被水母螫傷後,
為什麼不能用清水沖洗?
被水母螫傷時,總會想立刻用水沖洗患部。然而,如果選錯了「水」的種類,反而可能讓症狀惡化。真水(自來水或蓮蓬頭的水)就是典型的「不該這麼做」的例子。
夏天的海邊。手臂突然感覺被什麼東西輕輕碰了一下,緊接著一陣刺痛襲來。低頭一看,一條透明的絲狀物纏在手臂上,那是水母的觸手。
你反射性地跑到附近的蓮蓬頭,用清水沖洗患部。然而就在這一瞬間,疼痛反而可能變得更劇烈。
你出於好意沖的清水,有時反而會讓還殘留在皮膚上的毒針再次發射。
危險的原因,其實只有2個
水母的觸手上有無數個名為「刺絲胞」的微小囊狀構造,只要受到觸碰的刺激,裡面的毒針就會自動發射。
殘留在皮膚上的刺絲胞,一旦周圍水的鹽分濃度出現大幅變化,就可能再次發射。而真水正是容易引發這種變化的水。
接下來讓我們依序來看看。
原因1:刺絲胞是一觸即發的自動裝置
水母觸手的表面,密密麻麻排列著無數個名為刺絲胞的微小囊狀細胞。刺絲胞內部,一條前端帶有尖銳毒針的絲,像彈簧一樣捲成線圈狀收納在裡面。
這條絲一旦受到獵物或天敵觸碰等刺激,就會瞬間猛烈地從囊中彈射出來,刺入對方的皮膚。這一連串的發射動作,在生物體內發生的現象中,被認為屬於速度非常快的一類。在海裡游泳時不小心碰到的觸手,也會讓這些刺絲胞接連發射,讓大量毒針刺入皮膚。
就算水母的觸手從身體上斷開,刺絲胞據信仍會持續作用一段時間。無論是被沖上岸的水母,還是漂浮在海中斷裂的觸手,都要小心不要徒手觸碰。
原因2:沖清水會讓殘留的刺絲胞再次發射
一次發射出去的刺絲胞,據信只是觸手上刺絲胞的一小部分。被螫傷之後,皮膚上很可能還殘留著大量尚未發射的刺絲胞。
刺絲胞也可能因為周圍水的鹽分濃度變化這種刺激而發射。海水原本就與刺絲胞所處的環境濃度相近,因此不太會構成刺激。但真水的鹽分濃度與海水相差極大,可能刺激殘留的刺絲胞,讓它們追加發射。
視水母種類而定,據說淋上醋(食用醋)有時能抑制尚未發射的刺絲胞作用。不過,這並不適用於所有水母,有報告指出視種類而定甚至可能適得其反。與其自行判斷淋醋,更建議事先確認該海域常見水母種類所對應的處理方式。
那麼,該怎麼做才好?
- 被螫傷時,用海水而不是清水沖洗如果附近只有蓮蓬頭,不要勉強沖水,優先採取下一步處理。
- 殘留的觸手不要用手直接搓揉,改用鑷子等工具取下用手搓揉可能會進一步刺激刺絲胞。
- 如果疼痛劇烈、被螫傷範圍很大,或出現呼吸困難等情形,要立刻告知身邊的大人或救生員不要自行判斷忍耐,及早告知很重要。
如果出現螫傷範圍廣泛、呼吸困難、意識模糊等疑似強烈過敏反應的症狀,請立刻撥打119(台灣為119)求救。視水母種類而定,症狀有可能演變嚴重。
在有救生員的海水浴場等場所,請勿自行判斷處理,應立即尋求協助。不只是當事人,周圍的人及早察覺異狀,也有助於防止症狀惡化。
總結
被水母螫傷時不能用清水沖洗的理由有兩個。①觸手上有無數個自動發射式的毒針(刺絲胞);②與真水之間的巨大濃度差,會再次刺激殘留的刺絲胞。這是一個出於好意的行動反而造成反效果的例子。
要沖洗的話,請用海水而不是清水。
並不是「隨便什麼水都可以」。
「被螫傷時」的科學,在山上也同樣存在。被蜜蜂螫傷時真正危險的並非毒素本身,而是自身免疫的過度反應,這部分內容在這篇文章中有說明。
- 準備兩個杯子,分別裝真水和稍濃的鹽水
- 輕輕沾濕指尖,比較乾了以後的觸感(是否留下鹽的結晶)
鹽水那一側,乾了之後皮膚上有時會薄薄地留下一層鹽的結晶。這顯示了水中溶解的鹽分量(濃度)不同。海洋生物大多生活在鹽分濃度始終保持穩定的環境中,一旦暴露在像真水這樣的巨大濃度差之下,體表就可能出現強烈反應。
想了解更多的人 ― 術語、公式與教科書的連結從國中理科到大學專業科目,明確標示各段落屬於哪個程度
- 國中國中理科課程範圍
- 高中高中「生物基礎」「化學基礎」課程範圍
- 高中+高中「生物」科,或教科書中屬於進階、專欄性質的內容
- 大學高中不會教、屬於大學專業科目(生理學・毒理學)的內容
- 研究中連大學也還不會當作「定論」教授、屬於研究人員目前正在探究的內容
國中術語:關於水母螫傷的詞彙
- 刺絲胞:水母等生物觸手上,用來發射毒針的微小囊狀細胞。
- 濃度:表示某種物質(此處指鹽分)在液體中溶解量多寡的數值。
- 滲透:濃度不同的液體接觸時,水等物質試圖移動的現象。
高中用公式驗證:不同水的種類,濃度差會相差多少
