環境學科

穿針凝水—利用針尖除溼集水

本研究藉由仿生沐霧甲蟲,利用物理方法設計針尖除濕器,探討不同種類針尖、不同針尖長度與其除濕能力的關係,並將設計的除濕器與市售除濕劑的比較。研究結果發現當在相對濕度為99.9%時,使用針灸針當作針尖,除濕能力可比市售水玻璃優良,且將針灸針的針尖噴上防水噴霧後,其除濕能力更是可媲美市售除濕劑「克潮靈」。而在測試相對濕度90%時,發現將除濕器通電可大幅提升除濕能力。又「克潮靈」所收集到的水為弱鹼性,若倒進土壤易造成傷害;水玻璃則在還原使用時需大量耗能,但本除濕器克服兩者缺點,使除濕過程不需大量耗能且收集到的水可重複使用,非常符合環保的需要。

以自製光譜儀進行優養化程度評估之探討

本研究利用優養化評估方法─卡爾森指標,以測量總磷、葉綠素、透明度之值評估校園內四個不同水體的優養化程度,並輔以氨氮及溶氧度(DO)進行判斷,並嘗試使用自製光譜儀對水樣進行吸收度之觀察,未能找出其吸收度與卡爾森指標之顯著關係。

千金難買藻紙道-絲藻再生紙的製作與性質分析探討

本研究的主題是絲藻(Rhizoclonium sp.)再生紙的製作。因製紙原料取材自樹木,導致資源消耗及環境破壞,同時台灣魚塭中的絲藻也對環境及人類生活有許多負面影響,因此以環境保護為目的,我們設計了一系列實驗,以不同組成比例(25%、50%、75%,0%為對照組)與組成材質間的不同攪碎時間(藻漿15秒、30秒、45秒,紙漿30秒、60秒、90秒)為操縱變因,來比較成品於吸水性、吸油性、及可抗張力間的性質差異。最後歸納出低藻含量的再生紙適合作書寫用途,而高含藻量的再生紙具極佳的抗吸水性及抗吸油性,可發展成市面上的包裝紙袋。未來希望能進行更加詳盡的性質測試,嘗試增加紙張的強度,並深入探討其實際應用性。

探討植物葉片的清潔功效與環境友善效益

本研究想藉由探討野外常見多毛植物葉片:大花咸豐草、構樹與血桐,是否具有去除食用油汙之功效,期望能找到對環境更友善的清潔方式。透過多套自創物理裝置與常見化學檢測的試驗,我們發現受測植材普遍對於油汙的物理性吸附效力與速率都比一般清潔用品還要更好,且葉毛越長越密的植材、物理性除油力越強;所檢測的植材中也都具備乳化油汙的化學性除油功效,雖然乳化力不若清潔劑佳,但在環境影響評估實驗中,植材清潔後所產生的汙水對指標生物『水蚤』的生存影響性遠小於清潔劑或茶籽粉所造成的傷害。這顯示野外隨手可得的多毛植物葉片,不僅能達到有意義的去油汙功效,對於環境的友善程度亦有較佳的效益。

廢棄物大改造-環保創新多功能攜帶式空調

本研究的產品目標為輕巧攜帶方便,計可用於室內小坪數的房間,和室外露營場所,直立式設備配合台灣窗戶形狀,並透過配重均勻設計可安裝於窗戶或者直接放置於地面,而目前國人露營風氣盛行,但全球暖化的影響,在郊區的露營區夜晚的舒適度。研究成果經過性能測試,可以有效將四人帳在環境溫度控制在30℃下有效降溫至人體舒適溫度22℃,並且在環境溫度控制在19℃下,可將帳棚內溫度保持在28℃。証明此設備是可以做冷、暖氣器使用。

吹的涼涼、省的多多

由於近年來,氣候的變化變非常不穩定且極端化,為了能研究出兼具節能與環保的降溫設備,此研究整合了冷凍空調原理、電子學實習、3D列印機與網路上的相關資訊,利用蒸發冷卻特性當作水冷式風扇的基礎,僅須消耗風扇的功率(約5~6瓦)即可達到降低溫度的效果。

