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第二名

水草吐泡言汙~以水下聲學作為監控水質汙染的可行性

本研究嘗試利用水下聲學技術,以水草冒泡的聲訊為指標,透過出泡聲音頻率高低及出泡速率快慢的改變即時掌握水質變化,期許為水汙染的預警做出初步貢獻。首先,確認水草於未受汙染情形下的受傷聲學表現,接著再探討農業及工業廢水等各項汙染變因,如氨氮及銅離子的影響,結果顯示:水質酸化時,出泡聲音的頻率沒有變化,出泡速率則逐漸變慢,至pH=4.5時幾乎不出泡;輕度污染的氨氮濃度(0.5ppm)反而能促使水草出泡速率提升至3.1倍,但隨著濃度升高(0.8ppm),又開始抑制出泡,當出泡速率突然降為輕度汙染時的6~7成時,可初步判斷水質近期遭受較嚴重汙染;銅離子會大幅降低出泡速率。最後,雙項汙染(如氨氮+銅離子)將造成更大的影響凸顯出銅離子對水草的傷害。

渾「圓」有「定」—從七圓定理到雙心六圓的推廣

本研究將從七圓定理出發,試圖改變切圓個數,探討共點的存在性;更進一步推廣「六個與兩內離圓分別均外切與內切的環切圓」之雙心六圓,探討其共點、共線、共圓及共錐等性質;研究有驚人的發現「當六個環切圓轉動時,其各類對應點連線之共點必為定點,且在連心線上。」推廣至不同個數的環切圓時亦成立;當兩內離圓甚至推廣至兩外離圓或是圓與直線時,亦發現其諸線共點、諸點共線、諸點共圓、諸點共錐等性質必成立。

寶貝計畫-鹽寮陸生寄居蟹身體形態與貝殼關係研究

本研究在探討鹽寮陸生寄居蟹生活環境、身體形態及與貝殼間的關係。 研究發現,這裡的寄居蟹喜歡住在溫度27~28度、濕度50%~80%的漂流木、植物下沙地。 約有2/3的寄居蟹貝殼過大、太小;實驗發現,如果有機會選擇,寄居蟹則有60%的機率會 選擇適合大小的貝殼。 在身體形態與貝殼關係方面,寄居蟹頭胸部較硬,能夠在貝殼進進出出。行動時,頭胸 部頂起貝殼,再運用第二、三對胸足帶動身體。此外,我們切開了貝殼,發現寄居蟹使用右 旋腹部牢牢捲住殼軸,並以第四、五對胸足頂住貝殼殼壁。是否為了分散寄居蟹移動過程的 衝撞力道,保護柔軟的腹部?值得後續研究加以證明! 最後,我們提出寶貝行動計畫,透過補殼與野放的行動,幫寄居蟹製作更多安全的家。

驚嘆尤拉線群遇到60°與120°

本研究探討在平面上以一定點P切割△,尋找使三子△尤拉線共點之P點。這種點有無限多但有一定排列,我們用代數法求出P點軌跡方程式,且發現非正△中能使尤拉線群共點的P點軌跡分成三部分:1.封閉曲線2.外接圓3.開放曲線。另外發現共點Q軌跡在原△尤拉線上,分成三種:1.整條直線2.直線上下兩部分3.直線上中下三部分。進一步,若原△有一內角為60°或120°,則開放曲線變直線,封閉曲線變圓,且此圓的半徑恰好等於外接圓半徑。尋找使三子△尤拉線平行的切割點「I」,發現非正△都有1個I,且等腰△的I點可用尺規作圖畫出,正△中則有無限多I點呈擺線狀。最後用等腰△來探討P、Q競逐關係及速率的相對變化,非常有趣。

冰與火的吶喊-2010年冰島艾雅法拉火山爆發對大氣對流層的影響

我們使用福爾摩沙衛星三號在冰島艾雅法拉火山2010年爆發期間(2010年3月5日~4月29日)測得的大氣資料,討論火山爆發對大氣對流層溫度變化的影響。初步獲得以下結論: 火山噴發能量大小與大氣層對流層頂降溫溫差成正比;火山噴發能量小,對流層溫度變化的影響多發生在低空處、火山噴發能量大,對大氣溫度影響高度偏高;以及火山噴發持續時間對溫度的影響也成正比關係。此外還討論了火山灰雲的分布影響溫度的變化情形:在迎風處火山灰雲聚集,其聚集處陽光被遮擋了,無法照射到地表,因此溫度較低。

