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第65屆--民國114年

潮間貝包客--淡水河口棲地特性對貝類分布的影響

本研究探討社子島頭至漁人碼頭貝類分布與棲地類型、距河口遠近、水質、土壤特性、土壤重金屬、季節的相關性。研究結果,貝類主要棲地 4類:礫石、泥沙、軟泥、水筆仔林潮間帶,共發現60種貝類。影響貝類分布因素依序為:多元地形、適合土質、水體情況、環境穩定性、棲地面積、潮線長度、季節等。水質檢測與貝類生物指標:水質汙染程度越上游越嚴重。土壤重金屬檢測:越上游汙染程度越嚴重,比對2023年研究濃度 無升高。重金屬含量:紅樹蜆體內與水樣比較,鉛為33倍、汞為100倍、鎘為33倍,重金屬會在貝類體內累積。秋、春季貝類種類與數量略多於冬季。棲地惡化時,貝類會消失或 利用貝卵遷移到適合棲地環境生長,因此可作水質、環境生物指標。

鋁鎂生物炭的材料轉化與應用:從離子吸附到光催化降解的水體淨化策略

本研究自製鋁鎂改質生物炭,應用於吸附三種常見水污染物:磷酸根、亞甲藍與阿特拉津。透過鋁與鎂的共沉澱反應,在生物炭表面生成具正電層的層狀雙氫氧化物(LDHs),有效提升吸附能力。實驗結果顯示,鋁鎂生物炭對磷酸根、亞甲藍與阿特拉津皆展現優異的吸附能力,在180分鐘內的去除率分別達94.8%、89.3%、94.1%,動力學分析皆較符合擬二階模型,顯示吸附以化學作用為主,其中阿特拉津亦符合Langmuir等溫線,推測為單層吸附。我們進一步將二氧化鈦負載於材料上進行光催化測試,在紫外光照下亞甲藍去除率提升逾50%。本研究自製的鋁鎂生物炭對多種污染物皆具高效去除能力,更結合TiO₂對汙染物進行分解。展現出吸附與光催化雙效潛力,具水體淨化的應用前景。

熱島抬升了嗎?-臺灣都市熱島效應的長期變化趨勢

本研究目的在發展簡易快速的熱島效應強度估算方法,利用氣象署地面測站的網格化資料,排除高度對氣溫的影響後,找出都市範圍中的最高、最低溫數值,分析臺北、臺中、臺南及高雄四座城市的長期熱島效應強度變化趨勢。 我們發現各城市熱島效應變化趨勢有不同特徵。臺北及臺中的熱島效應強度在63年間有增加趨勢,但臺南及高雄未見增強,這可能與人口數及都市發展相關;臺中熱島效應強度具有最明顯的季節變化,這與季風和地形相關。臺中火力發電廠及臺南科學工業園區的運轉與建設皆造成當地區域氣溫上升,導致最高溫位置的改變。 本研究提供臺灣四個直轄市的熱島效應長期變遷資料,也為未來面對城市氣候的調適策略提供科學依據。

生菜變色的秘密

蔬果收成後褐變主要由多酚氧化酶(PPO)催化酚類化合物,氧化產生醌,伴隨非酶促反應,聚合成深色色素。本研究主要探討台灣福山萵苣變色的原因及其緩解。首先,本研究觀察到莖和葉柄中的維管束最容易變色。接著,證實了鹼性環境會抑制PPO的活性,而抗氧化劑維生素C和還原型谷胱甘肽可以抑制褐變。研究進一步改良粗萃取的步驟,並以兒茶酚作為反應物,測量產物鄰苯醌的吸光質,量化PPO的活性。此外,也發現變色的細胞並不一定為死亡的細胞,死亡的細胞也不一定會變色。最後,配合組織切片,確認變色細胞較多的是木質部,而死亡細胞較多的是韌皮部。綜上所述,本研究證實萵苣變色的部位PPO活性較高,且可以利用抗氧化劑抑制變色。

熱與磁的雙重試煉:探討不同鐵磁流體的導熱效果

本探究從遊戲電影與日常生活中得到許多的啟發。最主要在探討製作出導熱與散熱效果最好的鐵磁流體,我分別應用不同的材料做出差異。首先找出最適合的鐵粉來製作,做出第一代鐵磁流體,再調整比例,接者挑選基載液體,再嘗試放入表面活性劑,最後是洗潔鐵磁流體的液體。經實驗發現以鐵粉為四氧化三鐵,表面活性劑為大豆卵磷脂,基載液體為煤油,以及洗潔鐵磁流體的液體為酒精所做的流動效果為最佳。我自製了一台簡易測量裝置,以此更加便利於測量鐵磁流體的最高長度和影響鐵磁流體的最高距離。而後為確認最終各項鐵磁流體的傳導效果,我製作了簡便小裝置計算冰塊融化的時間,以此分辨出最佳的鐵磁流體。最後的成果也證明出了鐵磁流體獨特的性質。

