲巡迴首站，於高雄市立美術館盛大 位於展場入口處的作品〈卡拉拉大理石採石場，大運河採石 場－ 2 號〉。
6
科學月刊
2023.11
開展。展覽透過視覺作品呈現人類對地球資源的過 度開採、對地貌造成的各種影響，以藝術視角關注 環境保護、探討永續議題。
科學
出走
世界最大的開採機具「Bagger 288」，在大螢幕中緩緩吞噬土石。
踏入展間，很難不被正對入口處的巨大作品所吸引。
巨型採礦機正以緩慢卻極具破壞威力的速度挖掘土
AR）體驗裝置作品〈卡拉拉大理石採石場，大運河
是陸地上最大的可移動機械，它的移動改變了地面
與壯闊。透過 AR 裝置的沉浸式體驗，民眾的視線隨
候變遷等議題，時至今日依然撼動整個地球。
這件長達六公尺寬的擴增實境（augmented reality,
採石場－ 2 號〉，揭示了義大利大理石產業的興盛 著空拍鏡頭逐漸拉遠，遠至畫面邊緣逐漸冒出山陵
石。這臺總長 220 公尺、重達 1 萬 3500 噸的採礦機
結構與地貌形態，震盪出溫室氣體、全球暖化、氣
線，這才驚覺原來這座採石場早已挖掉幾近半個山
人造地貌透過鏡頭被捕捉，在幽暗靜謐的展間被民
理石紋仍持續侵蝕周遭的綠意，似乎還看不到終點。
的現在進行式，地表上的新傷不曾間斷。藝術家透
頭。從羅馬時期開採至今超過 3000 餘年，蒼白的大
相鄰展間，位於德國漢巴赫地區最大的露天煤礦區，
眾凝視著。然而，看似靜止的畫面實際上是無止盡
過空拍影像、紀錄片及 AR 沉浸式體驗，以藝術的語 言描繪科學的研究與概念，打破語言與文化的框架， 向大眾提出警訊。畢竟，人類世背後所
代表的不僅是科學，而是全球環境議題， 更是地球永續議題，攸關你我的生存。
展覽資訊 展期：2023.08.12 ～ 12.03
地點：高雄市立美術館 101 ～ 103 展覽室 更多特展詳細資訊可掃描 QR code ！
「人類世－凝視・消逝中的地表」展場一隅。
延伸閱讀
李依庭（2023）。人類世，是危機或轉機？科學月刊 ，594， 76 － 77。
SCIENCE MONTHLY
Vol. 54
No. 11
7
COVER STORY
在鼓起勇氣看牙之前， 先來認識牙醫診所與那些 神祕工具吧！ 你害怕看牙醫嗎？時至今日，即使有了先進又專業的口腔醫療照
護，但許多人仍有「牙科恐懼症」。一踏進牙科診所，聞到消毒水 的味道、聽見醫療器械的聲響、看到牙醫師朝著患者口中放入一個 個未知的器材，總是讓人不由得緊張了起來。
在本次的專輯一開始，我們想帶領讀者們走入少了味道、聲音的
「紙上牙醫診所」，希望能讓大家了解牙醫看診檯外的診所究竟長 什麼樣子。
（本篇照片皆由黃琳琇拍攝）
漱口臺
8
科學月刊
2023.11
無影燈
治療臺
手機馬達
SCIENCE MONTHLY
Vol. 54
No. 11
9
COVER STORY
X 光室／牙科電腦斷層掃描
藉由牙科電腦斷層掃描（computed tomography），
牙醫師能拍出骨頭不同斷面的切片影像，藉此觀察骨頭 的不同形態，並處理其他口腔部分的問題。此外，另一
種稱為「3D 口內掃描」（digital intraoral scanner）的 儀器，也能在拍攝數千張口內照片後建立牙齒的 3D 數 位模型，使牙醫師更清楚患者口腔內的狀況。
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科學月刊
2023.11
消毒區域是牙醫診所中比
消毒區
較 不 為 人 知 的 部 分。 你 想
