今天最主要要講的技術就是，可能利用奈米的技術來對水裡面的重金屬來進行去污還有對重金屬來進行感測。
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我們一般的飲用水是希望它非常乾淨的，沒有任何污染的，但是當是受到重金屬汙染時候，比如說受到銅離子污染的時候，你的水，可能呈現出藍色的狀態，如果受到鉻離子影響，可能呈現褐色的狀態。
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其實這些重金屬的來源是非常的多，如果以汞離子為例，它可以從火山爆發，或者是說其實海中會有一些微量汞離子，它會從海中裡面揮發出來。湖泊中的這些重金屬離子，比如說汞也會從這邊揮發出來。像這個岩層風化裡面，其實也會釋放出微量的重金屬，所以其實有某部分的重金屬它的來源是來自於自然的，並非人為的。
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所以其實在岩石層裡面其實會釋放出非常微量的重金屬，它可能會釋放到地下水這邊，然後我們人類會抽取地下水做為我們飲用的資源，這些地下水，也會流到地面的水層，我們也可以把它取用來做我們飲用的水資源。這些釋放的重金屬離子會慢慢地被植物所吸收，被這些植物所吸收，動物就會吃這些植物，我們人類因為經過食物鏈的關係，也會攝取到這些重金屬離子。
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這些重金屬的來源除了自然的來源，其實有另外一部分是來自於人為的因素，比如說因為工業的開發會排放一些廢水或者是廢氣，或者是以汞為例子，汞一般而言可以當成某些化學反應的催化的試劑，如果沒有經過妥善的污水處理，如果就直接傾倒在海水裡面或者是湖水裡面，也會造成重金屬的汙染。另外像我們去砍伐林木或燃燒森林，也會造成重金屬的排放。那另外部分，如果說我們在古代的時候我們其實要進行一些採礦的動作，我們希望說，採到這些礦可以煉成一些金屬。
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在古代最常看到的就是所謂煉金術，一般而言，這些煉金術士認為「汞」其實是第一種物質，我只要透過把這個硫跟汞的比例互相混合在一起，依照比例的不同，有可能將這個硫化汞轉成金屬物質，所以他們就大量來開採這些汞礦，希望說利用汞最終可以煉成金，煉成金，他們認為可以把它當成仙丹，吃了之後可以長生不老。不過以現在觀點，這個化學是不對的，再來，其實採礦的時候，也會利用汞來提煉金屬，因為其實汞跟金之間有非常好的結合能力，所以當把汞加到這個礦物裡面，其實可以把金提煉出來，提煉出來之後，透過加熱的方式，可以將汞揮發掉，提煉出非常純的金。可是以目前現代來看的時候、以目前的技術，我們所使用的方式我們可能可以從這些廢五金裡面、透過氫酸將廢五金裡面的這些金屬離子，比如像金，來溶解，溶解完之後可以透過電解的方式形成一個產物，形成這個產物，你可以透過王水將這些產物溶解掉，之後進到煉金爐裡面就可以得到像這樣一個金塊。
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可是當你要將這些廢五金的材料拿來提煉這些金屬的、達成貴金屬的回收，其實你相當大的代價就是可能會造成河川重金屬的污染。或者是說剛才所用的氫酸或者是王水，如果沒有經過適當汙水處理，也可能會排放到河川中，最具代表性的就是二仁溪的重金屬污染事件。其實二仁溪它是介於在高雄和台南的交界口，在當時成立了非常多回收廢五金的工廠，因為當時沒有良好的污水處理概念，所以直接將這些處理完的廢水就直接排放到河川裡面，就造成河川第二個污染，後來政府要整治這些河川其實付出更大的代價的。
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所以會看到其實在二仁溪的出海口的部份，他們所養殖出來的這些牡蠣，其實跟平常的牡蠣來做比較的時候，牠的顏色相當的不同，它是受到一些重金屬的污染。
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其實重金屬的污染，對整個生態會造成一定的影響，如果以汞為例，比如像汞離子，汞離子可能在河川裡面有一些還原的試劑，會把它變成汞零價(Hg)，汞零價之後就會被排放到空氣中。另外這些汞離子也會經過食物鏈，魚會吃到這些汞離子，然後在魚類的身體裡面會轉化成所謂的「甲基汞離子」﹝(CH3)Hg+﹞，甲基汞離子本身比較容易儲存在脂肪的部分，所以比如說，一些動物會吃這些魚類，或者是人類也會捕捉這些魚類，所以就會吃到甲基汞離子，人類也會受到這些重金屬的影響。所以整個食物鏈的關係就是說這些魚類受到這些汞離子的影響，這些動物吃了受汞汙染的生物，最終人類也會吃到汞離子。
