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環境學科

廢棄柿皮與汙泥發酵產氫之研究

本研究旨在探討廢棄柿皮與汙泥發酵產氫之可行性及最佳發酵條件。結果指出石柿(Diospyros kaki cv. Stone)與汙泥分別預加熱後依1:2比例混合,加入改良培養基,調整pH值為8並於環境溫度35°C下發酵為最佳條件。修正岡珀茲方程式擬合結果指出每公克柿皮可產生24.32毫升氫氣(R2=0.9990)。此外,等比例放大之發酵規模倍率與產氫能力呈正相關,若以足量柿皮發酵量產氫氣,可以相近效率大規模產生氫氣。本研究亦根據全臺每年廢棄柿皮量推估氫氣產量,並探討計算成本的方法,結果皆顯示廢棄柿皮發酵產氫具一定可行性。此方法可有效轉換大量廢棄柿皮為再生能源,具高度發展潛力。

「藻」出不「塑」之客─狸藻捕蟲囊吸收塑膠微粒之探討

本研究主要是觀察狸藻葉子特化的捕蟲囊。以染色及褪色的方法,來了解是否因吸收聚氯乙烯(PVC),而改變其觸發速率,發現含有PVC的捕蟲囊,其觸發及排出色素的速率皆比未含有的慢。另外,也發現浸泡在不同PVC濃度下的捕蟲囊,其觸發及排出速率也不同,浸泡在濃度較低溶液中的捕蟲囊,其觸發、排出速率皆比濃度較高的還快。顯示水中不同濃度的物理性微粒對狸藻捕蟲囊觸發、排出作用有不同程度的影響。此外我們透過抗氧化酵素過氧化酶POD活性檢測浸泡PVC溶液不同時間的狸藻其生長狀況,發現有PVC的組別,體內POD含量皆較高且浸泡一天的組別含量最高,顯示PVC的確會對狸藻狀況造成明顯氧化壓力。

氣•塑 -- 氣泡牆對塑膠微粒攔截機制的探究

人類文明高速發展下,對石化產品的依賴導致塑膠垃圾激增。若垃圾未能有效回收處理,而在自然環境中降解、產生的大小不一的塑膠微粒,將提高回收難度,對自然環境各層面也造成巨量的傷害。為了解決這個問題,我們參考荷蘭的河道氣泡牆設計,建立一循環水箱並搭配出氣管,藉由調整出氣管參數以產生不同性質的氣泡牆,以探討對微小保麗龍球(<5mm)的攔截效果與微觀機制。由本研究發現,氣泡牆愈緻密能攔截到的微粒粒徑愈小,且整體攔截率落於65%至100%間。最後,我們比較氣泡牆攔截設計與淨水廠的汙水處理流程,此系統能減少過濾材料耗損與水頭損失,且可由動態調整氣泡牆性質來調控攔截微粒的粒徑範圍,使後續之淨水流程得以更精密化。

「霾」在校園中的秘密—PM2.5對植物光合作用的影響

分析雲林四地區PM2.5濃度變化,發現在夏季最低,主要原因是西南季風擾動。而斗六地區明顯高於其他三鄉鎮,推測其原因為夏、冬盛行風向不同而導致PM2.5沉降於本身為丘陵地的斗六。再加上海風將麥寮五輕、六輕PM2.5細懸微粒吹向本身為畚箕地形所致。 在利用碘液變色法觀測PM2.5對植物光合速率之影響實驗發現,因 要剪下葉片影響植物生長,且裝置無法控制PM2.5濃度,加上用澱粉含量的變化來代表光合效率不易準確掌控;而利用氧氣生成和二氧化碳消耗較為直接,因而自製可換氣、控制PM2.5濃度、紀錄O2、CO2濃度。 在測定日日春和虎尾蘭兩種植物的實驗中發現: 植物會因為短期內處在含較高濃度的PM2.5 逆境,而改變其光合效率以「求生存」。比較兩種植物受PM2.5 影響光合速率結果發現,日日春受到的影響比虎尾蘭來得明顯,推測其主要的原因可能是PM2.5 會阻礙光照量,而虎尾蘭是室外耐陰植物所以受影響較小。

以甲醇與甲酸為營養源評估甲醇利用菌的碳利用效能

本研究以化工廠的活性污泥中篩出的甲醇利用菌Methylorubrum populi 進行研究,經全基因定序得知其具備染色體與質體各一組,再經序列分析找出5488組基因、對應5376組蛋白質與347個代謝路徑,其中包含可以利用甲醇、甲酸進行生合成的多條路徑。在不同的酸鹼值下,以不同比例的甲醇、甲酸為碳源,輔以銨鹽礦物鹽基礎培養液培養,測量此菌生長曲線的變化,由此推得生長半生期、倍增時間等各項參數,並分析乾燥後菌體的氮、碳、氫元素比例,以評估其碳利用效率。分析結果在pH 6.7、以甲醇為碳源的狀況下,以其碳排46.7%減去碳利用率53.3%,顯示此反應甚至可達到負碳排。