過用完的牙科器械要如何 處 理 嗎？ 這 可 需 要 比 平 常 清 洗 器 具 時 更 加 仔 細。 首 先 以 消 毒 水 清 洗 器 械， 並
經過超音波震盪將器械中
可能殘留的小碎屑震出來。 經過震盪與烘乾的器械會 進 入 消 毒 鍋 中， 以 高 溫、 高 壓、 抽 真 空 的 方 式 處 理 後， 所 有 器 械 都 達 到 無 菌
狀態，才算完成消毒程序。
牙科診所中會使用到哪些器具呢？ 打亮膏 探針
拔牙挺
明尼蘇達拉勾
鑷子
三用噴槍頭
樹脂填充器械
SCIENCE MONTHLY
Vol. 54
無線光固化機
牙周刮刀
感謝劍潭璞軒牙醫診所提供拍攝，以及張軒豪牙醫 師與護理人員的詳細介紹，另外也感謝郭宸輔牙醫 師的協助。
補牙樹脂
口鏡
洗牙機頭
咬合紙
止血鉗
排齦刀
骨膜剝離器
牙科刀柄
持針器
牙周探針
No. 11
11
封 面 故 事１
封 面
故 事
拿別人的牙齒做假牙？
八個有關牙齒與牙醫師的 4
4
4
4
4
4
冷 知 識！
牙齒，是我們每天起床睜開眼後就會使用到（刷牙）、 卻好像對它不甚了解的器官。你知道哪些有關牙齒的事
嗎？如果一時想不到的話，現在就跟你說說八個你可能 不知道的牙齒／牙醫師小知識！
林嘉澍
曾任基層診所牙醫 師，現為陽明交通 大學牙醫學系專任 教師。
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科學月刊 2023.11
（Image by Freepik）
1
冷知識 1 牙齒的人類密碼： 2
1
2
3
一位成年人有幾顆牙齒？如果我們把俗稱的「智齒」也算進去，則每位成年人最多有 32 顆牙齒。以口
腔中右邊上排的牙齒為例，分別是前牙區的兩顆切齒（也就是俗稱的「門牙」）和一顆犬齒，以及後牙
的兩顆小臼齒與三顆大臼齒（其中第三顆大臼齒就是俗稱的「智齒」）。這些牙齒位置是左右對稱的， 上下排牙齒也相同。因此一共有 32 顆牙齒，其中單側、單排的切齒、犬齒、小臼齒、大臼齒數目分別 是 2、1、2、3。
不管是你我身邊的成年人，「古今中外」的每個人牙齒數量都一樣，人類的齒列（dentition）密碼
就是 2、1、2、3（圖一）。不同物種有不同的齒列密碼，同時也是生物學家探討演化與分類時的重要 線索。例如人類在演化上的親戚⸺黑猩猩齒列和我們同樣是 2、1、2、3，但在靈長類中的闊鼻小目 （Platyrrhini，又稱新世界猴 New World monkeys） 動物中，齒列密碼就是 2、1、3、3，上下左右 總共比人類多了四顆「小臼齒」。 至於老鼠（囓齒目）的牙齒就 簡單得多（1、0、0、3）， 猜猜看牠們有哪幾顆牙齒？
圖一 人類口內的牙齒數目與位置。以左上排牙齒為例（從 讀者的角度為右上角），由最前排中間的牙齒開始依次 為正中切齒、側切齒、犬齒、第一與第二小臼齒，以 及第一到第三大臼齒。（Adobe Stock）
動物的牙齒跟人類大不相同？到封面故事番外 2 看看其他五花八門的牙齒 SCIENCE MONTHLY
Vol. 54
No. 11
13
封 面 故 事２
封 面
故 事
蛀牙為什麼要補？ （Adobe Stock）
解密補牙過程中的科學 4
4
謝宜潔
李伯訓
臺灣大學牙醫專業學院臨床牙
生物科學研究所教授、臺大
醫學研究所。
醫院牙科部主治醫師。
臺北醫學大學牙醫學系學士、
臺灣大學牙醫專業學院口腔
蛀牙，是每個人心中有口難言的小祕密。當你終於鼓起勇氣進入牙醫 Take Home Message
• 在補牙之前，「洗牙」是很重 要的前置工作，因為牙齒上的
