全國中小學科展

第60屆--民國109年

處處「霾」伏-探討模擬 PM2.5擴散 及改善之研究

本研究為探討霾害問題,以墨汁及色素擴散實驗模擬PM2.5污染擴散,自製PM2.5擴散觀察裝置,觀察擴散過程,污染物受障礙物阻擋,汙染物沿物體擴散,漸擴至整個空間,使污染物難以擴散。改善策略如下: 1.奈米光觸媒塗在建材,使PM2.5有機物被光觸媒分解為CO2及H2O的產生;經奈米光觸媒處理,使空間PM2.5濃度下降趨勢高於對照組(至AQI普通級別時間:70,000秒21,000秒)。 2.康達效應可將污染物疏導,解決大氣擴散不佳及建築物阻擋狀況。發現煙霧會沿半圓形管疏散,作為擴散裝置,發現裝置可更快降低空間PM2.5濃度(至AQI普通級別時間:70,000秒35,000秒)。 結合上述改善策略,使PM2.5濃度降至AQI普通級從70,000秒8,000秒,運用奈米光觸媒及搭配建物結合康達效應之設計,可達低空污生活環境。

泥岩坡地地貌與滲水衝頂現象之探討

本研究針對台南草山、牛埔與高雄田寮等三處月世界,透過野外調查與空拍露頭,分析南部月世界地形的特性。實驗發現有日曬作用的剝蝕率是無日曬的三倍,也發現了酸液會對泥岩產生極嚴重的剝蝕作用,推測如果繼續空氣汙染,所產生的酸雨會加速對泥岩特殊地貌的破壞。 實驗以千分表與電子顯微鏡可觀察到滲水衝頂的現象,也推想高速公路-中寮隧道北口外的路面災害,是跟泥岩滲水衝頂現象有關,該區域因斷層的推擠使泥岩區產生的裂縫,與夾層砂岩間的縫隙,都是提供了極佳的滲水路徑,也發現震動是會加速泥岩的滲水速率,因此高速公路每天大量車輛經過所產生的震動與該區域的裂縫,都會加速泥岩滲水衝頂的產生,這也是該區域災害的形成原因之一。

2018年帕盧海嘯的模擬與探討

本研究利用4.8m長水槽及校園內池塘,製造擾動找出波浪堆高的因素,由模擬的過程,探討2018年9月28日印尼強震引起帕盧(Palu)海嘯的原因。我們各種方法在水面製造擾動;用錄影、超音波感測器觀測;用Tracker分析水波傳遞影像、EXCEL將數據作傅立葉頻譜分析,實驗結果和我們查閱的文獻資料綜合判斷,得到Palu海嘯主要來自以下因素: 一、Palu海灣連接的河谷地形為低角度的緩坡,所以波浪易堆高。 二、塊體崩塌只影響局部的地點,不是Palu海嘯的主因。 三、和海灣走向平行的擾動方向,能引起更大的水位變化,所以造成這次海嘯的主要斷層最可能是和Palu海灣走向平行的南北向斷層。 四、頻繁餘震和水波形成耦合共振效應、海灣邊界效應形成多個反射波干涉,都是造成Palu海嘯的原因。

大屯火山區魔法帽-巫帽蓑蛾(Striglocyrbasia meguae) 筒巢之研究

我們發現大屯火山區有一種避債蛾的筒巢貌似一頂巫帽,經由特徵辨識確認為巫帽蓑蛾(Striglocyrbasia meguae)。除了調查牠的生態環境,並實驗了筒巢的三層結構,完整紀錄一年的生活史,筒巢表面積與重量相關、頭部角度與移動有關,以及針對筒巢保暖、疏水測試實驗、研究圓錐形的優勢。發現筒巢的圓錐形、保暖性、疏水性、絲的韌性比蜘蛛絲測試數據好,這些與生態契合的生物材料,展現牠面對特殊環境的生命力。因國內目前沒有相關的論文和期刊發表,更顯示本研究的重要性,尤其,本研究突破以往的生物科學,跨科、跨領域的運用,最後,仿作筒巢三層結構與圓錐形的亮點,期待未來能應用在防護性和保暖性的材料上。

兩正n邊形所圍2n邊形交錯邊的m次方和

本文主要探討兩全等正n邊形之n個邊所在直線所圍2n邊形之交錯邊的m次方和關係,參考資料[1]中的原始問題為:『平面上△ABC與△A1B1C1為兩個全等正三角形,且AB與C1A1、AB與A1B1、BC與A1B1、BC與B1C1、CA與B1C1、CA與C1A1分別相交於P、Q、R、S、T、U等六點,又六邊形PQRSTU未落在兩正三角形外部時,則PQ2+RS2+TU2=QR2+ST2+UP2。』我們發現兩組線段的一次方和亦相等,接著推廣到正方形與正五邊形。我們也考慮正n邊形的兩組線段的一次方和與二次方和,並發現如下的規則:『當0≦m≦n-1時,兩組線段的m次方和亦相等;而當m≧n時,雖然兩組線段的m次方和不再維持恆等,但在滿足特定的條件下,還是有機會相等的。』