二維材料/有機半導體複合材料高靈敏有毒氣體偵測

空氣,含有許多有害物質,像是懸浮微粒、二氧化碳、含氮化物等,當我們深入探討空氣汙染的相關資訊,就了解到二氧化氮正是空氣汙染中最危險的氣體,更是造成許多疾病的原因之一。因此,我們決定製作以偵測二氧化氮為主的感測器。經由文獻探討,使用MOS2/PPy複合材料製作空氣感測器,先以水熱法製作二硫化鉬,再以化學沈澱法將PPy結合成感測器。在SEM及XPS材料特性分析中證實MoS2/PPy異質結構有效合成,然後利用此感測器對二氧化氮吸附與脫附的時間及感測器響應值,了解其效能;最後,探討二氧化氮吸附機制,了解感測器偵測原理。我們希望藉由此研究,提高感測器靈敏度,進而加以改善,越靈敏的感測器則越能及時探測有毒氣體,將有效爭取時間做好危機處理。

苧麻微流體檢測陰陽離子及染劑色素濃度

本實驗使用特殊處理過的苧麻線,開發便捷且可判斷濃度的模組。以簡單、方便的量測方法,利用色素及陰陽離子產物在苧麻線上的層析長度與溶液濃度之關係,有效判斷溶液濃度高低。此模組體積小、藥品用量少、成本低廉,用肉眼即可觀察且攜帶方便。本模組可以用於檢測0.01g/L ~ 2g/L的剛果紅色素溶液、0.04g/L~2g/L的亞甲藍色素溶液、0.01g/L~1g/L的鉛離子溶液、0.01g/L ~ 1g/L的硫氰酸鹽溶液。此簡易且低成本的模組可以降低工廠檢測汙水的成本,進而提高其意願去排出符合環保署標準的汙水。

『斑』鍵報告-外來入侵種斑腿樹蛙族群的控制(以八里挖子尾樣區為例)

本研究進行為期一年的兩棲類調查與斑腿樹蛙移除控制,發現在斑腿樹蛙的繁殖季進行移除控制,確實可降低樣區中斑腿樹蛙的比率。調查發現斑腿樹蛙出現在竹子上的機率最高。在繁殖季斑腿樹蛙會聚集在積水的容器及蘆葦林繁殖。斑腿樹蛙族群的背紋及腿部網紋形態多樣性高。卵泡有黃色及藍黑色2種。卵泡平均含卵數351粒,孵化率74%。繁殖季定期巡視產卵熱點可有效移除卵泡,遇到斑腿蝌蚪可將其撈起或將積水移除,對難以移除的繁殖熱點應進行棲地營造以利保育志工的移除與控制。移除斑腿樹蛙需熱心的志工協助,定期進行兩棲類調查並移除斑腿樹蛙,才能有效的控制斑腿樹蛙在台灣的擴散。

阿摩尼亞__拜拜!——以電化學氧化法去除廢水中的氨氮

本實驗研究目的是以電化學氧化法降低廢水中的氨氮濃度,藉由使用石墨導電塗層/壓克力電極,改善石墨機械強度低的問題。我們使用導電度計法測量水溶液導電度並計算其氨氮濃度,處理後的廢水濃度符合台北市放流標準,且去除率皆高於75 %,比配置的氨氮溶液高,可知電化學直接氧化法更適合應用於處理實際廢水。本研究的副產物硝酸鹽濃度皆低於1.19 ppb,對實驗影響極小。實際處理廢水時,使用石墨導電塗層/壓克力電極所需的電耗能相較於使用石墨電極減少約93 %,但能和使用石墨電極達到相同的去除率。

「炭」「桃」問題---自製鐵磁生物炭並活化過硫酸鹽(PMS)降解水中四環黴素之研究

大葉桃花心木為校園常見樹種,本身具有毒性,鮮少被回收再利用;四環黴素為汙水常見之新興汙染物,對人類健康與生態穩定造成威脅。生物炭是將木材或枯死的植物,在高溫下以無氧方式加熱裂解,作為土壤改良物質或吸附劑,為低成本、多孔且富含碳元素材料;過硫酸鹽(peroxymonosulfate,PMS)具有超強氧化性,產物毒性較低,廣泛應用於去除水中有機污染物。 本研究以各種溫度(300~900°C)將果殼燒製成生物炭,用於吸附四環黴素溶液,探討活化不同濃度PMS降解效果,得出最佳條件為300°C生物炭添加於0.01mM之PMS。並將表面改質為鐵磁流體,催化PMS具有回收再利用的永續概念,實際投放人工淡水和魚類養殖水體中,提供快速簡易的淨化水質方法。