髒汙將影響到補牙材料的黏著 能力。
• 常用的補牙材料為複合樹脂， 此材料在補完後則需照藍光，
使材料中單體透過光照連接成 聚合物。
• 當細菌侵犯到牙齒神經，就需 要活髓或根管治療。為了避免 二次蛀牙，療程後的牙齒保健 也相當重要。
18
科學月刊
2023.11
診所，卻只見牙醫師在治療時動作熟練地將各種工具放進你的口中， 一邊鼓搗著一邊說：「等一下會有點酸酸的哦！」、「來，咬一下這 張紙。」、「蛀得有點深，要抽神經哦。」
究竟在治療蛀牙的過程中，有哪些事情在你的口腔內發生呢？
補牙前不可輕忽的前置工作—洗牙
補牙，又稱為牙體復形，是指將蛀牙的區域清除乾淨，並透過填補材
料以恢復牙齒的外觀和功能。洗牙則是補牙之前的重要前置工作，但 為什麼補牙前要先將牙齒洗乾淨？原因在於牙齒上附著的髒汙會影響
補牙材料的黏著能力。若牙齒沒清潔乾淨，表面會形成牙菌斑，當牙
菌斑過了一段時間仍沒被清潔，就會鈣化並形成牙結石。一旦牙結石
2
形成後就無法靠刷牙自行清除，必須藉助超音波
防蛀牙情況加深。不過此材料缺點有二，包含強
率大約每秒 2 ～ 5 萬轉，藉由高頻率的震動帶動
surface）的大範圍蛀牙；另一點是它的顏色和牙
（ultrasonic）器械的幫忙。超音波洗牙機振動頻 水流將牙結石震碎。
除此之外，事先洗牙還有另一個目的，就是評估
度不夠，所以不適合用在出現在咬合面（occlusal 齒不太相近，所以患者若會介意牙齒顏色差異則 也不太適合。
患者牙齦的狀態。若患者的口腔衛生不佳，導致
最後一種就是目前最常見的補牙材料：複合樹脂
治療、延後補牙。這是因為現在常用的補牙材料
夠模擬牙齒原本的模樣，且一些廠牌的樹脂硬度
牙齦容易出血，牙醫師就會建議患者先進行牙周 黏著能力會受到口水和血水影響，因此為了達到 理想的補牙品質，通常會建議先控制好牙周的狀 況後，再進行補牙。
臨床上常見的補牙材料
早期牙醫多會使用汞齊合金（amalgam，俗稱銀
粉）補牙，優點是較不怕口水及血水的汙染、強 度也高，但有幾個缺點。第一是不美觀，尤其位
（composite resin）。優點是顏色選擇很多、能 也不錯，能應用於後牙區。但此材料在複合樹脂 硬化的過程中會產生聚合收縮力（polymerization shrinkage），造成患者術後敏感，且會在牙齒間 出現微小的縫隙，若病人補牙後沒有將口腔清潔 乾淨，便容易再從縫隙處蛀牙。另外，複合樹脂
很怕口水、血水的汙染，所以若病人牙齦容易流 血或蛀牙位置在牙齦下，操作上就會較為困難。
於牙齒「門面」的前牙美觀區，就不適合用汞齊
為什麼照光就能固定補牙材料？
補，挖掉汞齊合金的過程便會產生有毒的汞蒸
是因為現在較常使用的補牙材料為光聚合（light-
合金填補；第二，若該顆牙齒又蛀牙且需重新填
氣；第三，由於汞齊合金和牙齒之間沒有黏著 力，僅靠著「卡住」的力量固定在牙齒上，所以 牙醫師在治療時可能會修磨掉比較多齒質〔註〕 ， 製造出能讓汞齊合金卡住的溝槽。 註
齒質分為牙釉質（enamel，又稱琺瑯質） 與牙本質（dentin，又稱象牙質）。若修磨的
溝槽位置靠近神經有可能引起神經發炎，如有劇 烈疼痛則須根管治療。此外，修磨齒質也可能使 牙齒強度下降。
其他常見的補牙材料還有「玻璃離子」（glass
ionomer），此材料的特色是會釋放氟離子，希 望能幫助牙齒的再礦化（remineralization）、預
在補牙時，你是否疑惑過為什麼要「照光」？這
cured）樹脂，材料裡的光起始劑（photoinitiator） 能透過光照的激發後產生自由基，使單體與單體
