壹、研究動機

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烨宿
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1 中華民國第 51 屆中小學科學展覽會科別 : 生物科組別 : 高中組作品名稱 : 蚊香尋方 - 植物精油驅避台灣鋏蠓 (Forcipomyia taiwana shiraki) 之功效探討關鍵詞 : 驅避小黑蚊植物精油台灣鋏蠓 (Forcipomyia taiwana shiraki) 編號 :

2 摘要臺灣鋏蠓 (Forcipomyia taiwana shiraki) 又名小黑蚊或黑金剛, 校園及日常生活環境裏, 隨處都可見到小黑蚊肆虐情形, 而在中部又尤為嚴重, 因此我們希望運用天然無污染的植物精油, 達到對環境及人體無傷害的有效預防方法實驗結果顯示, 校內密度測量中, 以水池密度為最高, 小黑蚊較多 ; 皮膚實驗 ( 調和油 50%) 中, 驅避小黑蚊的效果為 : 檸檬香茅 > 檸檬桉 > 薄荷 > 迷迭香 > 茶樹 ; 在劑型實驗中, 以膏狀 (10% 檸檬香茅 ) 的延長效果為最好 ; 在空間實驗中, 以檸檬香茅 ( 純精油 ) 與檸檬桉 ( 純精油 ) 空間驅避效果為最好由以上數據可知植物精油驅避小黑蚊有良好之功效壹研究動機因為小黑蚊體積小不易發現及消滅, 我們常常在不知不覺當中, 就成為了小黑蚊的美味大餐, 在校園及生活中總是不勝其擾, 而市面上有效的防蚊液多有添加 DEET 或一些未知的化學成分, 如果我們能運用一些天然的植物精油取代一學些化成分, 並研究及尋找一些增加及延長效果的劑型, 進而應用發展成為防蚊產品, 達到使人體及環境無害的預防方式, 而使用植物精油除了可以防蚊, 也有其附加功效, 如殺菌降溫增加香味等, 其利用價值廣一了解小黑蚊分布校園之情形二探討植物精油驅避小黑蚊之功效三不同精油劑型驅避小黑蚊之功效四不同精油的空間驅避功效貳研究目的 1

3 ( ㄧ ) 實驗器材參研究設備及器材器材項目說明示意圖捕蟲管蟲杯捕捉小黑蚊放置捕捉的小黑蚊 10% 糖水棉墊蟲杯捕蟲管棉墊沾水後放置於蟲杯內, 保持蟲杯溼度 10% 糖水餵食小黑蚊成蟲絲襪網襪捕捉小黑蚊之安全防護絲襪網襪植物精油 50%( 檸檬桉皮膚實驗之精油茶樹檸檬香茅薄荷迷迭香 ) 純精油空間實驗之精油劑型精油 10%( 油狀劑型實驗之精油乳液精油膏純露 ) 2

4 空間實驗箱 ( 最初設計 ) 空間實驗之實驗箱空間實驗管 ( 現在使用 ) 空間實驗之實驗管 3

5 ( 二 ) 實驗精油提煉蒸餾法 : 在蒸餾塔中放入水及植物, 在加熱過程中, 植物的精油會被高溫的蒸氣帶上來, 精油及蒸氣再經過冷凝管的快速降溫, 再經過分離手續, 就成了最珍貴的精油, 而原本的蒸餾水含有少量的精油和植物的香氣, 稱之為純露圖一蒸餾機圖二蒸餾前的檸檬香茅圖三蒸餾後的檸檬香茅圖四檸檬香茅 (15 公斤提煉 45 cc的精油 ) 4

6 一實驗架構註 : 虛線為尚未完成之實驗肆研究過程或方法小黑蚊試驗捕捉試驗校園密度試驗皮膚試驗空間試驗環境探討精油 D E E T 對照組精油對照組 ( 觀察吸引小黑蚊前來叮刺之數目 ) 迷迭香檸檬香茅薄荷茶樹 ( 取效果較佳之 3 種精油 ) 檸檬桉複方調和基礎調和油油狀乳狀膏狀純露 5 數據整理, 分析

