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第65屆--民國114年

微粒瀰漫,誰「霾」弄潮州?─高屏地區PM2.5時空變遷與擴散機制探討

本研究透過整合環境部空品測站與智慧城鄉微型感測器的資料,輔以Python及R語言進行大數據整理與統計分析,並搭配QGIS空間分析工具,深入研究高屏地區冬季空氣品質惡劣的原因,並剖析2025年三場空汙事件的時空變化與擴散機制。結果顯示,高屏地區近年整體汙染雖有改善,但仍存在著區域差異與季節差異。冬季時,受東北季風與地形影響水平擴散不佳,再加上低混合層與逆溫現象導致垂直對流缺乏,汙染物容易滯留。分析發現,高屏地區測站的溫度、降雨日數與PM2.5有著高度負相關。本文透過感測器資料的逐時空間分布圖,搭配風向與地形影響,說明汙染物如何透過環境風場與海陸風的傳輸機制累積於高屏地區下風處且難以擴散,導致「潮州延遲」效應的發生。

棋盤中放入最多骨牌數及方法數探討

本研究改編自2015 EGMO P2,探討在𝑛×𝑚的棋盤中放入最多的1×𝑡或𝑡×1的骨牌,並使得每一個𝑡×𝑡還有空間再放入一個骨牌的方法數。原本題目是𝑡=2,𝑛=𝑚為偶數的情況。於是我先從𝑡=2開始研究,推導出(1)𝑛,𝑚皆為偶數、(2)𝑛,𝑚一奇一偶、(3) 𝑛,𝑚皆為奇數的答案。接著再推廣到(4)任意的𝑡且𝑡∣𝑛=𝑚的結果。最後再討論(5)𝑛,𝑚分別為𝑡的倍數、模𝑡餘1的數,或其他 數等不同可能性得出的不同答案。

「菊」躬盡「萃」

本研究以萃取具多酚結構的天然植物(薑黃、芭樂葉、蝶豆花、金針花、臺灣杭菊1號花)為主題,透過自製 UVA和UVB的檢測裝置,探討不同變因下各萃取液的抗UV成效,結果顯示「杭菊花萃取液」具有最佳成效。 進一步比較杭菊1號花(白雪)和杭菊2號花(黃金菊)不同部位萃取液的抗UV成效差異,研究發現杭菊1號花瓣萃取液最具抗UV功效。因此將杭菊1號花瓣濃縮萃取液依適當比例調製成不同配方的「天然菊萃防曬乳」,並與「市售防曬乳」進行比較實驗,結果顯示自製防曬乳配方9對日光的UV遮蔽率可達98.0%,確實媲美甚至優於市售防曬乳的實際功效。

「炭」為觀止、生生不息-有毒玉珊瑚製成生物炭對促進小麥草生長影響之研究

馬祖北竿鄉大坵島上的外來種植物-玉珊瑚(Solanum pseudocapsicum L.)在近年來大舉侵佔原生植物的棲地。玉珊瑚屬於茄科的觀賞植物,但含有辣茄鹼(一種毒素),人類誤食會導致嘔吐和腸胃炎,梅花鹿(Cervus nippon)亦不會食用。因為在島上沒有天敵,近幾年快速蔓延,取代了原生植物的棲地,造成在島上以原生植物為食的梅花鹿漸漸無法找到足夠的食物,面臨餓死的困境。 本研究拔除有毒玉珊瑚製作成生物炭,以不同土壤組成及生物炭的比例種植小麥草(Triticum aestivum),觀察生物炭對小麥草種子發芽率及生長高度是否具有幫助。研究結果顯示,土壤組成使用純培養土來種植,對小麥草的發芽率及生長高度最有幫助;而生物炭與培養土的比例以1:30為最佳,可提高小麥草發芽率約28%、生長高度約19%。

蝦殼與樹葡萄萃取物複合薄膜之特性探討

本研究的目的為使用回收處理後的農業廢棄物製成薄膜,並且以取代含塑化劑、需非常大量時間才能被環境分解的塑膠保鮮膜為目標。本實驗以蝦殼中的幾丁聚醣為原料,並在其摻入不同重量百分濃度的樹葡萄皮萃取液,製備薄膜後進一步對樣品進行特性的檢測。 我們採用ISO 22196方法測試薄膜的抗菌活性;DPPH自由基清除活性測試薄膜抗氧化能力,以及將其放入土壤進行降解能力的測試。實驗結果發現含20%萃取液之薄膜在各項特性測試中表現皆最佳,除卻顏色較深可能無法達到美觀需求外,其能達到的保鮮效果具有最大的潛力。