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其實我們需要什麼樣的水呢？像這些污水當然是我們不需要的，如果說是超純水的部分，你要付出、要得到這樣的東西代價可能太大了，一般而言，井水和礦泉水是我們大部分所需要的水，其實我們真正所需要的水就是說我們想要知道說我們的水到底裡面有沒有重金屬汙染？
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所以在水質的管理上是相當的重要，一般而言，在水中的這些重金屬離子，我們肉眼是無法來進行分辨的，我們該怎麼去檢測這些重金屬離子，得知水中的重金屬離子含量到底有多高？然後其實我們可以透過對河川取樣的方式，取得到非常多的樣品，非常多的樣品我們可以送到實驗室，送到認證的實驗室其實他會透過以下這些儀器來進行檢測，比如像感應耦合電漿質譜儀 (ICP-MS)，它是一個非常高靈敏性的儀器，以汞為例，它甚至可以檢測到ppb的等級。另外也有利用原子吸收光譜儀或者是感應電耦合電漿原子發射光譜儀，都可以對水中這些重金屬離子來進行檢測。
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以這個為例，我們是不是可以、以目前的儀器來講，其實我們透過這些儀器來進行檢測的時候，其實它也會有一定的困難性，因為這些儀器都非常的大台，這些實驗的操作可能無法離開實驗室。另外一個部分，如果要使用這些儀器的時候，實驗人員必須要受到一定的訓練，如果你沒有完整的訓練，可能對這個儀器的操作是不熟悉的，或者是無法操作的。另外儀器的訊號可能必須要經過前處理，如果這個樣品裡面的雜質太多的時候，它可能會受到一些干擾，所以可能做過前處理的步驟才可以進到實驗室來進行檢測。
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所以我們這邊其實就提出了一個方法，是不是可以透過一些奈米粒子來對水中的這些重金屬離子來進行檢測，目前我們提出是用金奈米粒子來對金屬離子來進行一些檢測，根據這個文獻報導，目前成功在水中你可以測到的離子種類分別有這些，比如像鉻離子、鐵離子，或者是砷離子、或者是銀離子，或甚至以汞離子的case為最多。
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如果比較這幾個的方法來看，會看到如果我們使用金奈米粒子來當成是感測器來感測水中的這些重金屬離子，它偵測的速度是非常快速的，不用送到實驗室來進行偵測，直接在採樣的現場就可以對重金屬離子來進行偵測。不過一般而言這種感測器跟所謂的感應電耦合電漿質譜儀來比較的時候，它靈敏度是比較差一點的，不過由於它偵測的速度比較快，而且操作方便，人員也不用經過太多的訓練，它可以做為在採樣現場的一個粗略的分判說，到底這個河川有沒有受到重金屬污染？
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再回頭來講其實這個水污染對人體裡面會造成一些危害，如果人體裡面受到重金屬中毒的時候，比如像以汞，會得到水俁病，造成人體器官非常多的損害；比如以砷為例，其實會得到烏腳病；鉻會導致鉻的潰瘍；銅就像綠牡蠣事件；鎘就會得出像痛痛病，我們也來看一下。
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如果以汞為例，如果你在台灣裡面，其實有一些鎘米的事件，如果人類使用這些鎘米的時候其實會造成所謂的骨質疏鬆，這邊的這張圖其實是一個平常的人裡面骨質的分部，各位看到骨骼的分部非常完美，可是如果你不小心吃到鎘米，讓這個鎘離子在人體裡面的時間太久，就會對這個骨頭造成一定的疏鬆，會看到說，比較這兩張圖，這個骨頭疏鬆的程度非常大。
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所以面對這種水的污染，其實可以透過一些方式、將這些水中的重金屬離子排除，當然在一般而言、對環境而言，透過非常多的方式來對水中的重金屬進行去除。比如像這個離子交換樹脂，又或者是利用沉澱的方式，比如說以汞離子為例，你可以加入硫化，讓汞進行沉澱，或者透過化學氧化的方式、電鍍的方式、或者是滲透的方式，都可以排除水中的重金屬離子。可是其中有一個方法像如果利用吸附的方法跟其他方法來做比較，它相對而言非常便宜，操作上只要將你的試劑跟你所要去除的重金屬互相混合在一起，就可以了，它是使用固體吸附的方式，然後回收之後就可以進行焚燒或者是掩埋的動作。
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所以我們是不是可以試著將這些金奈米粒子，除了一些感測的效能以外，是不是可以透過金奈米除了感測以外，也可以將水中這些重金屬離子將它移除掉。所以我們一旦得知這個水中有重金屬離子發生的時候，我們來透過一些方式將這些奈米粒子進行回收，將水中的這些重金屬離子排除掉。
