生活與應用科學科(二)科

在全球面臨極端氣候影響的背景下，提高用水效率和選擇環境友善的土壤添加物已成重要議題。我們進行了一系列實驗，旨在找出具有最佳含水量和保水力的茶菌膜種類，並將其混入原生土壤中，種植空心菜以進行評估。研究結果顯示，在培養了四週的綠茶菌膜細目1.5×2mm的土壤中，保水力表現較佳。與市售的保水劑聚丙烯酸相比，添加了2％的乾燥綠茶菌膜細目的土壤種植空心菜效果更好，同時對土壤健康和環境保護更友善。這項研究結果提供了一種潛在的環境友善的土壤保水解決方案，可幫助果農在全球極端氣候變遷下提高用水效率並減少對化學保水劑的依賴。

本研究以廢棄的蚵殼和回收紙作為研究材料，先將鍛燒後的蚵粉溶於水後，噴灑於手機螢幕與電腦鍵盤，並利用ATP生物冷光儀檢測微生物的殘存量，研究發現10ppm與100ppm濃度的自製蚵粉水在手機與鍵盤皆可達98.14%與96.08%以上的殺菌效果。之後再將自製蚵粉水與市售蚵粉水、自製文蛤粉水、水，在門把上做殺菌效果的比較，結果顯示殺菌效果最佳的是100ppm的自製蚵粉水，可達93.23%以上的殺菌效果。接著利用回收紙製作環保鞋墊，並加入自製蚵粉，用以探討加入自製蚵粉後的鞋墊中是否具有抑菌的效果，結果顯示加入5公克自製蚵粉微生物最佳可達89.5%的殺菌效果。

菇類是真菌界的生物，發育受到各種環境因子的影響，市面上許多人工栽培的「畸形菇」，雖形態變異卻更具價值。我們結合颱風的結構，開發「旋風孵菇器」使栽培標準化，將六種食用菇的基質填裝在不同容器中，以扭蛋菇進行後續測試，並測試出最適發菇溫度；以扭蛋殼半開組控制發菇位置，利用無光和密閉環境使菇類形態變異。我們發現：無光使大多數菇種菇蕾增加，發菇提早，但生長緩慢，且蕈傘變白。通氣程度是菇體畸形的關鍵，應是受CO2濃度的影響，秀珍菇和白雪菇不開傘、藍寶石菇多分枝、玫瑰菇變鹿角狀、柳松菇蕈柄延長，珊瑚菇則是半通風環境下會巨大化；容器形狀不影響形態發育。最後，歸納出多種食用菇盆栽畸形化的栽種方法，供大眾參考。

秋天的柿子令人垂涎欲滴，但如果吃到未處理的柿子，會讓舌頭酸澀麻木。進入國中學習到科學方法與媒體辨識，我們想找出讓牛心柿由澀味變美味的方法，並驗證祖傳及網路流傳的「柿子脫澀」的方法是否為真。由長輩種植牛心柿的經驗，我們設計實驗，探討浸泡液溫度、種類及攪拌與否對牛心柿脫澀的影響，也採用混果、刺傷、沾點蒂頭等變因。脫澀的表現以口感紀錄暨以自製氯化鐵試紙和單寧反應後的顏色變化紀錄。實驗中我們發現：1.常溫下以氣泡水浸泡柿牛心柿脫澀效果最佳；2.混果或刺傷能催熟牛心柿，但無法脫澀，證實網路流傳果實軟熟可減低澀味的說法為偽；3.網路流傳及前人經驗的傳承不一定為真，必須經過科學方法的驗證或改良。

本研究的啟發主要是由於2021年台灣發生嚴重缺水危機，引起我們去探究是否有方法可以讓校園內打掃拖地使用後的拖地汙水得到過濾淨化，以便我們能將拖地使用後的汙水進行回收再利用。 本研究的目的是利用校內可以取得的材料，來製作濾水裝置，且我們的濾水裝置不同於常見的重力濾水方式，而是以纖維材料藉由毛細現象來完成過濾水質的效果，並製作一組簡易水質濁度檢測機來檢驗水質，發現自製濁度機照度數值愈小，水質愈混濁；照度數值愈大，水質愈乾淨。 研究結果發現使用簡易纖維材料對汙水進行過濾或許是可行且低成本的方法，且我們藉由各項實驗的數據發現，不同的濾材設定會對於濾水效果造成不同的影響，並使用我們自製的濁度儀器來確認結果。

