永續發展科技的環境保護研究是以「開發高效環境生態系之碳蓄存」為主軸。由於近年來地球暖化嚴重、能源及肥料價格高漲，但對生態系碳蓄存之提升甚為缺乏，土壤腐植質是碳蓄存最穩定的有機碳及農地肥力指標，本中心即提出研究農地、林地及濕地生態系中之碳蓄存機制，並期達成高效土壤有機物腐植化碳蓄存之創新技術，對生態系土壤及農業永續經營發展深具意義及價值。

本領域已建立具有熱帶/亞熱帶特色的農地，在農地生態系受到國科會長期支持進行15年研究，對亞熱帶農地生態系有相當重要的指標價值。本研究室已研發之快速處理廢棄物之創新技術，可在數小時內完成腐植化免堆有機質肥料，將對研發高效土壤碳蓄存之機制及技術有相當的啟發及助益。

本研究團隊整合具有物理、化學及生物背景之教授，可以應付複雜之生態系，以建立農地生態系之二氧化碳之通量觀測系統，並提供全球暖化IPCC之對生態系碳蓄存機制及效率提升之精確關鍵資訊。將開發高效土壤碳蓄存之腐植化創新及應用關鍵技術，快速幫助土壤達一萬年之成效，對全球農業土壤可創造一項國際性「土壤革命」（Soil Revolution）之突破，將對人類所依賴的農地土壤有重大貢獻。

本中心整合通量塔、動物生產環境監控以及無線感測網路系統，為建立大氣、地表及生態環境監測系統，已在北東眼山和中興大學設立兩座通量塔，另外與農試所通量塔有良好交流，進行CO2監測、水氣及能量通量觀測，及建立氣象、植物及土壤基本資料，藉以觀測未來林區的地表參數數據，所有觀測資料均及時上網，並已成為世界400餘座通量塔網之一環。另於中興大學與惠蓀林場中建構無線網路觀測場，利用無線感測網路將環境中重要的特徵指標擷取出來，並將所得到的資料加以楚哩，以利分析與應變並有助於災害動態訊息的提供與救援機制之啟動。此外本研究亦撘乘海研船至南海進行通量觀測，此為目前國際上少有且珍貴資料。主要成果發現南海為CO2吸收源，每年吸收量約可達406,000萬噸；此外在北東眼山觀測發現近中午時SO2濃度會受植物而氣孔張開、阻抗減小而下降；利用通量資料發表水稻田與大氣作用之參數化方法，都會中CO2逐時排放之觀測資料。並藉由戴奧辛採樣，結合周界大氣污染源的排放量、牧草戴奧辛採樣(生態)及戴奧辛對人體身上的危害，做一個多面性的整合。藉由此計畫案可促使跨領域整合，使研究層面多元化。

中心目前已擁有FUHSI和HOPE兩項機載高光譜儀設備，不僅是國內其他學研單位所沒有的設備，即使國際上也少見。並與國家實驗研究院儀器科技研究中心建立良好合作關係，可依研發需求開發新設備。主要研究工作包括精準農業技術開發，濕地生態調查，重金屬污染農地監測，坡地災害地貌鑑別等頂。利用所獲取之高光譜影像，搭配現地調查及採樣分析資料，已初步建立可推估稻株氮含量、重金屬含量、以及稻熱病程度的遙測模式。 

精準農業之研究是結合現代化科技和傳統農業生產技術，探討局地氣候和土壤的時間空間變異，對農作物生育之影響及進行高效率之農業經營管理，研究中著重於關鍵性技術的開發，於外埔水稻試驗樣區進行多項相關技術研發與測試，應用遙測技術協助進行田間水稻營養狀態、產量和土壤特性之空間分佈調查，規劃適合之精準肥培管理措施，探討精準施肥對生態環境與水稻產量之影響，建立適合台灣和亞洲地區「小農制度」下應用的水稻精準管理技術，減少農業生產過程中的非點源污染。研究期間已委製兩部機載高光譜儀，偵測波譜範圍分別為430 - 950nm和900 - 1700nm，可涵蓋作物反射光譜中最重要的波段，本校是國內學研機構中，唯一擁有機載高光譜儀的單位。

本年度除已於外埔試驗樣區設置整合研究樣區外，也已進行多次航拍作業外，同時也協助本中心研究團隊獲取高美溼地、彰化重金屬污染農地、南投九九峰等地區影像，以及協助本校農資學院同仁獲取嘉義太保地區影像。目前已初步建立可推估稻株氮含量、重金屬含量、以及稻熱病程度的遙測模式，並發現作物體中累積之重金屬濃度和土壤重金屬濃度之相關性，正進行作物體中的重金屬含量與植被反射光譜間之相關性分析，希望能利用水稻植株為偵測介質，使用機載高光譜儀進行對水稻生長與毒害狀況進行監測，以達到偵測土壤重金屬含量之目的。

