第45屆--民國94年

土壤中的水可分為水膜水、游離水及毛細管水，因土壤具有這些不同形式的水分和難以抹除的空氣、礦物質，使其孔隙率不但多變，也成為影響土壤性質的重要因素；鑒於此因，土壤成為一種複雜的非等向性、非均勻的材料。我們從種植盆栽的觀點切入，對土壤的吸水速度、滲透性及含水量加以討論；並以自製器具，測量土壤對水的特性。除了探討其趨勢外，也試圖套入理論及公式來落實想法，並以塑膠珠的含水量實驗，來強化不同粒徑的保水方式，補足土壤含水量實驗不足處。此外也參考了部分盆栽用土需要將土分層的現象，將粒徑分析後的土壤以不同程序將土壤分層排列，再經由這些測量出來的數值，找出最適合種植的土壤排列方式。

何謂懸案？前無古人，後無來者，歷久之謎，費心猜疑…過去的資料中常有類似的研究，但幾乎都是強制渦流的實驗，為自然渦流者其實細看也只略敘一二，今日，我們探討其原因結構及未曾出現在資料中的『裙苞』（見結論之三），聽我們細說從頭。

由於工商科技的發展帶給環境負面的影響日漸嚴重，其中尤以重金屬對台灣環境的影響較為顯著，故探討能移除排放廢水中的重金屬之有效天然資材有其重要性。以台灣天然存在之大地資源土壤中的奈米粒子來進行對汞、鎘的吸附，試驗結果得知，台灣三種代表性土類土壤中的奈米粒子確實能有效地吸附汞離子和鎘離子，且其中以對汞的吸附要大於對鎘的吸附。屬於砂頁岩沖積土的奈米粒子對汞、鎘的吸附最大，其次是黏板岩沖積土的奈米粒子，而最小的則是屬於台灣紅壤的奈米粒子。以上結果經由電化學方波伏安法的測定、電導度計法的測定與發芽率試驗結果都有相同的趨勢，顯示土壤奈米粒子可用來當作移除汞、鎘等重金屬的天然資材。

電的正負極靠近至某一程度時，會有放電現象，產生有光芒的閃光線條，且帶有?趴?趴的聲音，令人覺得好看又好奇，本研究利用瓦斯點火槍的設備和自己設計的實驗，對小放電做探討，以解答心中的疑問。

我們藉由電腦多體模擬的手段，透過對宇宙微波背景輻射中之Sunyaev-Zel’dovich 效應（簡稱S-Z 效應）的研究，來探討星系團的一些根本性質，以便應用在觀測上。重要的發現有： 一、 星系團的S-Z 效應之強度（即所造成之背景輻射的溫度變化）ΔT = ，其中 r 為至星系團中心的距離，a、b、c均為常數，且c = ?1.0 ± 0.22。 二、 星系團的質量密度 = ，且c = ?0.71± 0.087。 三、 星系團總質量M（單位為太陽質量）與其中心S-Z 強度ΔT（單位為K）的關係為： M = 1018.2±0.360 ×T1.00±0.081。 四、 星系團總質量M與其總積分ΔT (ΔTtotal)的關係為： 五、 以後將可根據以上的四和五，推算出所觀測到之S-Z 星系團的質量。 我們的研究成果，將可在短期的未來，直接應用在許多期待中的觀測結果上，以揭開星系團 的神祕面紗。

去年，學長; 姐找我和幾個同學一起做科展，在過程中我愈做愈有趣。今年我決定再接再厲，而且為了延續這項良好的活動，找同學外我還找了學弟一起來做科展，我以去年的心得跟他們分享，他們聽完之後，很感興趣，我們便開始找題目來做。這時數學課正好在上怎樣解題的單元，老師出了一個翻杯子的題目:「有七個杯口朝上的杯子，每次翻動四個不同的杯子，要翻幾次才能把所有的杯子都翻成杯口朝下?」我們一開始拿了幾個杯子做做看。想不到，把我們搞得暈頭轉向，好難啊!但此時不服輸的細胞告訴我們不要放棄!我便跟學弟們說:在研究的過程中遇到瓶頸是常有的事情，不需要感到驚訝。有人提議說，既然遇到不會的，那就簡化問題吧!所以我們開始以下的研究過程!