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什麼是奈米呢？我這邊稍微介紹一下，我們可以很清楚的看到說肉眼可以去分辨、大概是M大小的東西，如果你透過顯微鏡的方式來觀看的時候，大概可以看到微米，比如說像紅血球或者是細菌，大概在微米的尺度底下。奈米大概是M左右的尺度，跟人體DNA的大小是差不多的，原子跟分子大概就是一個左右。
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其實自然界的奈米有非常多的現象，比如說像Lotus effect就是這個蓮花效應，如果我們把蓮花這個透過高倍數的電子顯微鏡來觀看的時候，其實會看到表面有非常突起的這些突起物，這些突起物是非常疏水的，會使的這些水的顆粒站立在表面上，而且表面上如果有一些污染物的時候，可以透過這些水珠進行排除。
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你可以透過輸水的力量，像這些動物都可以看的到。比如說像蝴蝶，剛才那位講者也是說：「因為奈米的結構會造成光的折射不一樣，所以會使得這些蝴蝶的色澤會更光亮一些。」
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其實在古代裡面，會看到也有一些奈米的存在，比如說在4世紀的時候，這個羅馬杯，有研究發現，分析裡面這些物質，它裡面物質的大小是70奈米左右的金屬粒子，它一個非常獨特的現象，如果你在光裡面，是呈現綠色的，如果是在裡面放燈泡，會看到它是紅色的狀態。
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其實在歐洲的彩色玻璃上，會看到非常多紅色的顏色，其實它是存在於一個金奈米粒子，馬雅藍這邊，會看到這些顏料可以保存的極久，其實是它在裡面添加極多的鐵、鉻的奈米。
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在近代裡面，奈米也可以非常多使用來測驗孕棒，驗孕棒的道理就是你只要把這個尿液滴入的時候，由於我們懷孕的時候，黃體素的濃度會提高，所以這個抗體1，會跟黃體素互相結合在一起，由於有黃體素當成架橋之後，這個跟這個之間就互相結合在一起，所以這個就會產生橙色，抗體1跟抗體2之間也互相好的結合力，所以這邊也會產生橙色。可是如果一般的婦女沒有黃體素的抗源，抗體1之間就沒有黃體素當成架橋，所以就看不到任何的橙色，所以抗體1跟抗體2之間有互相的接點，你就會看到一條線，所以一旦有婦女懷孕的時候，基本你看到有兩條線就代表你已經懷孕了。
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另外也有利用奈米來作標籤，這個把它稱之為「MONITAG」，這是一個台灣、在美國留學的學生所發明的，它可以透過標籤上的顏色，幾本上就可以判定說它這個食物到底是新鮮還是腐敗的。如果以紅色的狀態，它表示是新鮮的狀態；如果呈現紫色的狀態，表示是腐敗的狀態。
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合成奈米金是非常容易的事情，你只要加入氫離子，然後將還原劑倒入的時候，透過加熱的方式，經過8分鐘之後，你就可以得出一個奈米金的東西。其實奈米金有一定光學的特性，比如隨著奈米的尺度增加，它的顏色會有所不同。奈米金的特性，當它是分散的狀態，會看到有非常強的吸收，當它是分散狀態的時候，它的顏色會發生出像這樣不同顏色的狀態。
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另外奈米跟一般材料比較的時候，因為它形成奈米的狀態，表面積是比較多的，表面積比較多，就容易吸附重金屬離子，所以你可以在這些奈米的表面設定一些特定的官能基，可以對這些重金屬離子來進行移除，目前已經成功移除，有這些重金屬離子。所以處理的方式可能就是在污水處理，你可能可以用金奈米當成吸附的試劑，將你的汙水處理做清水的放流。奈米偵測器的方式如果說，如果我這裡有個奈米粒子，有個重金屬出現的時候，會讓這些奈米粒子變成尺寸比較大的奈米粒子，所以原本是紅色的狀態，你就可以看出它變成紫色的狀態，而且告訴我說這個飲用水裡面確實是含有重金屬的離子，也可以透過散色光的這個方式也可以知道我裡面含的重金屬的含量到底有多高。
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未來我們希望說這個重金屬的感測器，奈米粒子的感測器可以提供更好的偵測極限，可以跟ICP-MS來做匹配。所以這個奈米材料在偵測優勢上，它可以在實驗室就可以進行偵測了，其實跟各位剛才所看到的，它不需要專業人士的操作，我透過顏色的方式就可以判斷說這杯飲用水裡面到底還有沒有重金屬離子，同時它可以偵測多樣的分析，可以用為實際的樣品，另外可以透過不同表面積的方式可以對水中的這些重金屬離子來進行移除，謝謝各位的聆聽。