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奈米矽片銀改質濾材控制室內生物氣膠之研究

生物氣膠為室內空氣品質控制所關注的項目之一，於室內HVAC系統結合過濾裝置之方式目前普遍的生物氣膠控制技術。本研究嘗試利用奈米矽片銀高抗菌性且低生物毒性之特性，將其批覆於濾材上形成一抗菌濾材，藉此使生物氣膠能迅速失活。四種濾材(未改質、銀濃度12.6 ppm、31.5 ppm與63 ppm之奈米矽片銀改質濾材)連續過濾測試結果，經改質後濾材因孔隙率下降，提高E.coli氣膠被攔截下來的機率，過濾效率在RH=30%條件提升13.7∼19.7%，在RH=70%條件則提升14∼19.9%，yeast則濾材改質前後過濾效率並無明顯差別。不同奈米矽片銀改質濃度濾材(銀濃度12.6 ppm、31.5 ppm與63 ppm)過濾效率統計分析結果並無顯著差異。過濾後濾材上微生物存活情形，結果顯示濾材經奈米矽片銀改質濃度越高，針對生物氣膠的抗菌表現也就越佳。 HVAC模擬系統過濾測試，在RH=30%環境條件下，E.coli與yeast於HVAC模擬系統裝設濾材後，艙室中存活氣膠量無明顯降低跡象，可能為裝設濾材後產生過濾壓差，使HVAC系統回流率不佳，導致生物氣膠難以經由HVAC過濾裝置所去除。在RH=70%條件下，裝設濾材後艙室內E.coli衰減率增加1%∼10.8%，yeast衰減率提升17.7%∼31%，未改質濾材與奈米矽片銀改質濾材結果差異不大。經HVAC系統過濾後，E.coli於濾材上的存活數量十分稀少，yeast於未改質濾材存活數量遠高於奈米矽片銀改質濾材，表示改質濾材具有抗菌效能。 最後針對四處公共場所(教室、圖書館、餐飲區、醫院候診區)進行實地測試，奈米矽片銀改質濾材細菌和真菌過濾效率分別為98.9%與98.7%以上。同時針對教室環境過濾後微生物存活測試，未改質濾材放置12小時後，真、細菌存活率分別為290%與76.5%，而改質濾材在12小時放置後真、細菌存活率則分別僅有50%與25%，顯示實場應用下奈米矽片銀改質濾材具有良好過濾和抗菌效能。

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碳酸氫根離子、氯離子及常見水質參數對光催化降解抗癌藥物影響之研究

隨著癌症罹患率逐年攀升，抗癌藥物的使用量亦顯著增加，一旦這類藥物排放至環境時，將可能對生態系統及人體健康造成危害。此研究著眼於探討碳酸氫根離子、氯離子及常見水質參數對光催化降解普遍使用環磷醯胺類抗癌藥物Ifosfamide (IFO)及Cyclophosphamide (CP) 之影響。研究結果顯示水中常見的離子存在時(碳酸氫根離子、氯離子、硝酸根離子以及硫酸根離子)，IFO及CP之光催化降解速率趨緩，其半衰期分別為1.2及1.1分鐘；然而水體中離子濃度為1000 mg/L時，IFO 降解半衰期增加2.3至7.3倍之間，而CP之半衰期增加3.2至6.3倍之間 (IFO及CP起始濃度為100 µg/L, pH= 8)。 在UV/TiO2/HCO3−　系統中OH• 與 CO3•−皆為參與IFO 及CP降解之反應物，而CO3•− 相對之反應性較OH• 來得低。雖然碳酸氫根離子存在下會降低目標藥物降解及副產物生成，其新副產物(P11和P12)之生成顯示CO3•−在此系統中產生新的反應路徑；此外，CO3•− 導致IFO 及CP之光催化反應傾向於酮基化作用。而在UV/TiO2/Cl− 系統中，氯離子與OH•反應而抑制其生成量，亦無新的副產物生成，推測其原因為IFO和CP中未具有易與氯衍生之自由基 (Cl•, Cl2•−, ClOH•−)反應之富含電子官能基。 研究顯示碳酸氫根離子或氯離子的存在皆會使目標藥物於UV/TiO2光催化處理六小時後產生較高之毒性。在800 mg/L之碳酸氫根離子與氯離子存在下，IFO降解產物之毒性至高點分別由0.29上升至3.78 (UV/TiO2/HCO3− 系統) 和2.81 (UV/TiO2/Cl− 系統) 毒性單位；CP之毒性亦分別由0.88上升至1.61 (UV/TiO2/HCO3− 系統) 及3.05 (UV/TiO2/Cl− 系統) 毒性單位。 除前述四種不同陰離子外，水中溶解性有機物質亦為對藥物光催化處理效果造成影響之關鍵因子。實驗結果顯示，溶解性有機物與混合藥物皆會使CP之光催化降解速率趨緩，CP降解之半衰期在腐植酸(1 mg-C/L)與稀釋醫院廢水(16.7 mg/L)存在下，分別由1分鐘延緩至6.1分鐘和53分鐘。