7 二密度調查 ( 一 ) 密度調查測量方式裸露一隻小腿, 定時調查 20 分鐘, 紀錄溫度濕度及觀察 20 分鐘內誘引小黑蚊之數量, 測量單位為 ( 隻 / 人小腿 /20 分鐘 ) ( 二 ) 校園環境小黑蚊密度調查為瞭解校園小黑蚊發生情形, 於校園各處以三位實驗研究人員作為三組實驗組進行測試, 測試時, 並對校園各處進行校園環境評估環境分析並記錄每次實驗結果列出相關數據, 進而掌握小黑蚊的習性同時, 還可以運用捕捉到的小黑蚊, 進行後續相關實驗三捕捉小黑蚊 ( 一 ) 使用的器材 1. 捕蟲管 : 使用橡膠管接合一透明管, 並在接合處放置紗網, 避免將小黑蚊吸入口中 2. 蟲杯 : 運用一般市售的紙杯, 在杯口以紗網覆蓋, 並以橡皮筋繫住避免小黑蚊飛出, 且於紗網之上放置含有 10% 蔗糖水之棉墊另於杯底放置濕潤的棉墊保持空間濕度, 給予小黑蚊較為安適的環境, 延長其存活時間 3. 膚色網襪加膚色絲襪 : 一般市售其選擇膚色之原因, 是因為膚色是相較於其他色較相似於皮膚的顏色, 而且看起來較為美觀, 也較易辨別小黑蚊吸附的位置所在網襪加絲襪的構造, 因網襪網狀的構造, 能使得皮膚與絲襪間有一定的間隙, 避免小黑蚊直接叮刺於皮膚上 ( 安全防護 ) 4.10% 的糖水 : 提供小黑蚊成蟲吸食餵養 ( 二 ) 實驗步驟於密度測試結果較多之定點, 裸露一隻小腿 ( 有安全防護 ), 吸引小黑蚊, 便進行捕抓 6

10% 糖水棉墊蟲杯捕蟲管絲襪網襪圖五實驗器材圖六捕捉小黑蚊四精油施用於皮膚的小黑蚊忌避實驗 ( 一 ) 精油種類 1. 迷迭香 (Rosmarinus officinalis) 2. 檸檬香茅 (Cymbopogon citratus) 3. 薄荷 (Mentha piperita) 4. 茶樹 (Melaleuca alternifolia) 5.

8 10% 糖水棉墊蟲杯捕蟲管絲襪網襪圖五實驗器材圖六捕捉小黑蚊四精油施用於皮膚的小黑蚊忌避實驗 ( 一 ) 精油種類 1. 迷迭香 (Rosmarinus officinalis) 2. 檸檬香茅 (Cymbopogon citratus) 3. 薄荷 (Mentha piperita) 4. 茶樹 (Melaleuca alternifolia) 5. 檸檬桉 (Eucalyptus citriodora) 6. 複方調和 - 檸檬香茅薄荷檸檬桉 ( 單方精油效果較好三種精油 ) 7. 基礎調和油 (100% 橄欖油 ) ( 二 ) 精油調配 1. 選取精油 : 檸檬桉茶樹檸檬香茅薄荷迷迭香 2. 單方精油調製方法 : 以基礎油混合,50 %(5 cc的精油搭配 5 cc的基礎油 ) 3. 複方精油 : 檸檬香茅薄荷檸檬桉 ( 以單方精油效果較好三種精油搭配 ) 4. 複方精油調製方法 : 以基礎油混合,50 %(0.5 cc的各類精油搭配 1.5 cc的基礎油 ) ( 三 ) 實驗步驟於實驗受測者 ( 五組 ) 的兩小腿, 皆預留長為 10 cm 的小腿範圍, 已進行實驗的受測範圍, 其餘部位則用以布料或保鮮膜將其完全地包覆其一腳為實驗測試體 ( 於表面塗抹 O.25 cc精油 ), 另一腳則為其對照組 ( 不塗抹精油 ), 進行兩者其差異的觀察, 每一次在塗抹不同種類之精油時, 都會使用酒精棉片進行擦拭, 以便去除精油的味道殘留於皮膚表面而減少實驗的變因進行實驗時, 分別記錄 : 7