根據海水、體液、真水鹽分濃度的大致數值,來計算濃度差。
| 用符號表示 | Π = c × R × T |
| 用文字表示 | 滲透壓 = 溶解粒子的濃度 × 氣體常數 × 絕對溫度 |
| 公式的由來 | 在稀薄溶液中,溶解的粒子表現得像氣體一樣,推擠薄膜的壓力只取決於粒子數量與溫度。這個關係稱為凡特荷夫定律。 |
| Π | 滲透壓,單位為帕斯卡 |
| c | 溶解粒子的濃度,單位為每立方公尺的莫耳數 |
| R | 氣體常數,8.31(單位為焦耳每莫耳每克耳文) |
| T | 絕對溫度,單位為克耳文,即攝氏溫度加273 |
| 海水的鹽濃度(大致值) | 每公升 約 0.6 莫耳 |
| 鹽溶於水後分離出的粒子 | 鈉與氯兩種 |
| 氣體常數 R | 8.31(單位為焦耳每莫耳每克耳文) |
| 海水溫度 T | 約 300 克耳文(約27℃) |
| 真水的鹽濃度 | 幾乎為 0 |
刺絲胞內部據信原本就與海水濃度相近。當周圍變成真水時,這個濃度差就會直接變成壓力差。
| 粒子濃度(每公升) | 0.6 × 2 = 1.2 |
| 換算成每立方公尺 | 1.2 × 1000 = 1200 |
| 濃度乘以氣體常數 | 1200 × 8.31 = 9972 |
| 再乘以溫度(單位為帕斯卡) | 9972 × 300 = 2991600 |
| 換算成大氣壓(1大氣壓為101300帕斯卡) | 2991600 ÷ 101300 ≒ 29.5 |
用海水沖洗時,內外濃度幾乎相同,所以幾乎不會產生這種差異。
用真水沖洗,計算下來刺絲胞的膜內外會瞬間產生約30大氣壓的壓力差。這相當於自行車輪胎氣壓的10倍左右。這種急遽的變化,被認為會成為殘留刺絲胞的觸發點,導致再次發射。從這個數字也可以看出,比起沖洗的力道或速度,水的種類本身才是關鍵。
高中+刺絲胞的發射,是生物體內數一數二的高速現象
刺絲胞發射所需的時間極短,被視為生物體內動作中特別高速的現象之一,成為研究對象。據信絲彈射出來的瞬間,涉及非常劇烈的壓力變化,這種高速發射的機制本身,正是生物物理學的研究課題。
大學水母種類不同,毒性與處理方式也不同
據信水母的毒素因種類而異,所含蛋白質毒素的種類與強度都不同。因此,醋是否有效、真水會造成多大的負面影響等處理方式,也會因水母種類而異。在研究海洋生物毒性的領域中,各物種毒素的性質與有效急救方法的釐清工作正在進行中。
刺絲胞發射的觸發機制,可以用濃度差所產生的滲透壓來說明。用濃度與絕對溫度表示稀薄溶液滲透壓的這個關係式,稱為凡特荷夫方程式。
📖 公式推導與更進一步的內容:滲透壓(日文維基百科)
研究中目前尚未完全釐清的事
- 刺絲胞發射觸發機制的詳細原理,目前仍未完全解明。 化學刺激(濃度變化等)與物理刺激(接觸等)究竟如何組合引發發射,至今仍在研究中。
- 水母毒素的正確成分及各自的毒性強弱,也並非所有種類都已詳細調查清楚。
- 氣候變遷帶來的海水溫度變化,會如何影響水母的發生量與分布,也是正在推進的研究主題。 部分海域已回報水母增加的趨勢,目前正試圖釐清其原因。
與教科書的連結(依程度分類)
| 程度 | 科目・單元 | 本文對應段落 |
|---|---|---|
| 國中 | 理科・水溶液的濃度 | 鹽分濃度的基本概念 |
| 高中 | 生物基礎・化學基礎,濃度計算 | 用公式驗證①②③的整體計算 |
| 高中+ | 生物・刺激與反應 | 刺絲胞高速發射的機制 |
| 大學 | 生理學・毒理學 | 水母種類間毒素與處理方式的差異 |
| 研究中 | 生物物理學・海洋生態學(研究中) | 刺絲胞發射機制、毒素細節、與氣候變遷的關聯 |
| ― | 海洋安全教育 | 以海水沖洗、觸手的取除方式、119求救的判斷標準 |
- 海洋安全・急救醫療相關專業機構針對水母螫傷急救處理的解說資料。
- 生物學教科書中,關於刺絲胞動物・刺絲胞構造與作用的一般性敘述。
- 化學教科書中,關於溶液濃度・滲透的一般性敘述。
- 海洋生物學相關專業資料中,關於水母毒素・種間差異的一般性敘述。
※ 鹽分濃度等數值僅為幫助理解機制的參考值。實際數值與處理方式,會因水母種類・地區而異。
※本文為面向一般大眾的科學解說。實際的急救處理・治療,請遵循醫師等專業人員以及消防・救援機構的指示。文中數值為幫助理解機制所使用的概略估算・假設值。