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溶氧、pH值、鹽度及天然有機物對於底泥硫化金屬氧化溶解動力學之影響

硫化金屬在厭氧底泥中能夠穩定具有生物毒性之溶解態重金屬，然而，暴雨發生或是河口潮汐作用可能使底泥懸浮並暴露於好氧狀態，硫化金屬可能因此發生氧化溶解反應而提高重金屬之生物有效性並傷害生態系，本研究之目的係探討水中溶氧、pH值、鹽度及天然有機物對於三種硫化金屬: 硫化銅、硫化鉛及硫化鋅氧化溶解動力學之影響。 本研究利用可控制水中溶氧(0 mg/L, 5 mg/L 和 8.4 mg/L)之連續曝氣裝置執行三天之批次實驗，結果顯示硫化銅、硫化鉛及硫化鋅於溶氧存在之環境下確實會發生氧化溶解，反應速率之序列為:硫化鉛>硫化銅>硫化鋅，且此序列在以個別之比表面積正規化前後並無改變；低pH值及高鹽度一般而言會造成更多及更快之金屬釋出；腐植酸可以抑制硫化銅及硫化鉛之金屬釋出但會促進硫化鋅的金屬釋出；FE-SEM分析發現在10 mg/L 腐植酸反應前後，硫化金屬之外型變得更為圓滑且蓄聚情形更為明顯，而在半鹹水反應前後，除了硫化銅之外並沒有明顯變化。

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利用焙燒程序將廢棄竹筷轉製固態生質燃料之研究

本研究探討以孟宗竹為原料的廢棄竹筷(WBC)經由焙燒轉製成固體生質燃料(即焙燒後之WBC, WBCT)的可行性，並分析焙燒後的液體產物與氣體產物。焙燒之目標為使WBC經焙燒後的產物WBCT其質量產率(YM)能維持約70 wt.%且乾基高位熱值(high heating value in dry basis, HHD)能提高至5500 kcal kg-1以上。在管狀高溫爐內的合適焙燒條件為563 K焙燒溫度(Tr)及40分鐘的焙燒時間(tr)。經前述焙燒條件所得的固體產物WBCT，其質量產率YM為69 wt.%，乾基高位熱值HHD可由原本WBC之4615.86 kcal kg-1提升至5506.80 kcal kg-1，而其能量緻密因子(ED)也能提升至1.19。藉由前述合適條件焙燒所得的液體產物及氣體產物的組成探討，可得知液、氣產物的特性及可利用性。液體主要為水分佔總液體產物62 wt.%，其餘主要為酸性低碳數有機物，類似木醋液。由連續氣體偵測可看出氣體大量出現時間約在10到20分鐘之間。而氣體因高溫爐受空氣流入影響，主要產物為氧氣、二氧化碳及水氣，另有甲烷及一些非甲烷碳氫化合物。最終藉由固、液、氣分析，計算系統之氣體平衡(balance)及碳平衡，以瞭解未測到的物種所佔比例。由本論文結果可得知，廢棄竹筷經焙燒轉製竹筷固體生質燃料為一可行方法，不僅可解決過量廢棄竹筷的問題並提供較高熱質及品質之固體生質燃料。

