地球科學科

某次出遊，導遊的言論讓我們對土壤液化感到興趣，所以開始了這次的研究。在文獻探討時，我們發現地震強度和加速度有相當大的關係。之後，我們透過電腦運算發現使用人手搖晃產生的加速度和大約落在地震強度4~5級之間。然後在不同沙土比例產生的土壤液化實驗中，我們發現沙：水=9：4時次土壤液化的分界點，當水含量再更高時會非常淹水和土壤液化。接下來，我們用相同比例不同體積的沙土和水測試土壤液化的情況，發現含水比例相同時，體積越大的沙土越容易產生土壤液化。最後我們觀察相同含水量相同體積在不同震度中土壤液化的表現，發現震度=6時才會有明顯的土壤液化現象。

本校依半屏山、傍水泥廠，每到了春秋冬季除了紫爆的PM2.5汙染，更是不時聞到刺鼻的臭味。當我們發現水泥廠噴出大量白煙時，本校頂樓的微型氣象站PM2.5數值就會激增，足見所噴白煙含有粒狀汙染物。 從模擬地形季風風向的乾冰實驗，發現無風時水泥廠周圍CO2濃度增加，在不同季節的風向中，東北、西北、北北西風亦會依著半屏山地形將上風水泥煙霧帶到社區周圍及山腳區域。從不同煙囪高度模擬實驗，發現煙囪高度超過山的高度時，CO2濃度明顯降低。 從各地雨水、落塵蒐集檢測結果，發現本社區及下風處區域所測得的pH值均大於本市平均值，足見水泥廠所飄出之鹼性粉塵嚴重影響社區環境。 因此除了希望工廠改善排放設備，也建議增加煙囪高度，降低對鄰近社區的汙染。

我和爸爸從虎尾寮的工地採集泥砂後，針對泥砂的物理及化學性質做了許多實驗，和夢時代的泥砂性質做比較，希望找到它們的相同之處。 在虎尾寮採集的泥砂很細緻，粒徑多在0.149~0.037mm之間。其泥砂顆粒由下至上之顏色漸紅，可能富含鐵質。加稀鹽酸無反應，但加硝酸銀水溶液後會反應，這表示此地的泥砂不含化石但含鹽分。 而夢時代的泥砂較虎尾寮泥砂粗，粒徑多在0.177~0.149mm之間，也發現許多有孔蟲化石。它的泥砂顆粒顏色變化較沒規律，可能來自不同地方。加稀鹽酸與加硝酸銀水溶液後皆有反應這表示此地的泥砂含有化石和鹽分。 最後從實驗結果得知，虎尾寮工地和南紡夢時代工地泥砂的特色不盡同，但都是台南層的一部分，也就是說他們是有相關的！

透過閱讀報章雜誌，恍然發現PM2.5的重要性。針對這次PM2.5的研究，我透過氣象數據分析、實地觀測、實驗，三個方向來進行研究。探討住家附近區域近八年來的PM2.5數據，研究發現PM2.5平均以大里最低，竹山最高，南投市和埔里則為其次，不過目前都有逐年逐漸減緩的趨勢。接著探討天氣條件對PM2.5的影響，發現溫度高、雨量多、降雨天數多及風速大都會影響PM2.5的濃度，使其濃度降低。另外，交通工具也會影響周遭的PM2.5濃度，研究結果顯示車多，空氣品質較差。研究中也透過自製觀測器實際觀測校園，發現到了12月後期PM2.5明顯升高。對於口罩阻隔PM2.5的效用，活性碳口罩的效果最好，其次是醫用口罩，無戴口罩所吸入的PM2.5最高。期盼未來若可以再鑽研，能對這個議題做更深入的探究。

近年來，都市溫度因熱島效應持續上升，所以決定研究熱島效應。本研究利用實地測量新舊市區溫度及分析衛星影像，與熱島效應影響變因結合分析。根據結論： 一、 新舊市區的微熱島中心： 微熱島中心受到人工廢熱及風向影響，而低溫點皆受到綠地多或地形空曠等影響。 二、 台中市新舊市區熱島效應主要影響變因： (一)冷氣及汽車等人工排熱 (二)NDVI常態化差值植生指數 (三)建築總建坪數 (四)建築密集度及數量(五)住宅區(六)風向 三、 新市區開發建議： 1.制定嚴格建蔽率和容積率標準，獎勵容積條件提高，避免總建坪數過高2.降低建築的密集度3.分散交通要道與降低單地點車流量4.道路與建築走向配合風向5.推廣綠建築及廣設公園。