之間形成共價鍵並成為聚合物（polymer），就像 是串珠時珠子透過線一個個串在一起。當單體愈 接愈長，流動性也將降低、最終固化。因此在臨
床上可以看到醫師在補牙、挖樹脂時，最初的樹 脂像黏土一樣可以塑形，能夠填入挖掉蛀牙的乾
淨窩洞（cavity）、重塑牙齒的形狀，之後再照光
便能使樹脂硬化。簡單來說，光就是會喚醒樹脂 內單體起來工作的能量，單體一個接一個連接， 最終達到飽和、不再接了，就會硬化。
不過光固化燈用的是什麼光呢？在可見光範圍中 紅光波長較長但能量較低；紫光波長較低但能量
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封 面 故 事５
故 事
（Ad ob
e Sto ck）
封 面
回到案發現場！
運用在犯罪偵查的 鑑識齒科學 4
李承龍
清華大學生醫工程與環境科學 系博士，卡達警官學院特聘鑑 識專家，臺灣警察專科學校、 清華大學、政治大學副教授。
4
4
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讀者是否對鑑識科學感興趣？這是一門結合了各種科技和 專業知識的新興學科，可以幫助我們解決許多犯罪案件和
身份認定的問題。鑑識科學的範疇非常廣泛，從指紋、 DNA、火災、文書、槍彈、藥物到微物跡等，都有相關的
Take Home Message
鑑識方法和技術。其中，鑑識齒科學是一個特別有趣的領
場發現了牙齒或齒痕線索，便會請鑑
界上沒有兩顆完全相同的牙齒，牙齒上個人化的特徵能夠
• 牙齒有很多細微的差別，當在案發現 識齒科學專家收集、鑑定與分析。
• 由於咬痕比對並非精確的科學，可能
有人為誤判、影像干擾、傷痕品質等 問題，例如錯誤使用可能造成冤案。
• 三維重建技術、DNA 鑑定、標準化作 業和交叉驗證，都可改善鑑識齒科學
的可靠性，得到更全面、確切的證據。
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域，它利用了我們每個人都有的獨特身分證⸺牙齒。世 用來辨識我們是誰。而且，咬合或咬擦某些物品時留下牙 齒的印記，也包含了我們牙齒的特徵。這些牙齒和齒痕就
是鑑識齒科學的重要線索，幫助我們確認被害人或嫌疑人
的身分，甚至還能藉此推測出他們的年齡、性別、種族、 生活習慣等資訊。現在，就讓我們一起來探索這個神奇又 有趣的鑑識齒科學世界吧！
5
鑑識齒科學的運用
每個人的牙齒和齒痕都是獨一無二的，沒有任何 人的牙齒完全一樣。這是因為牙齒有很多細微的
差別，例如大小、形狀、位置、咬合方式、排列
順序等，這些都是個人獨有的特徵，可以藉此區 分出人與人的差異。而齒痕則是在咬某些軟質物
品時留下的印記，它包含了我們牙齒的形狀、大 小和其他細節，能幫助我們找出特定的人或物。 鑑識齒科學就是利用這些知識結合臨床牙科的資 料，做出人別辨識和跡證鑑定的工作。 以下是幾個常見的例子：
1. 人別鑑定： 如果遇到重大災難、無名屍體或
失蹤人口的情況，依據牙齒的形狀、大小、排
列、修復（例如牙冠、植牙、牙套）等特徵， 以及牙科記錄（例如 X 光片、牙科影像等），
以確認死者或失蹤者的身分。
2. 犯罪現場採證分析：如果在犯罪現場發現被 咬過的物體或咬痕，同樣可以根據齒痕的形
狀、大小和牙齒的特徵，推測嫌犯的身分、咬 合力度、可能動作等。咬痕是一種特殊的證 據，因為每個人的牙齒和咬合方式都不一樣，
所以如果受害者或嫌疑人的咬痕和某個人的牙 齒特徵相符，就能作為偵查的依據。