砷汙染終結者:中藥砷汙染的生物感測器與螯合器

背景:政府以ICP-MS檢驗海關抽樣中藥材的砷汙染,耗資費時,民眾沒有工具可以預防砷中毒。目的:開發解決砷汙染的快篩和過濾工具。方法: 利用合成生物學技術,將E. coli開發為: (1)產生螢光蛋白的GFP砷汙染感測器、(2)產生肉眼可見藍色沉澱的LacZ’砷汙染感測器、(3)產生金屬硫蛋白(fMT metallothionein)的fMT砷螯合器。對E. coli進行功能測試實驗和系統生物等量性分析,並設計具生物安全性的快篩裝置。結果: GFP和LacZ’砷汙染感測器能在5和15小時內偵測As(V),前者能偵測岩精含砷,兩種感測器對鉛與銅離子沒有反應,具專一性。ICP-MS測量出fMT砷螯合器在As(V)溶液五小時後的砷螯合量。快篩裝置用的洛神花有抑菌功能。結論:生物感測器可作為砷汙染的快篩器,生物螯合器可發展成過濾器。

以衣藻探討DEET對環境初級生產者的影響

環境中有許多「新興汙染物」,防蚊液的有效成分DEET便是其中一種。過去對DEET的研究,以動物與人類細胞為主,較少關注藻類。藻類是水域的初級生產者,是消費者的食物來源,對環境來說相當重要。本研究以模式生物衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)進行實驗,探討DEET對環境初級生產者的影響效應。結果發現:1. 加入最高濃度768mg/L的 DEET,至多3小時,細胞就會增加ROS。2.加入DEET後,至多5小時,細胞鞭毛會變短甚至消失,以至於影響細胞的行動力。3. DEET濃度192mg/L以上,衣藻細胞72小時的急毒反應會出現明顯的生長抑制狀況。本研究同時也比較細胞壁的有無與DEET影響的關係,發現細胞壁有利於提高衣藻對於DEET的耐受度。一般文獻對細胞壁與汙染物毒性之間關係的探討較少,這是本實驗的重要研究成果。

追風逐電-無扇葉型風力發電機

鑒於人類用電的需求,能源枯竭,人類急尋解決方式,再生能源成為風潮,環保發電方式推陳出新,如何利用再生能源是現今重要的課題。 實驗利用卡門渦街,使中柱振動帶動磁鐵而發電。和有扇葉風力發電機相比,有噪音小,體積小,製作成本和方法容易等優點。 為增加發電量,須讓振動物有更大的振幅及頻率,需利用「共振」的現象加強振幅,振動裝置運用中柱的彈性來產生擺動,藉由改變各種變因尋求最大的發電效益。 實驗中,找出了感應電動勢會正比於振幅的1.5次方、頻率的2次方。且發現以截面距為9cm、自然振動頻率為2.1Hz,放置於軟風(0.4~1.1m/s)下,會有較佳之發電效能。未來期望做出即使自然條件變化也可做出調整的無扇葉型流體振盪發電機。

水也來硬的?—『軟硬水』大比拼

水是人生存的必須物,然而不同的水質硬度卻影響著生活中的很多事,既然要喝要用,我們藉由這次研究好好一窺究竟。 水硬度的檢測方式很多,一般實驗室裡常用EDTA滴定法,優點較為精確,但日常生活中不易取得,且配藥過程較為繁複。我們發現導電度計、TDS是在電子儀器材料行常出現的簡易檢測儀器,甚至小米公司也研發簡易攜帶型TDS計,便宜易取得。另外,水族業常用的GH硬水檢測,微量的滴劑即可快速檢測。 本文分為三大主軸方向,先利用標準濃度硬水觀察導電度、TDS、GH的趨勢,接著探討硬水與清潔劑的關係與油的乳化現象。最後再探討其他應用,泡咖啡濃度是否有影響,同時考量鈣鹽、鎂鹽的不同,來尋找出一個合適的用水質硬度。