環境工程

由於環境汙染、食安檢測需求提升，然現有的檢測方式成本和效率都不高，所以本研究試圖用拉曼光譜(Ramanspectroscopy)配合表面增強拉曼光譜 surface-enhanced Raman scattering (SERS)解決訊號微弱的缺點，來找出成本和時間需求最低的檢測方法來進行檢測。我們選用金龜子、蟬和蝴蝶三種昆蟲的翅膀鍍上奈米厚度的銀(10nm)來試驗，以符合 SERS要求的粗糙結構和貴金屬表面，利用熱點效應和表面電漿子共振來增強拉曼光譜的訊號，在實驗中我們也對基板進行了各項檢測，包括 X光繞射分析(XRD)、原子力顯微鏡(AFM)、水接觸角分析以及電子顯微鏡分析(SEM 和 FESEM)，也對比了各種參數，包括放置時間、鍍銀厚度、藥品濃度等，也加入了環境水檢測，我們也對比了諸多數據，並且找出所期望的成本最低效率最高的基板參數，未來也有望運用在河水汙染檢測或是農藥殘留量檢測，甚至能運用在藥品或是生物樣本檢測，可以說是有相當發展的潛力。

本研究是探討將 P25 二氧化鈦改質二氧化鈦奈米線，其製程在可見光照射下對亞甲藍的光降解效果(10mg 奈米線降解 20ppm、15mL 之亞甲藍溶液)。首先我們在五種不同水熱溫度中找出最佳的製程溫度，接著以不同的水熱時間找出最佳製程時間，最後我們發現以TiO2/180℃/18hr 為最佳二氧化鈦奈米線製程條件，在可見光照射下降解率達 41.7%。接著以此二氧化鈦奈米線作為載體，添加 1.0%的銅、銀、鐵，發現添加銀可有效提高其降解率達60.4%。最後以銀作為固定添加金屬，改變濃度製作觸媒，發現以 1.0%的銀為最佳製程條件，降解率為 60.4%。另外我們對觸媒進行 XRD、SEM、PL、氫氧自由基檢測、BET、DRS 分析、觸媒回收率、二次降解及日光降解之效果。我們發現觸媒回收率可達 94.2%，二次降解效率可達 99.0%與 94.0%。

可可殼為鮮少被有效利用的農業廢棄物；四環黴素（TC）為水體中常見的有機環境賀爾蒙，殘留過量在環境及生物體中會造成威脅；生物炭將高纖維植物在無氧環境下高溫熱裂解，低成本、多孔且富含官能基。過硫酸鹽（PMS）具有強氧化性，且降解 TC 後產物較無害，已被廣泛應用。綜上所述，本研究欲以可可殼生物炭（CSBC）活化 PMS 降解 TC，促進永續發展。 本研究燒製不同溫度的 CSBC，並探討相關反應機制及參數後，找出的最佳化條件為： 300 mg/L CSBC-700 活化 0.3 mM PMS 降解 50 ppm TC。而後進行斑馬胚胎 96 hr 急性毒測試， 測試投放不同劑量的 TC、CSBC、PMS 之魚隻孵化與存活情形，並將最佳化條件投入測試後，對仔魚無發育與存活上的影響，可驗證本研究的應用性，望找出淨化環境水體的方法。

美國環保署指出美國民眾 90%的時間待在室內，人們常用空氣清淨機改善不良的室內空氣品質，所以空氣清淨機效能對於健康影響至關重要。市面空氣清淨機常宣稱使用 HEPA濾材，但其厚度未必是理想的乾淨空氣輸送率(CADR)。目前僅有最佳CADR濾材厚度的理論，尚未有實驗資料佐證。本研究以實驗方式研析濾材厚度與最佳 CADR 厚度之關係。實驗使用自製空氣清淨機含離心風扇和不同厚度之濾材，測試四種濾材品牌及四種風扇功率，以 SMPS 測量上游及下游顆粒濃度來判定過濾效率，用單通法計算 CADR。結果顯示，隨著濾材厚度增加過濾效率與CADR 提升，但超過最佳濾材厚度後，厚度增加反而造成 CADR 降低。最佳 CADR 濾材厚度約出現在 0.1 微米顆粒有約 20-40%過濾效率時。若以最易穿透粒徑為參考點，則過濾效率約在 10- 30%。欲發揮空氣清淨機最大效益並延長使用期限，濾材厚度應約略小於最佳 CADR 濾材厚度。

Our project, the Autonomous Ecosystem Surveillance Robot, aims at closing the aquatic gap in biosecurity measures by including several functions, such as water quality monitoring, aquatic species monitoring, and seabed topology surveillance. Several instances have shown the need for such a system, as demonstrated below. The United States Corps of Engineers completed an electrich fish barrier in the Chicago Sanitary and Ship Canal in 2002, in order to prevent the invasive Asian carp from moving into the Great Lakes. The introduction of the Asian carp into the Great Lakes would be an ecological disaster, as the Great Lakes provide an ideal habitat for the carp to proliferate, choking out native fish species that exist there. This would result in a major loss for the fishing industry in the area. One of the Great Lakes, Lake Erie, suffers annual algae blooms threats, which affect up to 12 million people in the Great Lakes region of the United States and Canada. These algae blooms are caused by runoff pollution, which occurs when rainfall washes fertilizer and manure from farmland into Lake Erie, fueling algae that can make water toxic to humans and animals alike. In addition, there are many existing customs regulations around the world that are set in place to ensure biosecurity of national ecosystems, such as in Taiwan, where it is illegal to bring pork from abroad. Despite this, there still exists a very large gap in biosecurity measures; that of the aquatic nature. Through these three functions, we have the ability to protect local aquatic biodiversity via the ability to detect invasive species, therefore allowing authorities to properly deal with them. This allows less harmful measures to be taken against them, thereby limiting collateral damage to endangered native species. Coupled with the ability to map bodies of water, the Autonomous Ecosystem Surveillance Robot is an extremely potent tool to preserve aquatic biodiversity and to ensure biosecurity of local waters.