3. 推估生活環境： 透過檢查和分析牙齒的發育
情況和磨損程度，能夠得到關於年齡、性別、
飲食習慣、牙齒疾病、口腔病理等資訊，這些 資訊能幫助我們辨識遺體、確定當事人的身 分、解釋死因、重建受害人或犯罪者的生活方 式、推論社會經濟狀況等。
4. 族群起源、人類遷徙和地理來源： 透過分 析牙齒中的化學元素（例如鈣、氮、碳等）、
同位素比例或微量元素，也可以推測個體的飲
圖一
手臂上的咬痕有可能成為法庭認定犯行的證據。（Adobe Stock）
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封 面 故 事番外篇２
封 面 故 事
哺乳動物的牙齒
（Image by Freepik）
番外
在恐龍及許多生物經歷了中生代（Mesozoic）末期的大滅絕之後，地球變成了哺 乳動物的天下。兩億多年的時間過去，現生的哺乳動物已發展出多樣的姿態，並
占據了地球上各個類型的生態環境。而牠們能夠以如此難以置信的豐富多樣性身 處在今天的地位，很大一部分原因要歸功於牠們的牙齒。
張樂妍
本刊主編。
（本篇骨骼照片皆由作者提供） （Nora, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons； 氏 子 , CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons； Roland zh, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons）
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相較於其他類群的動物，哺乳動物的一大特徵是極高的代謝速率，使得哺乳動物 能夠在許多條件下生存並維持活動。不過，這種高代謝的活動方式需要大量的燃 料，此時牠們的牙齒便派上用場。哺乳動物能夠借助獨特的咀嚼系統，使食物破
溝鼠
碎並加速消化和吸收，藉此滿足能量上的需求。
因此為了吃遍天下所有棲地中具有能量的生物，牠們演化出各式各樣的牙齒及進 食方式。草食動物享盡各植物類群和部位，食肉動物的獵物範圍更包攬地球上最
小到最大的動物。有些動物能吃就吃，例如雜食性的人類；有些動物則極度挑食， 臺灣野豬
像是這輩子只吃螞蟻和白蟻的穿山甲。雖然我們的牙齒與許多哺乳動物一樣，都 包括門牙（門齒）、犬齒、前臼齒和臼齒，但飲食上的差異卻塑造了不同的牙齒
數量、大小和形狀。因此，各種動物獨有的牙齒特徵也就成為我們辨識物種的一 大利器。 臺灣獼猴
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接下來，就讓我們一同觀察臺灣的哺乳動物牙齒，體驗一趟嘴裡的演化之旅。
番 外
齒目
溝鼠
兔
囓
2
Rattus norvegicus
形目
臺灣 野兔
Lepus sinensis formosus
兔子和老鼠所屬的兔形目和囓齒目因為形態相近，過去被分類在同一個類群，近代才發現牠們是 因為食性相近才演化出相似的樣貌，牙齒也是。讀者能看出牠們之間的差異嗎？
為了磨碎堅硬的植物，牠們的上下顎都具有不停生長的門牙，且皆不具有犬齒。特別的是兔子上
顎有兩組門牙，第二組位於第一組正後方；齧齒類則沒有前臼齒。牠們的臼齒看似相同，不過牙
長目
臺灣 獼猴
Macaca cyclopis
獼猴和人類都是雜食性動物，牙齒結構也很相似，都具有 32 顆（上下顎都有四個門牙、一對犬齒、四顆前臼 齒和六顆臼齒）。不過仔細觀察可以發現，獼猴 的犬齒比人類更長，更能撕咬食物；牠們的臼 齒也相對更大，可以食用更加堅硬的食物。