土壤與地下水污染整治復育技術研發方面，已調查並整理分析各項重金屬於污染農地之資料，並繪製重金屬在農地三度空間等濃度分佈圖。將資料庫配合膠體於流體中之沉降行為，推導重金屬經灌溉渠流入農地之傳輸模式。

本研究團隊將能源作物大豆應用於受鎘污染之土壤，研究結果顯示，於人工配製鎘污染土壤中添加5%活性碳或污泥，可顯著增加大豆地上部之鮮重。土壤之pH值會影響大豆之株高，生長於較高pH值土壤中之大豆具有較高之株高，因而具有較高之鮮重值。

另應用奈米科技之零價鐵還原降解十溴聯苯醚，以處理環境有機污染物，是國際首次之研究。本實驗自行合成之奈米零價鐵其直徑介於20~50 nm。十溴聯苯醚經奈米零價鐵處理40分鐘後就達到超過80%的降解效率。奈米二氧化鈦光觸媒處理十溴聯苯醚之研究，PBDEs之光降解是由多溴數之同類物降解為低溴數的同類物，並為連續逐步式的脫溴反應，而添加奈米二氧化鈦能促進PBDEs之光化學反應，可進一步應用在環境有機溴化物之處理。

環糊精輔助之過硫酸鹽氧化有機氯化溶劑污染之研究發現，溶液中同時存在HP-β-CD與亞鐵離子時，HP-β-CD會與Fe2+形成複合物。HP-β-CD之使用，可增加TCE和PCE之水中相對溶解度（St/So），且HP-β-CD會與TCE和PCE之間呈現1:1之複合，HP-β-CD增加TCE和PCE水中溶解度之能力並不受亞鐵離子存在之影響。以HP-β-CD結合過硫酸鹽，並配合少量之亞鐵離子，以處理溶解相之氯化有機溶劑，相當具有之潛力。

重金屬於污染農地空間分佈及物種轉換：內容包含研究銅及鉻於灌溉渠道之傳輸及遷移、輸入農地之方式及主要形態、空間分布分析、吸附現象及使用類神經探討農地土壤特性對銅及鉻之分布和物種影響。已將基礎調查資料分析整理完畢，並繪製重金屬在農地三度空間等濃度分佈圖。根據建立之重金屬於污染源頭-灌溉渠道之物種狀態和濃度、水體之環境及農地土壤特性之資料庫，配合膠體於流體中之沉降行為，推導重金屬經灌溉渠流入農地之傳輸模式。

生物可及性方法評估受有機物污染土壤生物復育之研究，發現無論是新鮮污染或是污染齡久之土壤，索氏萃取、超臨界流體萃取及超音波萃取皆有明顯之高估情況，由於Persulfate Oxidation無論於新鮮污染之土壤或是污染齡久之土壤殘留部分，皆較為接近生物降解後之殘留值，可以在短時間內得知該有機污染物可以被生物分解之百分比，以評估是否利用生物復育技術復育該場址。

以強震監測系統資料處理平台為研究主軸，應用計畫主持人主導「氣象局結構強震資料收集與分析」研究計畫成果，藉由對國內使用中54座結構物強震監測系統軟硬體與資料交換格式之瞭解，發展一地震紀錄資料處理平台，以整合豐富的地震與微震紀錄，並可和已建立完成之系統識別模組與損壞評估模組進行溝通連結，可方便未來處理大量分析案例，期能應用於土木工程結構震害之防治。耐震評估與結構健診方面，建立建築結構振動監測及整體系統診斷步驟，藉由結構損壞指標評估(SDI、ASDI、SDITC)建築結構不同層間損壞程度與單一層間平面損壞分佈。在結構震損後，局部損壞可藉由鋼板或補強材料進行修復，整體性之結構問題，則可藉由減振裝置進行補強，因此在減震設施實體裝置研發與試驗上，除藉由所製造之多元調諧質量阻尼器裝置，進行實體裝置量測，以瞭解其動態特性，探討理論與實體調整策略；在結構主動控制方面，將前往美國哥倫比亞大學土木及工程力學系，與該校進行主動控制試驗之合作規畫。

RC結構及鋼結構非破壞檢測技術方面，地震所引發之火災，亦會對鋼結構或混凝土結構產生不良之影響，火害後的混凝土結構，經評估若屬可補強再使用，則可進行修補，並配合檢測修補介面之粘結強度。爰以國內發展良好的非破壞檢測技術如應力波技術(超音波脈衝波速法(Ultrasonic Pulse Velocity)、敲擊回音法(Impact-echo method)、紅外線熱影像法(Infrared Thermography))為主，嘗試採用新近發展之敲擊回音正規化頻譜技術(將敲擊能量正規化處理後之頻譜)以定量評估混凝土構造物鋼板修補介面之黏結狀況，進而發展一套全面性的殘餘強度評估技術，供火害後混凝土結構損傷鑑定與結構修補品質評估之用。