本實驗之研究目的在找出馬祖魚丸的最佳口感比例，並結合馬祖在地特色食材創造新滋味。以不同的魚漿種類、不同比例的太白粉和水設計出三組實驗組、每組6種不同配方共12種，找出太白粉及水對於製成馬祖魚丸的影響。本研究使用砝碼加壓法測量其硬度、自彈高度裝置來測量魚丸的彈性，以科學化數據觀察，量化紀錄資料來比較魚丸本體硬度與彈性和品評口感，綜合比較結果，最後以鮸魚為食材所製作的太白粉比例為150公克、水為200公克的鮸魚魚丸為本研究最喜愛的配方。 最後我們選擇大家最喜愛的配比太白粉比例為150公克、水量比例為200公克製作鮸魚酒糟口味的魚丸，受到大家一致肯定，選為最佳馬祖新滋味。

本研究源於改造教室牆壁汙損問題，因而發展出對磁性漆產品的性質與應用技術探究，並進一步運用廢棄暖暖包粉末的磁感性進行環保自製技術與效能探究。研究中以自製塗漆裝置和磁吸力測試裝置來瞭解磁性漆效能。 結果發現：磁性漆不具磁性，而是運用其磁感性和磁鐵產生磁吸效果，成份極可能是400系列不鏽鋼，並以塗在粗糙材質有較佳附著性也可透過增加塗漆厚度、選用磁極面積大的磁鐵來增加磁吸力。用畢後的暖暖包鏽粉內仍包覆具磁感性的鐵，且磁感性隨時間漸減，若用磁漆粉三倍的暖包粉量混合乳膠漆，磁吸效果和市售磁性漆相近。最後，根據研究啟發實際改造教室牆壁和製作益智桌遊，創造嶄新的教室學習空間，並發現其作為磁力線觀察教具的優勢。

台灣缺水，家庭廢水也因含有清潔劑會造成環境污染，促使我們思考如何用簡單的方式來處理家庭廢水，讓廢水變乾淨，循環再利用。 本組查詢歷屆作品和文獻，發現有人利用泡沫分離法去除污水中的重金屬，但需添加其他物質來處理，而市售廢水處理產品多採過濾沉澱方式，不僅設備昂貴，也需不斷換耗材。後來我們觀察家庭廢水多含有清潔劑，其本身就有起泡特性，又看到魚缸的蛋白分離器結構可淨化水質，我們就進一步延伸自製出不用添加物質即可使用的泡沫分離器，延續去年北市科展作品，今年我們將裝置實際用來處理家庭廢水，實驗證明廢水變乾淨了，每秒最大處理流量約96 毫升，我們並自製腳踏式抽水泵，將處理後的再生水抽到馬桶水箱供沖水使用。

如何以最少的碳排放量，讓燜熱的室內空間迅速降溫？本研究結合熱傳理論及節能建築理念，設計以冷水循環來降低室溫的節能系統，並以空間比例1/6的模擬屋進行降溫實驗。從實驗結果發現：冷卻水管接觸面積越大、彎折越少流速越快，降溫效果越好，其中以回字型排列中央出水的冷卻水管，30分鐘內可將內部溫度降低8.5°C。同管徑的銅管與矽膠管降溫效果，因冷卻水溫高低而改變，低溫時銅管效果較佳。三種循環水桶冷卻方式中，採用冰磚冷卻即可保持冷卻水處於低溫狀態，達到良好的降溫效果，可整合綠能或河水、地下儲水系統等低碳排自然資源，進行冷卻水的降溫及更換，降低冰磚的使用量，以減少系統電能消耗，達到節能減碳的目的。

臺灣在2021年受到缺水與疫情的影響，本團隊以DFC學習法來釐清相關問題，將「防疫勤洗手產生的肥皂水經處理後，供植物灌溉使用」作為研究構想。根據國小課程「水污染與防治」、參訪污水處理廠和相關文獻，得知「活性污泥法」常應用於處理生活污水。故決定以活性污泥法的原理自製處理器來處理肥皂水，本研究的前導實驗在培養污泥及篩選試驗用肥皂水，而主題實驗的變因有肥皂水濃度、肥皂水添加活性污泥混合液的比例及曝氣時間，經研究得知合適的處理條件為肥皂水濃度 2.5 %(含)以下，肥皂水與活性污泥混合液的比例為1:30 ~ 1:10 ，且曝氣至少1 h，經綠豆發芽驗證得知再生水優於自來水。期望透過本研究的自製肥皂水處理器為防疫與水循環永續盡份心力。