齒
靈
齒內的物質組成則為了磨碎不同的食物而有所差異。
完整
犬
哎呀！犬齒掉了！
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木蘭科
圖．文｜植業病 @ plantsholic
（Facebook 粉絲專頁） 掃描 QR code， 追蹤植業病吧！
Magnoliaceae
「要不要買玉蘭花（Magnolia×alba，白玉蘭），一串 30 元唷！」讀者如果買過玉蘭花，肯定 知道它的香，不過你是否曾細看過玉蘭花呢？它的花瓣與花萼相似無法分別，統稱為花被片； 花朵中間的雄蕊位於基部、雌蕊位於頂部，皆由多數且分離的花蕊所組成，且螺旋排列在柱狀 花托上。以上這些形態都是木蘭科植物的重要特徵。 咦！為什麼玉蘭花的學名有一個「×」？在學名中，「×」表示雜交種，而玉蘭花就是黃玉蘭 （Magnolia champaca）和山玉蘭（Magnolia montana）的雜交後代，因此玉蘭花與它們的 形態相像。不過臺灣沒有山玉蘭，所以就讓我們來比較看看黃玉蘭與白玉蘭。 顧名思義，黃玉蘭的花是黃色，白玉蘭的花則是白色，這也是白玉蘭種小名「alba」（意指白 色）的命名由來。黃玉蘭果實纍纍，但白玉蘭則因為是雜交種，所以幾乎不結果。如果不看花 果，它們還真的不太好分別，不過還是可以從托葉痕辨別一二：白玉蘭的托葉痕位於葉柄的基 部，而黃玉蘭則位於葉柄的頂端。 除了白玉蘭外，臺灣還有栽種了木蘭科的洋玉蘭（Magnolia grandiflora）和花香濃郁的含笑 花（Magnolia figo）；當然也有原生的木蘭科物種，例如全島分布的臺灣烏心石（Magnolia compressa var. formosana）、僅分布蘭嶼但在臺灣各地已普遍被栽種的蘭嶼烏心石（Magnolia compressa var. lanyuensis）。此外，僅分布東南部山區的烏心石舅（Magnolia kachirachirai）
toc k
）
則是被臺灣維管束植物紅皮書名錄列入易危（vulnerable）等級的稀有植物。
（A
do be S
含笑花
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洋玉蘭
木蘭科 Magnoliaceae
白玉蘭
黃玉蘭
白玉蘭的葉柄
蘭嶼烏心石
烏心石舅
黃玉蘭的果實
黃玉蘭的葉柄
臺灣烏心石
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專欄文章
lg ar iu s
什麼是內爆？
,C CB Y-S A
4.0 , Wi kime dia Co mmons）
泰坦號模擬圖
e ad M （
從海洋之門「泰坦號」潛水器的悲劇談起 施奇廷
清華大學物理系博士，任教於 東海大學應用物理學系，從事 計算神經科學研究；並致力於 將影視、動漫畫等娛樂作品與 物理教育結合，希望吸引更多 人進入物理學的世界。
半世紀前，人類登陸了 38 萬公里外的月球，現在更將探索目標
定在 2 億 2500 萬公里外的火星。然而，若要抵達不過數公里深 的海底探險，難度似乎比進入太空還高，也因此吸引了不少想要 一窺深海奧妙的冒險家前往探險。但就在今年 6 月，一起深海潛
水事故震驚了全球⸺海洋之門（OceanGate）小型潛水器「泰 坦號」（Titan）的悲劇。
泰坦號事件的始末
今年 6 月 18 日，由海洋之門打造的泰坦號小型潛水器在北大西
