全國中小學科展

最佳創意獎

潮污對基隆田寮河的淨化作用?以自製分層取樣方式探討研究!

田寮河位於基隆市區中心,污染嚴重,河流直接排放至基隆港區,影響環境甚鉅。本研究利用自製的河流分層取樣器,針對田寮河各深度層面之鹽度、總懸浮量、溶氧量、水溫、氨氮值與 pH 值作分析,探討基隆港潮汐變化對田寮河水的淨化效果。研究結果顯示,(一)田寮河本身坡度緩、流速慢,因此河水中的汙染物不易由河水帶出至港口排放,只能緩慢漂移,且有些懸浮固體會下沉在河底,不易流動;(二)由河流污染指標(RPI)顯示田寮河上層為中度污染,下層為嚴重污染;(三)基隆港潮差小,受潮汐影響之田寮河感潮帶僅 300~600 公尺,潮汐淨化河水的效果有限;(四)藉由自製的分層取樣器的水質分層調查得知,田寮河在鹽度、總懸浮量及河流污染指標,上下層反映出不同的水質結果,也讓我們更加清楚河流的污染情況。再者,分層取樣方式可推展到台灣其他河川水質的調查,讓我們更加瞭解整個河川各層面的水文狀態。

綠能機--利用回收磁碟機進行小型水力發電之開發研究

2007年根據國際能源總署的統計人類主要能源的供給有83.2%來自燃燒石油及煤碳,而這些化石燃料燃燒過後會釋出大量的二氧化碳造成溫室效應。另一方面,由於科學的日新月異,資訊設備汰舊換新的速度也跟著加速,這些廢棄的資訊設備不僅佔用空間也會因為隨意的丟棄進一步的造成環境污染的情況。因此,我們想利用廢棄的電腦磁碟機與光碟片進行小型水力發電機(以下稱綠能機)的開發,希望藉此推廣,能降低化石燃料的使用減緩地球暖化的速度,以實際的行動來愛護地球。研究發現:一、 葉片數無論是3葉片、4葉片、6葉片、8葉片,當葉片的角度越大時,綠能機所提供的電壓也就隨著角度的增加而逐漸上升。二、 葉片的角度為90o時所產生的電壓均為該葉片組的最大電壓。並且葉片角度為90o的八葉片產生的電壓為4.5伏特,是實驗中的最大電壓。三、 利用電腦磁碟機所製作的小型發電機在三葉片45o時能提供電壓到3V。四、 葉片角度為20o時,綠能機所提供的電壓均為2伏特。五、 上述電力均能有效提供LED燈所需的電力來源。六、 我們將「綠能機」與「橋式整流器」整合在一起,發展成為「綠能機電力儲存模組」,利用這個模組我們不僅能將綠能機所產生的交流電轉變為直流電,更能將綠能機產生的電力儲存起來,讓綠能機白天所產生的電力儲存在充電電池中,並將電力有效的在夜間提供LED燈使用。七、 「綠能供電系統」儲存在充電電池中的電力,可以利用市售「立可充隨身充電器」將充電電池的電力為手機進行充電。讓「綠能供電系統」產生並儲存起來的電力,能多元的利用在其他低電壓需求的電器用品。 結論:實驗證明,利用電腦回收磁碟機所開發的「綠能機」,能產生低電壓電力。因此,颱風季節或雨量豐沛季節我們可以利用這些豐沛的水量進行小型水力發電,所產生的電力可以提供夜間或颱風等多雨的季節LED照明之電力來源。如此,不僅可以減少能源電力的需求,颱風季節停電時也可以增加空間的亮度,以提升夜間活動時的安全。此外,我們將「綠能機」與「綠能機電力儲存模組」結合而成的「綠能供電系統」,不僅可以將「綠能機」所產生的交流電轉換為直流電,進一步的也能夠將電力儲存在充電電池中,讓儲存的電力能夠適時的提供給LED燈作為電力的來源。另外,我們利用市面上販售的”立可充手機隨身充電器”,將「綠能供電系統」儲存在充電電池的電力為手機電池進行充電。表示「綠能供電系統」產生並儲存的電力,能廣泛且多元的使用在許多低電力需求的電器用品中。

EasyMorningCall

本研究主要目的是找出最容易叫醒人的方法。以鬧鐘作為對照,刺激嗅覺、視覺、觸覺、聽覺來找出睡眠中最敏感的是何種感官。並且調整叫醒及睡眠時間,找出人的生理時鐘及最容易叫醒的時間點。最後以最佳感官作為參考製作成品來客觀比較,並找各年齡層的人實驗是否能比鬧鐘更成功的叫醒實驗對象。實驗發現觸覺最容易使人醒來,其次則是視覺。故將這兩種感官都考慮進去成品的製作方向,於是設計出利用震動叫醒人的鬧鐘以及用燈光叫醒人的鬧鐘。

輻射氧化一把罩

抗輻射奇異球菌(Deinococcus radiodurans)是一株具有高度抗游離輻射的細菌,由資料收集中發現對D. radiodurans的研究多著墨在基因探索、酵素的鑑別或其生理研究,此外,對其抗輻射能力之研究也頗多,但在D. radiodurans抗氧化能力的研究就顯少許多。因此本研究嘗試將D. radiodurans抗紫外線與抗氧化力結合並以開發「生物性抗氧化與防紫外線能力之雙效美白產品」為目標來設計一連串的實驗。實驗結果顯示:不同的碳源能誘發抗輻射奇異球菌對抗不同強度的紫外線破壞,其中Glycerol與Galactose能使D. radiodurans抵抗60分鐘以上的紫外線(3.3mW/cm2);在Fructose與Glucose的培養下能產生較佳的抗氧化能力,其能力相當於Trolox之65 mM和60 mM。防曬係數測定方面,去除化學成份並添加D. radiodurans,以Galactose的防曬係數較對照組增加了115%;其次為Fructose,比對照組的效能增加103%。