不同物種間植株感病的表現與變化

為了瞭解植物被胡瓜嵌紋病毒(CMV)及蕪菁嵌紋病毒(TuMV-GR)感染後,不同物種間植株的表現與變化。本研究分別觀察圓葉菸草及阿拉伯芥的病徵、TuMV-GR病毒之擴散情形並以ELISA技術檢驗植株內病毒含量。結果顯示受感染的圓葉菸草及阿拉伯芥呈現黃化、矮化、捲曲等病徵,另外,藉由含有綠色螢光蛋白(GFP)之TuMV-GR病毒所感染的圓葉菸草及阿拉伯芥中得知病毒皆由葉脈往葉緣擴散。我們也以ELISA驗證了轉入病毒特定基因片段的轉基因阿拉伯芥植株(TuP1、TuHC、R12-2、FA-1轉基因植物) 並不會產生抗病機制,數值上反而呈現感病性提升的跡象,故推論轉植片段使植物感病性提升。

珊珊來池~潮池珊瑚復育與觀測研究

我們選定兩處徒步可到的潮池進行研究,各放入兩個復育磚(垂直、平行海岸各一),從108年10月至109年4月,不定期到潮池觀察,再進行潮池A(面積較大、離海蝕平台邊緣距離較遠)、B(面積較小、離海蝕平台邊緣距離較近)的數據分析。 得到以下結論: 一、潮池可做為珊瑚復育的場域。 二、潮池A在珊瑚存活率、成長體積皆優於潮池B。 三、投放方向平行海岸的復育磚,珊瑚存活率優於垂直海岸;珊瑚成長體積則為垂直海岸優於平行海岸。 四、珊瑚株離水面距離與珊瑚存活率的關係探討,下排(復育磚底層)和中排在珊瑚存活率優於上排;成長體積指標部份,中排優於下排,下排略優於上排。 五、利用Coral watch監測珊瑚健康度,發現愈健康的珊瑚,體積成長愈快。

腎結石的離子化合物們

本研究主要研究人類尿液中,腎結石中的奈米細菌(nanobacteria)是礦物結晶或細菌成長作用,使用自製分光光度計,以OD值的差異劃分,結果顯示奈米細菌呈現礦物結晶特徵,成分分析亦證為磷酸鈣。之後研發腎結石抑制劑時,使用自製人工尿液,以磷酸鈣Ca3(PO4)2、草酸鈣CaC2O4和尿酸(C5H4N4O3)為主體,分別測試維他命C、(•OH)、模擬管壁發炎、模擬尿液pH值變化,並觀察其結晶型態變化,結果發現模擬管壁發炎OD值最高1.4,尿液pH值5時OD值 1.3次之。推斷腎結石主因與管壁發炎最密切,其次是pH值變化,偏酸與過鹼皆易產生結晶。最後以自製的結石抑制劑比較傳統C6H5K3O7(檸檬酸鉀) 抑制劑,本研究抑制劑OD值呈現較佳抑制效果。

如「藿」至寶−探討藿香薊萃取液之應用

本研究旨在於探討菊科植物紫花藿香薊(Ageratum houstonianum)、白花藿香薊(Ageratum conyzides)及貓腥草(Praxelis clematidea)對於抑菌效果、果蠅趨避、渦蟲斷片再生之影響。研究結果指出:(1) 抑菌的部分,平板塗盤與紙錠擴散法抑菌效果最好的萃取液為三種植株之酒萃;菌液懸浮抑菌效果則為紫、白藿香薊之水萃最佳。(2) 果蠅趨避實驗中,貓腥草的萜類化合物有趨避果蠅之功效,且以乾餾法效果最佳;而紫花藿香薊沸水萃萃取液可用來吸引果蠅。(3) 在組織再生的實驗中,紫花藿香薊水萃有抑制渦蟲斷片生長的現象。所有萃取液中僅有紫、白藿香薊沸水萃與白花藿香薊乾餾萃取液高於控制組之斷片生長長度。

「溫」「食」效應—溫度和食物對紅姬緣椿象發育期的生活史特性之影響

本研究探討不同的環境溫度、不同階段的臺灣欒樹種子和倒地鈴種子對紅姬緣椿象發育期的生活史特性之影響。我們發現,環境溫度的高低和種子的成熟度會影響紅姬緣椿象的各齡期的發育時間、發育數量、存活率和椿象壽命:在接近25度的室溫條件下,紅姬緣椿象的存活率和發育齡期的完整性較佳,相對的,環境溫度過低或過高,會影響椿象的存活率和發育齡期的完整性都會明顯降低;我們更發現,臺灣欒樹種子是紅姬緣椿象的主要寄主食物,所以不管以哪一種型態的臺灣欒樹種子飼養的椿象,發育狀態都比非主要寄主植物倒地鈴種子飼養來得更為完整,且發育狀態以臺灣欒樹未成熟種子餵食的椿象優於餵食已成熟種子的椿象。