現今都市的環境，生物體包括人類，幾乎是暴露在無所不在的電磁波中生活，過去已有相關研究指出，磁場對於生物的確有影響，但較少看到針對磁場對於生物體整個生命週期的影響作完整的研究探討。本實驗以野生型果蠅為實驗動物，外加不同強度的磁場，探討外加磁場下果蠅行為、生活史及生殖力的影響。我們將果蠅養在含有固體培養基的牛奶瓶中，利用線圈通電以製造外加磁場。結果顯示，在外加磁場下的果蠅，行動明顯較對照組果蠅來的遲緩；在一般正常情況下，成蟲果蠅較喜歡在接近瓶口的位置活動，而幼蟲則喜歡在培養基中及接近瓶底的瓶壁上爬行，而外加磁場下的果蠅，相反地，成蟲多在牛奶瓶下方活動，而外加較高磁場，分別為80 高斯及40 高斯的兩組，幼蟲則喜歡聚集在瓶口的位置，推論磁場可能影響果蠅方向感的辨認。在果蠅的生活史方面，外加80 高斯及40 高斯的實驗組果蠅，開始羽化的時間較對照組果蠅，分別晚了2 天及1 天的時間，說明磁場可能對於果蠅的生命週期有所影響。在果蠅的生殖力方面，結果顯示在0 到80 高斯的磁場下，外加磁場越強，果蠅的子代數越少，推論磁場會影響果蠅的生殖能力。本實驗所使用的磁場強度相當的強，為一般家電所產生的磁場強度的160倍以上。只能推論在外加強磁場下可能對果蠅的生活史、行為及生殖有所影響，至於一般家電用品所產生的電磁波是否對人體會產生不良的影響，則需要進一步的研究。

在此次的研究中，藉著製作動態幾何構圖(GSP)來觀察橢圓夾在兩軸間滾動、橢圓在平面上滾動、橢圓繞橢圓所形成的圖形，以期發現其中的規律及性質。

「Luhiy」在泰雅語中，代表著是土石流的意思。風災過後，我們常聚在一起討論部落裡那一區的垮路最厲害，大家討論的十分熱絡。於是，我們相約對此議題有興趣的其他夥伴，組成了一個土石流同好團體，展開了這一次的土石流成因探討的研究行動。由於學校附近大部份的土石流，可區分為二種，一種為黑色土石土壤，另一種為黃色土石土壤，所以我們的研究決定以這二種土壤為主要的研究對象，並且在災害地點取樣。而會造成山崩及土石流的原因，可能是坡度、雨量、浸水時間、粒徑排例等因素所造成的，根據這些因素進行實驗，找出要如何利用有效的護坡方法加強護坡，減低土石流失對家園及大自然造成的損失。我們的研究結果顯示：（1）坡度在35 度時土壤流失有臨界點，大於35 度土石流失會顯著的增加，小於35 度土石流失會較緩和。（2）降雨的情形造成土壤流失，會隨不同土壤表現出不同反應，這跟土壤比重及液性限度有關，黃土、黑土其臨界含水量w＝28％≒液性限度31%(相當於臨界降雨密度為50 ㎜/hr)。（3）土壤流失率並不會隨浸水時間的增加而增加。（4）土壤分層與土石流失有密切的關係。( 5 ) 傳統的泰雅族護坡方法，的確有良好的護坡功效，尤其是在高坡角；「竹枝+格網法」為最理想的護坡方法。最後發現，土壤流失的臨界坡度，約為35 度角。若邊坡土層2 公尺(m)厚，連續下雨(土壤持續浸水)的時間達400 分鐘(20*20=400min=6.7hr)，則會有嚴重土石流動情形。竹枝交?法＋格網植被法為最佳邊坡防護方法；或者當坡度＜40 度時，使用格網植被法；當坡度＞40度時，採用竹枝交?法，均是較有效邊坡防護對策。

本研究中，我們利用細菌分解醣類產氫的方式，由過程中找出厭氧菌醱酵產氫最佳操作策略，再以反應器結合活性炭顆粒進行連續式產氫醱酵。產氫污泥源於台西海岸泥巴，可於厭氣條件下將碳源基質(蔗糖)於40℃時轉換為氫氣。在一系列探索下，結果每日每公升反應器可產生氫氣26.64 L，同時結合氫氣純化裝置、燃料電池產生電力使燈泡亮。利用生物方式產生氫氣，將不會造成污染，且為一乾淨的能源，若結合燃料電池將可應用於汽、機車上。