Take Home Message • 當外部壓力遠高於內部，且壓力 差超過該物體的材料強度時，就 會將物體向內壓潰、發生內爆。 • 今（2023）年 6 月，小型潛水器 泰坦號在深海中發生內爆；而美 國 在 二 戰 時 投 放 的 原 子 彈「 胖 子」，同樣屬於內爆式設計。 • 內爆不一定只能是災害，也能應 用於科學研究中。美國國家點火 設施就在去（2022）年利用 192 道高功率雷射光束引發內爆，啟 動了核融合反應。
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洋失聯。海洋之門是一家標榜「創新」的深海探險公司，泰坦號 則是他們推出的最先進觀光潛水器。只要你付得起 25 萬美元的
費用，就能夠潛入海面下 4000 公尺，親眼目睹深海奇觀。
事故發生當天，泰坦號載著五名乘員，目的地是探索史上最著名
的悲劇之船⸺鐵達尼號（Titanic）的殘骸。泰坦號前方有一個
直徑 3.8 公尺的觀景窗，可以讓乘客近距離觀察這艘沉船。然而
泰坦號在下潛的 1 小時 45 分鐘後，隨即與母船「極地王子號」 （Polar Prince）失去了通訊。
由美國海岸防衛隊（United States Coast Guard）、美國海軍 （United States Navy）、加拿大海岸警衛隊（Canadian Coast
Guard）、加拿大武裝部隊（Canadian Armed Forces）組成的
格物致知
國際搜救小組，在事件後立刻展開搜救。根據泰
坦號的設計，潛水器上備有可以供應五個人呼吸 6 月 22 日早上。然而在經過四天的搜救行動之後，
外爆
96 小時的氧氣，也就是乘員理論上應該可以撐到
圖一｜外爆與內爆
美國海岸防衛隊（United States Coast Guard）
在鐵達尼號殘骸附近發現了一處散布許多船舶碎 片的地點，這些碎片後來被證實來自泰坦號的船 底，也表示泰坦號上的乘員皆已喪生。
其實早在搜救行動展開之初，美國海軍就已經知
道 這 極 有 可 能 是一次無效的救援：他們的海底 聲 納 系 統 在 泰 坦 號 失 聯 時， 就 在 該 海 域「 聽 」 （implosion）符合。
內爆
到 了 不 尋 常 的 聲 音 ⸺ 聲 紋 與 潛 水 器「 內 爆 」
力，導致它的結構突然向內部坍塌，船體也因此 徹底被粉碎。
外部壓力高於內部產生的內爆
一般我們較常聽到的爆炸是「外爆」，例如炸彈
內部的火藥在引燃後，劇烈的化學反應會在極短 的時間內釋放出大量的熱能和氣體，這些被侷限
在彈體內狹小空間的氣體在高熱下會產生極高的 壓力，當內部的壓力與外部的壓力差超過彈殼材
料可承受的強度時，炸彈便會炸開。此時，高熱
及被內部壓力加速彈殼的碎片將對四周產生強大 的破壞力（圖一）。
內爆的原理跟外爆差不多，只是方向反過來：外
部壓力遠高於內部，當壓力差超過物體的材料強
Physics
也就是說，泰坦號在深海中受到了巨大的外部壓
（資料來源：Fastfission, public domain, Wikimedia Commons）
引燃炸彈內部的火藥後，劇烈的化學反應會在 極短的時間內釋放出大量熱能及氣體，並產生 極高的壓力。當內外的壓力差超過彈殼可承受 的強度時，便會產生外爆。至於內爆則是外部
壓力遠高於內部，當壓力差超過物體的材料強 度時，就會將物體向內壓潰。
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專欄文章