本研究藉由資料蒐集了解離岸流的成因與影響，並透過實地探訪得知旗津地區離岸流的概況，發現民眾缺乏離岸流知識，在身處海島國家的我們應是一項警訊。 研究中發現在海岸前灘旁出現有低凹處的沙灘較容易出現離岸流，當波浪與海岸沙灘的夾角越小時會較明顯。波浪較大時、海水深度較深及沙灘的坡度較大時，離岸水流也都會較強。 我們經實驗發現：離岸流通常會在離岸邊一段距離的位置出現，在不同條件下出現在離岸邊的距離並不一樣，當海水較深或波浪較大時離岸流出現的位置會較靠近岸邊，值得注意。發現如果設置離岸潛堤，離岸流會在離岸邊較遠處才發生，顯示設置離岸潛堤有阻擋離岸流出現位置的效果。

自然課上到大地的奧秘時，了解雨水會沖刷地表，到底影響程度如何呢？於是我們採集河流中游和下游砂土進行相關研究，結果得知： 一、河流中游三地門砂土顆粒比下游高屏橋下的顆粒大、較粗糙，形狀多是橢圓、稍有稜角。 二、下游高屏橋下砂土顆粒小，降雨後砂土彈跳數量及高度都遠高於中游砂土，滲入砂土中的水量則少於中游砂土，下游砂土滲入的水比較混濁。 三、模擬連續降雨及間接降雨實驗得知：剛降雨時，砂土乾燥，降下的雨水被砂土吸收，等砂土都濕潤，接下來的降雨就快速的往下滲入，滲水量變多。 四、模擬修剪植物枝葉的實驗得知：降雨後保留枝葉植物組滲入砂土中的水量多，砂土彈跳數量及高度則少於修剪枝葉的植物組，達到有效水土保持的作用。

為了揭發隧道神祕的面紗，我們組成「隧人士」偵探團，不懼千里迢迢的路程，親自到宜蘭縣造訪雪山隧道，參訪雪隧文物館、行控中心，探究臺灣最長的雪山隧道。 隧道內的溫度會受車流量、坡度狀況、排放廢氣量和濕度等因素的影響，使雪山隧道入口處與出口處溫度迥然不同。北向隧道冬季溫差最大可高達20℃，夏季溫差最小仍有13℃。為了驗證我們的想法，我們善用實驗室的設備器材，探討數種不同環境的溫升情形，以模擬隧道內溫度升高的原因。結果以250W燈泡的溫度上升較60W燈泡明顯；以二氧化碳與二氧化硫氣體溫度上升較明顯。此外，高濃度的二氧化硫、汽車廢氣溫度上升情形較低濃度氣體明顯；並發現乾燥空氣的溫升情形較潮濕空氣明顯。

本報告研究大崗山軍用洞穴中之鐘乳石與石筍，量測其中沉積之鎂、鈣、鐵等物質濃度，並歸納各物質濃度與水泥礦場開採以及氣溫變化間之交互關係。 由實驗結果歸納發現石筍與鐘乳石中鐵的濃度，與礦場開採造成表土破壞有一定的相關性，而鎂/鈣比值則與當時的氣溫有關，再與中央氣象局實測氣溫資料進行比較，發現有不錯的相關程度，可以做為古代氣候參考指標，值得未來做更進一步的研究與討論。

以達邦到特富野道路沿線及曾文溪上游兩大支流-依斯基安娜溪和長谷川溪河谷露頭的地質為例，調查範圍的地質擾動很大；岩層上波紋、岩層破碎、砂頁岩不連續面、小斷層、褶皺、單面山、崩塌地及崖錐、河岸礫石層堆積等。研究結果如下： （一）崩塌形態為墜落和順著坡面滑落；單面山是河水侵蝕和砂頁岩互層交互作用擴大崩塌形成；露頭因外力作用而產生節理或破裂；背斜構造是擠壓造成的，能夠證明大地是變動的。 （二）岩層的皺紋是「波紋」化石，可證明曾是淺海地區，經板塊運動上升為陸地。 （三）7個可疑的地點，其中4個的斷層證據充分，另外4個是不整合面。 （四）河流侵蝕凹岸，將砂石搬運、堆積在凸岸；礫石堆積有一定方向，那就是水流的方向。