Oh! Charming Environment And Nature of Kinmen’s Coast金門海岸資源之探討和環境教育主題桌遊製作

「民眾為主體」、「理解環境替代改造環境」是大多國家進行海岸環境保育的主軸,推估改善金門環境現狀的重點亦在於當地居民的投入,為提高民眾參與度,我們認為能從「環境教育」方面著手。本研究嘗試開發一套金門海岸環境教育桌遊,首先進行了文獻探討,深入了解金門海岸地景樣貌、生態資源和人文文化;其次設計問卷以調查金門學生對環境保育的概念和海岸的認知,從問卷結果發現,多數受試者對海岸的知識概念模糊;接著我們將金門海岸的資訊藉由兩個關鍵「卡牌內容」與「遊戲規則」融入大富翁桌遊方式,並針對設計成品進行前測、後測、延宕測驗、學習態度量表的實驗和分析,實驗結果顯示,此遊戲確實能有效提升金門學生對於金門海岸線方面的知識。

三乙氧基辛基矽烷與二氧化鈦反應之疏水性探討

本次實驗主要在於疏水塗層,透過在實驗室裡做出三乙氧基辛基矽烷與二氧化鈦反應生成的疏水塗料,將此疏水塗料沉積在清潔基板上,用不同的材質去沉積疏水塗料,比較不同材質的附著性,我們發現清潔基板要使用霧面玻璃,並且搭配重量百分比濃度約為11.3%的異丙醇溶液,或著將塗料塗到第三層,再搭配通風櫥抽乾,所顯現出的疏水效果會最明顯,接著探討疏水塗層的自清潔與應用在水泥與瓷磚上,再探討疏水塗層抑制黴菌生長。

快氧加鞭-催生一對氧!

本研究以科學邏輯的實驗方法與數據分析,探討各種催化劑的催化效率﹑特性與活化能的關係,從催化劑的用量﹑溶液的酸鹼性及溫度分析,找出適用於低溫及室溫環境可以快速製造氧氣的催化劑;但是在快速製氧下所產生的臭氧是必須避免的,所以進一步研究發現,在0℃及未照光條件下最不易產生臭氧,於是我們找出在低溫與室溫環境適用的催化劑分別是二氧化鉛及碘化鉀,並搭配適當的酸鹼值溶液使用。至於二次催化效果方面,PbO2的催化速率明顯下降,但是仍比MnO2來的快,這些研究結果將可應用在作為氧氣急救包瓶設計上的良好催化劑之參考。

探討最佳條件培養單針藻產製生質能源併同吸附重金屬之研究

本研究以Monoraphidium sp.單針藻為試驗對象。首先利用畜牧廢水作為基質培養微藻,瞭解微藻移除廢水營養鹽之能力與生質潛勢,再利用不同光照週期培養,探討不同光照週期對微藻生長特性與生質潛勢之影響,最後利用微藻吸附重金屬,併找出微藻轉酯化後的再利用性。 試驗結果顯示,在不同濃度的畜牧廢水中,生質物濃度以100 %添加比例為最佳,併可有效利用畜牧廢水的氮磷營養鹽, TIN、TP移除率分別可達 97 %、 93 %以上。除了營養鹽,光照也是影響微藻生長之重點之一,微藻於不同光照週期中,以24 hr小時連續光照具有較高的生質物濃度與生質物產率(676 mg/L、87.14 mg/L.d)。綜合以上最佳條件進行Monoraphidium sp.單針藻的培養,再將藻粉用以吸附重金屬,達到去除水質重金屬汙染問題。

利用深度學習改善自拍人像構圖

手機自拍像中常有人臉佔照片整體面積比例過大、構圖不佳的問題,針對此問題本研究運用深度學習提出改善方法。所設計的方法,主要包含四大部分:圖像擷取、圖像外擴、圖像填補以及圖像結合。圖像擷取中,我們運用Mask_RCNN和Closed_Form_Matting兩個演算法,結合兩者優點來生成遮罩,正確率可達87.5%;然後,藉由更改模型架構以優化與對訓練集做不同的前置處理,比較不同模型成效並修正,可對人像自動進行適當的外擴;此外,在圖像填補中,我們設計差集填補的方式來提升填補模型準確率;最後,自動將外擴後人像與填補後背景做圖像結合。實驗結果顯示,所設計的方法可有效地對圖像擷取與圖像外擴模型做優化,並將自拍像中過大的人像縮小至合理大小,形成結構均衡的照片。