一天當兩天用—探討縮短光週期對景天酸代謝(CAM)植物之影響

本研究探討縮短光週期是否影響CAM植物的酸週期變化與氣孔狀態,及其對植物生長的影響。挑選常見的絕對CAM植物落地生根、蝴蝶蘭與仙人掌進行實驗。在自製生長箱中,利用Arduino搭配適當元件,設計程式控制光照週期與風扇調節溫度。實驗共分四種光週期,光照(L):黑暗(D)分別為3L:3D、6L:6D、3L:9D與12L:12D(單位:小時)。結果發現葉片汁液可滴定酸濃度與氣孔開閉大致上隨光週期變化,但不同植物的最佳生長光週期不同。顯示縮短光週期對不同CAM植物的影響不盡相同。其中蝴蝶蘭在光週期6L:6D的生長速度優於對照組自然界中光週期12L:12D。而光週期3L:9D蝴蝶蘭24小時獲得總能量只有別組的一半,但葉片長度增加量超過其他組的一半,推測能量利用效率較佳。

複合槲皮素奈米顆粒提升難溶性化合物之抗氧化能力

槲皮素(Quercetin)為天然黃酮類(多酚類),具有抗氧化、抗發炎、增强免疫力等功效。但因其水溶性很低,不易讓人體有效吸收,常需吃過量試劑,有浪費情形。本研究利用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、羥丙基-β-環糊精(HPBCD)與槲皮素進行複合,提供奈米製程化並增進其溶解度。在增加PVP K30比例下,複合試劑粒徑可從1200nm降至約30-40nm,形成奈米粒子。與原槲皮素抗氧力比較,複合試劑可提昇40-50倍以上。最後,複合試劑在發泡顆粒劑型可以在30秒內溶出90%以上的成份。以上實驗,說明本實驗能有效增加其溶解效能與奈米化,有效提升槲皮素從原先難溶、難吸收的情形,變為可讓人體快速吸收的粒形。

「無印良品」—雷射影印機逸散之懸浮微粒時序特徵與改善方法

雷射影印機運作時,可能會釋放細懸浮微粒與臭氧,成為人體呼吸道健康的一大隱憂。本研究將探討雷射影印機的懸浮微粒與臭氧逸散特性,測量其排放的時序特徵,企圖減少影印機排放之汙染物。我們在一密閉壓克力箱中設置家用雷射影印機並在其影印過程中透過儀器量測其汙染物的數值變化,並在過程中排解干擾數值結果的環境變因(如:水氣)。亦透過數值模擬分析懸浮微粒的擴散情形,以提供改善建議。依據研究結果,本研究確立了懸浮微粒與臭氧在影印過程中的逸散,而加裝濾網後能使汙染的情形得到改善。電腦模擬結果則顯示,影印機的設置應距離呼吸道至少0.3公尺以上,則可有效降低人體吸入PM2.5之風險。

樂不思「眠」–探討睡前娛樂對睡眠、學習和社交的影響

本研究探討因娛樂導致的睡眠延遲,對學習記憶、社交傾向及任務執行的影響。首先以線上問卷調查國小中高年級及國中學生,了解睡前娛樂項目與頻率,以及自我評估對睡眠、學習與社交的影響。接著規劃小鼠睡眠干擾實驗,分為正常睡眠、環境探索、飲食吸引與藍光刺激四組,並透過水迷宮、Y迷宮、物體辨識、社交偏好及築巢任務,觀察其學習與社交行為。問卷結果顯示,逾五成學生認為睡前娛樂不會影響睡眠、學習或社交能力,但小鼠實驗結果顯示,受到睡眠干擾的組別在成長、睡眠、學習記憶、社交傾向與任務表現皆顯著下降,尤以藍光組最為明顯。本研究證明,睡前娛樂會對小鼠學習與社交產生負面影響,並為探討青少年睡眠與認知問題提供重要實驗基礎。

雙轉子反向相對運動對感應電動勢影響之研究

本研究針對傳統單轉子發電機效能不彰能量嚴重耗損,提出創新雙轉子技術以提升發電效率降低能源浪費。核心設計為雙轉子反向旋轉結構,透過相對運動提升角速度與磁場變化,增強感應電動勢生成。透過對比實驗,證實雙轉子結構較單轉子提升1.4倍感應電動勢,參考Weber Fechner Low建立對數數學模型,描述電動勢與旋轉參數之非線性關係。 同步研發雙轉子架構展現穩定性與模組化彈性擴充,具備取代傳統發電機潛力,適用於分散式發電與再生能源領域,展現高效、緊湊且具實用價值之創新應用電力生成技術方案。