發現分工新角色

每當在野外進行觀察時,總會看到許多體型微小、體色黝黑,行動敏捷的針蟻\r (Ponerinae),即華夏粗針蟻(Pachycondyla chinensisEmery, 1895)。經由行為譜(ethogram)\r 的分析得知,華夏粗針蟻之有后聚落(queenright)職蟻間分工嚴謹,且具有成體搬運行\r 為(adult transport),於其覓食過程中,產生一特殊階級─運兵者(porter),專司進行成\r 體搬運,行為高度專一化並發展出特殊之儀式化行為(ritualized behavior)。於食物短缺\r 的情況下,運兵者(porter)佔外勤職蟻比例明顯提高,且被搬運者(portee)成為運兵\r 者(porter)的比例亦明顯提升。將運兵者(porter)於覓食過程中移除,覓食之職蟻數\r 量亦大幅降低。食物與蟻巢距離超過25公分,運兵者(porter)產生之機率亦隨之下降。\r 經過公式的推導,證實其成體搬運行為(adult transport)可縮短覓食中行走之距離,減\r 少總能量的散失與消耗,以利其達成最佳化覓食。

揭開水袋驅蠅的秘密

過去曾經用水袋來驅蠅,我們想知道水袋為什麼可以驅蠅?首先我們研究如何捕蠅,根據蒼蠅愛腥味及向光性的特性,利用寶特瓶製作捕蠅器,最後研發拋棄式的四層寶特瓶,不但很有效的捕捉蒼蠅,拿進室內也不會太臭。選擇一些看起來跟水袋有放大、晃光、刺眼的物體,選擇以不發亮的沙袋作為對照組。實驗發現,這些東西如果不晃動,驅蠅的效果就不明顯,如果晃動就比較有驅蠅的效果,但是到底是晃動產生的晃光,還是因為物體的晃動才把蒼蠅趕跑的呢?由實驗發現沙袋在晃動時並沒有與實驗組同時減少的情形來看,我們推論晃光應該是蒼蠅怕水袋的原因。為了確認晃光能驅蠅,我們來到戶外,利用鏡子反射太陽光所產生的晃光來驅蠅,發現驅蠅效果是百分之百。根據研究結果,我們研發了鏡面風車,它不但本身的晃光驚人,它反射在平面鋁箔紙的晃光幾乎和手晃鏡子的效果是一模一樣的。

氧樂多-雙氧水的研究及新反應器的研製

我們進行理化實驗時,發現在雙氧水中加入二氧化錳將快速分解產生氧氣,且能以排水集氣法收集氧氣;但需要添加多少的二氧化錳和雙氧水才恰當?除了二氧化錳外是否有其他的催化劑呢?到底影響雙氧水分解因素有哪些呢?這些疑問促使我們想要更一步設計實驗研究,並設計製作簡易優良的雙氧水反應器,以節省藥品用量,且有效的進行燃燒實驗,符合實驗環保化的要求!

歃氧為錳-攪拌排氣排水重量縮減自動記錄器之研發應用

二氧化錳催化雙氧水備製氧氣的實驗中,本組改良傳統排水集氣法,設計重量縮減裝置延伸電子天秤之量取範圍,可每0.1s 記錄一次數據,突破前人的平均速率測法,進而得以比較催化反應中初始速率之差異。本組經實驗發現4mL 以內的雙氧水,二氧化錳經實驗結果與人為考量,當用量3g 時可兼具催化效果及環保減量之目的。而二氧化錳的回收處理以鹼洗的成效最佳,催化劑替代方案則以薑末最佳。

得不到愛的左翅雄蟀

為了解黃斑黑蟋蟀左翅在上的遺傳性狀是否可以經人擇選種過程加以保留,以此探討其在族群內遺傳特性及其存活的指標。材料來自國家地理紀錄片中介紹的台南新化謝爵安先生的蟋蟀養殖場,在養殖場進行採樣調查,左翅在上比例約佔2%,與李俊康(2009)觀察黃斑黑蟋蟀標本左翅在上2.05%的比例,極為相近。由此可見,不論是標本或是活體,左翅在上且存在族群中的蟋蟀確實為少數,但雌蟲左翅在上比例略多於雄蟲[9比1]。希望透過遺傳及演化上的觀點,來了解此性狀在族群中存在的可能原因,以及為何在蟋蟀族群中左翅在上確實為少數?是否能從發育徵兆中就能看出其羽化後前翅交疊的性狀表現,並且經由人擇的方式育種,建立出左翅在上的品系。

星際效應中的憤怒鳥

由電影「星際效應」所引發的好奇心,我們開始了這次對重力彈弓的實驗與研究,共設計了三種實驗裝置:一、馬達、鋁盤、強力磁鐵及滑軌組成的引力裝置。二、壓克力材質的的實驗平台。三、可調整鋼珠從不同高度滾落的凹槽滑梯裝置,利用這三種裝置我們可以進行重力彈弓的模擬與分析。