南臺灣的空污比北部嚴重？
從科學數據看 PM2.5 與酸雨 污染現況 Take Home Message • 臺灣各地區的 PM2.5 濃度會依氣象條件和境
外傳送而異，雖然近五年整體有下降趨勢， 但南部的每日濃度仍頻繁超標。
• 空氣污染與酸雨關係密切，當空氣污染物 的酸性物質濃度愈高，雨水酸化的程度也 就愈強，將進一步影響人類及環境。
（Adobe Stock）
• 雖然臺灣目前的現行方法能有效控制污染 物排放，使臺北雨水 pH 值逐年上升，但 仍需要持續監測、保持。
科技與工業的蓬勃發展為人們帶來便利生活，但也造 成環境污染與廢棄物增加。當工業、汽機車等排放的
曾偉迪
中央大學大氣科學系博士生，研究領域 程輸送等研究。
康皆產生嚴重危害，也引發民眾的高度關注。PM2.5
鄭芳怡
2.5 微米（μm），這類粒徑較小的懸浮微粒被人體吸
大氣物理與化學過程、大氣邊界層氣象 學、空氣品質模式模擬。 林能暉
中央大學大氣科學系特聘教授，研究領 域為大氣污染物長程輸送模擬與監測、 空氣污染物擴散的緊急應變模擬、背景 大氣化學與物理監測。
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來細懸浮微粒（PM2.5）污染對空氣品質、能見度和健
為降雨化學、雲霧化學與大氣污染物長
中央大學大氣科學系教授，研究興趣為
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廢氣進入大氣，便會產生空氣品質惡化的問題。近年
指的是懸浮於空氣中的粒狀顆粒物，粒徑小於或等於
入後，無法經由鼻腔清除，反而會由氣管、支氣管經 肺泡吸收進入人體內部。近年許多病理學研究已證實
PM2.5 對於人體健康造成嚴重影響，包括支氣管炎、
氣喘、心血管疾病、肺癌等，且無論長期或短期暴露 在這類小粒徑的空氣污染環境之下，皆會提高呼吸道 疾病及死亡的風險。
物換星移
臺灣 PM2.5 的時空變化
這些條件都不利於污染物的擴散，造成局部地區
化（圖一），可見 PM2.5 濃度由北往南遞增，以北
質較差的季節，正是由於同時受到境外傳送及本
污染物容易累積。每年 10 月至隔年 3 月為空氣品
觀察臺灣各個空氣品質區〔註 1〕 PM2.5 年均濃度變
地排放的影響。
部、竹苗空品較佳，而高屏地區 PM2.5 濃度最高。
區域性的空品差異其實來自於氣象條件的影響， 夏天盛行的風場為南風加上對流旺盛，因此近地
表排放的污染物容易被帶到高層或帶離污染源區， 空氣品質也較為良好。進入秋、冬季節，受大陸 冷高壓天氣系統影響，臺灣及周圍區域盛行風場 為東北季風，造成境外大氣污染物的長程傳送並
帶入臺灣；此外，中南部地區因位於背風區域， 綜觀風場受山脈阻擋，造成風速微弱，而氣流過
山的沉降作用、冬天地表容易形成逆溫層〔註 2〕 ，
註
1. 空氣污染的流通具有流域性質，會跨越縣市界， 因此環境部（舊稱為環境保護署）將臺灣依地 形、氣候、風向及污染擴散情形劃分為七大「空 氣品質區」（簡稱空品區），分別為北部、竹苗、 中部、雲嘉南、高屏、宜蘭、花東。 2. 臺灣秋、冬季節期間，逆溫層發生主因為夜間 的地表輻射冷卻作用，造成近地面空氣溫度較 低，冷空氣在下、熱空氣在上，即為逆溫特性。
圖一｜ PM2.5 年均濃度變化
（資料來源：作者提供）
2010 ～ 2022 年期間，臺灣各空品區 PM2.5 年均濃度變化。
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