環境學科

全球性塑膠汙染議題，是現今各國所需面對的首衝問題，這些塑膠微粒除了會對海洋生物造成傷害外，透過許多文獻指出，這也會對環境造成破壞，亦能運用顆粒小的特性，被人體吸收，進入到血液循環系統。因此本研究旨在尋找能夠替代塑膠微粒，且又能自然分解的廢棄物，實驗中選用了花生殼以及蛋殼，其中，花生殼洗面乳達成與含塑膠微粒洗面乳相同效果，能夠完全取代含塑膠微粒的洗面乳；蛋殼洗面乳效果最佳，不過在於人體皮膚上清潔時，卻會有不適感。藉由研究問卷分析，發現大眾對於塑膠微粒具有一定程度的了解，接近五成的人都使用過含塑膠微粒之產品，約七成的人對於花生殼洗面乳有興趣。

本研究開發一種檢測水質之創新技術，利用電化學阻抗分析 (Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS)檢測水樣中微量銅離子。我們將檢測出的阻抗頻譜圖形套入對應的等效電路模型中，可得到溶液與電極表面之電荷轉移電阻 (Rct)，並藉此推估溶液離子的濃度。本實驗研究確知：當銅離子濃度( [Cu2+] )愈低，溶液的Rct值越大，-log[Cu2+]與Rct 呈二次函數且與√(Rct )呈線性關係。溫度越高，溶液的電阻值越小，兩者呈線性關係。我們進一步採用平面 (2-TBA)、長鏈 (11-MUA) 及短鏈 (3-MPA) 三種硫醇分子進行電極表面改質，實驗結果顯示11-MUA與3-MPA硫醇分子皆對銅離子具有高度選擇性，其中11-MUA改質電極的量測極限可達0.0019 mg/L，且靈敏度較佳。本實驗研究量測模組具有優異的離子辨識能力，可實際應用於環境水質中銅離子之檢測。

本研究應用海藻酸鈉和甜菜紅素螯合重金屬能力及海藻酸鈉交聯作用製作海藻酸鈉晶球。並將富含甜菜紅素的火龍果汁稀釋液與海藻酸鈉混合後做成甜菜紅素晶球，比較兩種晶球在不同條件下移除銅金屬離子能力，得知兩者在不同濃度之銅離子溶液中靜置40分鐘反應可達平衡。且由溫度效應、酸鹼效應及濃度效應之實驗結果得知在25℃，pH=5，不論100或1000 ppm Cu2+，皆為甜菜紅素晶球移除率較海藻酸鈉晶球優。不過當高溫、強酸及保存多天的條件下甜菜紅素晶球的移除能力會逐漸下降。另外，比較晶球在25℃，pH=7下，移除1000 ppm不同重金屬離子(Co2+、Ni2+、Cu2+)之能力，得知甜菜紅素晶球的移除率皆優於海藻酸鈉晶球；此外，海藻酸鈉晶球移除能力為Co2+≅Cu2+>Ni2+；而甜菜紅素晶球移除能力為Cu2+>Ni2+ >Co2+。

本研究主要探討人類使用防曬乳進入水體後，對水生生物的影響。我們將防曬乳分為物理性和化學性防曬乳，依據不同濃度加入水體之中，觀察黑殼蝦成長和存活率變化，同時也觀察魚缸水體的改變，藉此初估探討不同種類防曬乳對環境和水生生物的影響。實驗進行一共七週，我們發現化學性防曬乳成分可以誘發綠藻大量生長，而物理性防曬乳可以促使矽藻生長。黑殼蝦在1ppm化學性防曬乳存在的環境中，生長和存活率不受影響，但濃度太高仍然會抑制其生存。物理性防曬乳則不論濃度多少，對黑殼蝦的影響相較於化學性防曬乳都較大。所以我們建議如果要進行水上活動，最好可以是用化學性防曬乳產品，減低對水域生態的危害和影響。

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。

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。

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。

環保剩食電池的成分為剩食、硫酸銅溶液、海藻酸鈉溶液，一般未經處理的剩食易含有油份，容易使電流無法持續，放入盆栽會使植物的毛孔被油脂堵塞導致植物死亡。本組利用磁性化的花生殼粉將存在於剩食中的油份吸附後，再以磁鐵棒去除。如此一來，剩食電池的內部就不會含有油份，吸完油份的磁性花生殼粉亦可以洗淨後重複使用，吸附的油份可另做生質能源使用。剩食電池的電壓及電流不會受到不同種類的剩食影響，剩食電池在接上LED燈泡三星期後，電壓仍有2.0伏特以上、電流下降呈現穩定的0級反應且這樣的電量可以點亮10顆0.02瓦的LED燈泡長達21天，使用完的剩食電池亦可放進盆栽中，做為植物的肥料及養分，充分做到綠色化學原則中的再生、物盡原則。

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。

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。