隨著人工輕質骨材之生產，輕質骨材混凝土之力學性質已幾近於常重混凝土。在歐美先進國家，鋼筋輕質混凝土應用於大跨距橋樑或高層建築已有數十年歷史，尤以近年來歐洲地區之跨海大橋及鑽油平台等，應用強度高達60 MPa以上之高強度輕質骨材混凝土興建者有愈來愈多之趨勢。美國混凝土協會（ACI）更在2003年之研討會上宣布，預計2030年全美國將進入高強度輕質混凝土構造之年代。

台灣島內水庫淤積嚴重，政府正全力推動水庫清淤及淤泥再生利用燒結為輕質骨材，且國內已有正式量產之輕質骨材公司營運中。預期不久的將來，具有耐震、質輕之輕質骨材混凝土必將大量使用於台灣島上。本計畫未來有關耐震材料研究子題有：(1)本土化水庫淤泥輕質骨材之研發，(2)結構用輕質骨材混凝土產製技術之研發，(3)鋼筋輕質骨材混凝土之工程性質評估，(4)鋼筋輕質骨材混凝土之動態特性探討，(5)鋼筋輕質骨材混凝土構件之耐震行為研究，(6)輕質骨材混凝土橋樑之疲勞行為研究。

水土災害防治科技主要分成四個子題，分別是應用高光譜儀進行影像分類、應用三維雷射掃瞄於坡地災害之研析、集水區土砂估算、及孤立長波通過不同潛沒結構物之渦動特性與洪氾災因機制。

(1)高光譜影像資料的影像分類，是為了解九九峰崩塌與復育情形，先前利用常態化差異植生指數分析九九峰地區植被復育率和變遷偵測研究，以掌握九九峰植被復育及裸露地變化情況。

(2)三維雷射掃描於坡地災害之應用進行研究，探討邊坡之地形變遷與監測、岩石邊坡之位態判釋與崩塌地穩定性。本研究分別以苗栗縣八燕坑野溪上游之地滑地、南投縣蕙蓀林場內之岩石邊坡及雲林縣坪頂台地為試區進行研究。

(3)台灣之海岸線，為求經濟之發展及災害之防護，目前已建立諸多之人工結構物，人工設施遭到海嘯等波浪侵襲時，對於結構物以及環境可能產生之影響。為了瞭解構造物周邊因波浪所產生的複雜渦流現象，研究中首先擬以申請者過去所建立之高解析流場可視化技術，配合FLDV、PIV及波高計同步量測技術之定量量測，針對等水深下不同孤立波波浪條件及不同展弦比之二維矩形柱體，其周邊渦流流場特性作一有系統之量測及探討，再者，以動床試驗進一步探討此渦流系統與沖刷間之關係，並進一步針對孤立波之波動邊界層等沖刷及輸砂機制進行探討，以期瞭解孤立波對結構物周邊流場變化與沖刷之機制，並可提供未來理論及數值模擬研究之參考。

(4) 集水區土砂估算研究方面，由於集水區泥砂主要源自於區內地表之沖蝕、山崩、土石流及河岸坍塌等，研究中結合土壤沖蝕量、崩塌量、河道輸砂量或水庫淤積量等各項泥砂估算結果，說明集水區泥砂遞移之現象，亦可藉用泥砂平衡的概念，透過集水區泥砂遞移率之推算，具體反應集水區之泥砂砂源分佈與遞移概況。

近幾年來無線感測網路的應用越來越多，從監測事件到控制系統都可以發現無線感測網路的蹤影。對於環境的監測或災難的預警，無線感測網路也佔有相當重要的地位。無線感測網路子計畫著重兩大議題。

1. 網路訊息的管理與網路架構的建立，並探討如何以感測器間之合作性來處理所感測之訊息，進而達到有效率的環境監控與管理。在這部分我們將藉由a. 網路拓樸控制, b. 群組化模組和c. 網路定位服務的精確度分析。三個面向來建構具有自我組織與管理能力的無線感測網路。

2. 如何利用感測器之間的合作減少能量的消耗、提升感測器的傳輸效率與建立節能的資訊傳遞機制。這部分我們將利用合作式通訊系統的方式來設計感測器間底層傳輸的合作機制，並配合動態調變與階層是調變來提升與維持無線網路的效率。除此之外，配合節能導向的資料傳遞機制，進而分散無線網路內之能源消耗的情形，使得網路內感測器之耗能能夠均勻分佈，避免熱點出現，延長無線網路之使用時間。

無線感測網路於環境保育與防災上研究與應用，未來將於本校建構無線網路測試場，主要著重於網路訊息的管理與網路架構的建立，並探討如何以適應性、合作性的方式來傳遞所感測之訊息，進而達到有效率的環境監控與管理。