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運用本體論及層級分析法建立農業環境教育課程架構

本研究以本體論(Ontology)發展農業環境教育課程架構，並以層級分析法(AHP)進行問卷設計及調查，問卷對象包含學術界及政府單位專家學者共40份有效問卷，計算分析課程架構權重，建立農業環境教育課程權重體系架構，據此設計120小時農業環境教育訓練課程。 課程架構共分三階層，第一階層為目標層，旨在建立農業教育課程架構；第二階層為領域層，共五大領域，分別為農業自然環境領域、農業生產技術領域、農業生產與環境領域、農業經營與管理領域、農業政策與法規領域；第三階層為要素層，分列於五大領域下共16項要素，依專家學者問卷分析結果進行要素重要性排序，依序為生物環境、農業污染與防治、生物多樣性、氣候環境、永續農業、有機農業、植物病蟲害、水資源、作物生產概論、土壤資源、作物生產各論、經營管理、農業政策、農業法規、休閒農業、造園與景觀。 依研究所獲之結論，提出相關建議，以供行政院農委會及行政院環境保護署推動農業環境教育專業領域認證以及未來研究參考。

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以階層孔洞碳材提升電容去離子技術之脫鹽效能分析

隨著工業開發及人口迅速增長，人們對水資源的需求量增加，水淡化技術逐漸受到重視。其中，電容去離子技術 (Capacitive deionization, CDI) 是一種新穎的水處理技術，以奈米碳材作為電極，經由電吸附程序，可達到移除水中帶電離子之目的。本研究以三維階層多孔碳球（Three-dimensional hierarchical porous carbon spheres, 3D-HPCS）作為電容去離子技術中的理想電極材料，而3D-HPCS特點為含有階層孔洞結構及良好的三維孔洞通道。研究中將多孔奈米碳材與不同孔洞結構特性的商用碳材相互比較，包含石墨(Graphite)、活性碳(Activated carbon, AC)和有序中孔碳材(Order mesoporous carbon, OMC)。藉由電化學實驗可分析離子於材料孔洞中的電吸附行為，實驗結果顯示3D-HPCS為一個較理想的電極材料，與其他材料相比，具有高的電雙層電容值、快速的離子傳輸通道和低的材料內電阻。除此之外，在CDI實驗中，3D-HPCS電極於0.5 ~ 10 mM 的氯化鈉水溶液中都有好的電吸附容量表現，於低濃度下(0.5 mM)，電吸容量為5.17 mg/g，當濃度提高至10mM時，電吸容量為33.86mg/g。最後由CDI實驗結果可得知3D-HPCS電極和其他材料相比，每單位克重具有較良好的脫鹽能力。因此，3D-HPCS可以作為一個理想的CDI電極材料。本研究結果可以提供新的CDI電極材料之研究方向。