微觀漩渦之力—截油槽中油滴運動軌跡分析

本研究探討油滴在截油槽中之微觀運動行為與流場結構之關聯性。透過模擬截油槽模型,設計不同槽數與隔板長度變化條件,並以油溶性染劑染色油滴,結合 Tracker軟體進行追蹤分析,觀察油滴運動軌跡與滯留時間。研究同時比較不同進水速度對油滴行為的影響,並進行皂化反應秤重分析,以量化截油效果。實驗結果: 一、多槽設計可提供更多擾動與攔截區域,有助提升截油效率; 二、快速進水容易產生漩渦,延長油滴滯留; 三、Tracker能有效捕捉油滴微觀運動,佐證槽體設計與流速改變對油滴分布之影響; 四、皂化產物重量亦能與流場結構形成對應關聯。 綜合而言,隔板設計與進水條件明顯影響截油效率,本成果可作為截油槽優化設計,並呼應SDGs永續水資源目標。

海邊玩沙-沙球製作研究

「沙球」是盛行於沙灘上的遊戲,某些地區也創造出不同的遊戲方法-例如:比賽沙球滾動距離、沙球對撞比賽......等,但所有沙灘都能玩這些遊戲嗎?又要怎麼做才會玩得好呢? 根據我們的實驗結果,利用篩網篩出較細的沙粒(粒徑<0.08mm),並將沙水比控制在200:35~200:45之間,能做出較堅固的沙球,含水量少(200:35)沙球較硬、滾動較快,含水量多(200:45)沙球偏軟、滾動較慢,同時也較耐撞擊,此外球體較大的沙球也較耐撞 。

真實量子運算中的錯誤與修復:Qiskit 的噪聲模型與錯誤更正實驗

本研究旨在探討量子計算中由噪聲引發的兩種主要錯誤:位元翻轉錯誤(Bit-flip Error)與相位翻轉錯誤(Phase-flip Error)。我們首先利用 IBM Quantum 平台,透過即時模擬與圖像化操作,建構了一套重複更正碼系統,展示量子糾纏在錯誤校正中的應用。然而,當我們將錯誤更正碼送至真實的量子電腦運算時,發現額外的噪聲干擾使得錯誤更正碼的效率受到影響。因此,我們參考了 IBM 官方網站的資料,並結合在真實量子電腦上獲得的結果,使用 Google Colab 打造了一個最接近真實情況的噪聲模型,利用錯誤參數量化、分析真實量子電腦的出錯情形。

「硫」金鑠石—溫度與界面活性劑對反應速率定律式的影響

在本研究中,我們改變沉澱反應中鹽酸與硫代硫酸鈉濃度,測量在不同溫度或有無界面活性劑條件下,硫析出所造成濁度隨時間的變化。通過多次測量濁度與時間數據,我們推導出濃度、溫度、界面活性劑,如何影響反應速率定律式。 我們將儀器測得隨時間變化的濁度,也就是硫粒子的生成轉換為速率,再依據反應速率與初始濃度間關係,得到反應速率定律式中的各項數值及阿瑞尼斯方程式中的活化能E_a與常數A。最後我們利用分光光度計得出與濁度計相同的級數,並以粒徑分析儀確認與活化能變化數值相符。

香菸、檳榔對鼠婦趨避行為的影響

本研究以多霜蠟鼠婦為對象,探討香菸與檳榔對其趨避行為的影響,以了解隨地丟棄的菸灰、菸蒂、檳榔汁及檳榔渣是否會改變土壤中微小清除者的行為。研究結果顯示,香菸中的菸草、菸灰及濾嘴,市售白灰檳榔嚼塊,以及檳榔嚼塊中的荖葉、荖花、白灰、紅灰及檳榔果實,皆對鼠婦有驅避效果。當土壤出現這些污染物,鼠婦會產生忌避行為,傾向選擇在無污染的區域內活動,並減少探索受污染的區域。本研究證實香菸及檳榔嚼塊對生態環境造成危害,不僅污染土壤,還改變生態系統中小型清除者的行為,此實驗為環境保護提供了重要科學依據。