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海洋健康風險評估方法之研究

隨著人類活動的增加，陸上污染源所產生的污染物透過管線或河川被過量排放到海洋環境，尤其高生物累積特性之污染物會蓄積在我們所食用的海鮮中，造成嚴重的健康危害，因此海洋污染問題應被高度重視及採取預防管理措施。我國對於預防海洋污染之規範，針對放流水排放無法實質防治對於人體健康的危害，應透過海洋健康風險評估方法之建立，量化人體健康衝擊並採取預防管理措施，以達到污染防治的目的。 本研究所建構的海洋健康風險評估方法包含八個階段，分別為污染源特徵描述、設定海域暴露情境、海洋模式模擬、估算海洋環境介質濃度、暴露量化、海洋風險值估算、不確定性分析、海洋風險管理，細分成12個步驟，並於每個步驟設計評估表單。架構中整合評估範疇內所有的海洋環境介質及受體之風險，並著重污染物之生物累積特性，量化不同暴露受體的健康衝擊影響。 本案例挑選為開發中之場址進行分析，其場址位於高雄港，放流水中共計13項，主要為重金屬類污染物，其排放濃度介於5至400 ng/L；經評估後所量化的風險值為致癌風險10-13至10-8範圍及非致癌風險10-9至10-3範圍，皆低於可接受的風險值。進行海洋健康風險評估過程中，比較稀釋因子及MIKE 21模式(水理及水質)模擬兩種方法，稀釋因子低於模式模擬約10倍，其估算風險亦會較低。估算污染物於環境介質中的濃度為蝦貝及魚體中的濃度較高，可反應污染物具有生物累積特性；而蝦貝類體內濃度比魚類中高，原因與蝦貝類較易蓄積重金屬類污染物有關。暴露受體則以職業漁夫和水產養殖用戶的風險比一般民眾高，與較高的暴露頻率及時間有關。 經由不確定性分析，95%風險值亦低於可接受的風險值，而不確定性因子中，水體濃度、一般民眾之食用量(IU)、職業漁夫及養殖用戶之食用量(IU)及皮膚接觸頻率(EF)皆為主要的影響因子。

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建立臺灣褐地再開發流程及排序評估工具

台灣地狹人稠，卻擁有許多受到污染的土地。除去因污染程度較輕而較易整治的農地外，其他類型污染控制場址共220筆，整治場址共66筆，總面積約640萬平方公尺，但目前控制與整治場址解除列管率僅達29.5%及6%，原因在於整治目標過於嚴格且沒有財政誘因，使整治成本過高及拉長整治時程，造成資金不願投入。而這些污染場址的買賣及再開發皆受到土污法限制，使土地再利用面臨困境。其不僅危害場址附近居民健康，也造成許多土地廢棄閒置，嚴重浪費土地資源。 事實上，許多國家也同樣面臨土地廢棄，污染等問題。為了達到土地永續使用，保護居民及環境，這些土地的再利用成為各國關注議題，此亦可稱之為褐地再開發。雖然褐地定義在各組織及國家中皆略有不同，但其共通點為已經開發過的土地，有再開發的可能性，卻因其有污染或可能存在污染需要介入才可重新使用。褐地管理在國外歷經數十年時間，發展出完整管理系統及流程，並為加速整治，以風險訂定整治目標及提出財政補助，同時，許多學者也提出設計排序再開發順序的工具，以合理的分配政府資源及經費，使褐地可以有效率的被開發。因此本研究回顧國內現況及國外文獻後，發現為了讓台灣污染場址得以加速解除列管並再使用，需要引入國外褐地概念，以建立污染土地再使用觀念。 本研究首先建立褐地定義為”已開發過且污染輕微，目前為廢棄或閒置狀態，有再開發潛力之污染場址”，並設計再開發的評估流程，將所有列為污染場址之土地遵循環保署訂定的初步評估辦法將污染場址分為控制場址及整治場址，而控制場址經過褐地判別後，再以致癌及非致癌風險值10-6、1推導場址四種不同土地用途之整治目標，並以本研究設計之褐地再開發排序指標工具建立土地再開發順序，並評估未來適合之土地利用選擇，此項工具從文獻匯整各交集指標再進行調整，使之可評估環境、經濟、社會三層面考量，並可保護居民健康安全。而後再加入財政補助，使所有進入流程評估之污染場址可以經由合適的判斷做合適的行動。案例研究以五塊土地進行評估，五塊土地兩塊位於北部，兩塊於中部，最後一塊於南部，經判別後皆屬於褐地，再推估五者各土地用途整治目標後，以指標工具評估再開發順序及適合之土地用途，可得知位於南部的土地及使污染程度高，但因其開發可帶來之效益大，因此為第一優先順序，不僅可促進污染場址再開發，更可以保護居民健康，使土地永續使用。