9 1. 有 ( 無 ) 抹取精油的第一隻受誘引小黑蚊的時間 - 比較效果時間的長短 2. 有 ( 無 ) 抹取精油的 20 分鐘內所有誘引前來之小黑蚊蟲數 - 比較驅避小黑蚊之功效 10 公分圖七 50% 精油圖八塗抹精油五不同劑型混合精油對小黑蚊忌避實驗 ( 一 ) 劑型種類與調配求取實驗效果較佳之 3 種單方精油 ( 檸檬桉檸檬香茅薄荷 ), 搭配劑型的變化 ( 油狀乳液精油膏純露 ), 再以各種不同之劑型, 重複皮膚實驗之步驟, 取得最有效力的驅避產物 1. 選取精油 : 檸檬桉檸檬香茅薄荷 ( 以單方精油效果較好三種精油搭配劑型 ) 2. 調製方法 : 油狀 : 調配為 10 %(1 cc的精油搭配 9 cc的基礎油 ) 乳液 : 調配為 10 %(2 cc的精油搭配 18 cc的純乳液 ) 純露 : 調配為 10 %(1 cc的精油搭配 9 cc的純露 ) 膏狀 : 調配為 10 %(2 cc的精油搭配 18 cc的基底配方 ) * 基底配方 : 取凡士林 30g 蜂蠟 5g 乳木果油 5g( 凡士林 : 蜂蠟 : 乳木果油 =6:1: 1), 並將其隔水加熱而得之 ( 二 ) 劑型實驗步驟於實驗受測者 ( 五組 ) 的兩小腿, 皆預留長為 10 cm 的小腿範圍, 已進行實驗的受測範圍, 其餘部位則用以布料或保鮮膜將其完全地包覆其一腳為實驗測試體 ( 於表面塗抹 0.25g 精油乳液精油膏或純露精油 ), 另一腳則為其對照組 ( 不塗抹精油乳液精油膏或純露精油 ), 進行兩者其差異的觀察, 每一次在塗抹不同種類之精油劑型時, 都會使 8

10 用酒精棉片進行擦拭, 以便去除精油的味道殘留於皮膚表面而減少實驗的影響因素進行實驗時, 分別記錄 : 1. 有 ( 無 ) 抹取精油乳液精油膏或純露精油的第一隻受誘引小黑蚊的時間與 - 比較效果時間的長短 2. 有 ( 無 ) 抹取精油乳液精油膏或純露精油的 20 分鐘內所有誘引前來之小黑蚊蟲數 - 比較驅避小黑蚊之功效圖九精油膏基底配方圖十精油膏製作圖十一乳狀精油圖十二膏狀精油 9

圖十三純露精油圖十四各類劑型精油圖十五精油膏秤量圖十六塗抹精油膏六空間實驗 ( 一

11 圖十三純露精油圖十四各類劑型精油圖十五精油膏秤量圖十六塗抹精油膏六空間實驗 ( 一 ) 空間使用器材 1. 空間實驗管 ( 捕蟲管 ) 2. 純精油 ( 檸檬桉茶樹檸檬香茅薄荷迷迭香 ) 3. 棉球 ( 二 ) 實驗步驟以實驗管吸入十隻小黑蚊, 並將管口以紗網覆蓋防止小黑蚊飛出, 在靠近管口五公分處做為範圍標記, 實驗測試時以棉球沾滿純精油 (0.5 cc ), 將棉球放置於離管口約一公分處考量小黑蚊有趨光的特性, 在實驗進行時, 會將實驗管傾斜朝上, 使管口朝向光源或太陽處, 小黑蚊便會爬向管口實驗時將小黑蚊吸至實驗管底部, 觀察小黑蚊受趨光後爬向管口時, 是否會受到精油 10

12 味到的驅避, 以五公分作為驅避範圍, 紀錄第一隻通過趨避範圍之小黑蚊及固定時間 (10 分鐘 ) 後還留於範圍中的小黑蚊圖十七空間實驗管圖十八空間實驗示意圖圖十九空間實驗管中的小黑蚊圖二十使用沾精油的棉花驅避小黑蚊 11

13 太陽 ( 光源 ) 實驗管口 ( 以砂網包覆 ) 精油棉花驅避範圍 5 公分處小黑蚊趨光處密封實驗管底圖二十一空間實驗示意圖圖二十二空間實驗管 12

14 一校園小黑蚊密度及環境特性 ( 一 ) 校園小黑蚊密度調查伍研究結果校園平面圖圖二十三校園內小黑蚊密度測量在校園密度測量實驗中, 記錄溫度溼度及其密度 ( 隻 / 人小腿 /20 分鐘 ), 以生態池的密度為最高, 而回收廠的密度為最低 13

15 二精油塗抹皮膚的小黑蚊忌避實驗 ( 一 )50% 精油處理後, 第一隻小黑蚊吸引時間之比較分鐘 *** *** 迷迭香檸檬香茅茶樹 *** 薄菏檸檬桉無塗抹精油 50% 精油迷迭香檸檬香茅小黑蚊第一隻茶樹受誘引的時間薄菏檸檬桉無塗抹精油圖二十四 50% 精油處理第一隻小黑蚊吸引時間之比較 (n=5) 在皮膚塗抹精油對小黑蚊的忌避實驗中, 以 50% 的植物精油進行實驗, 同時記錄實驗組 ( 有抹精油 ) 與對照組 ( 無抹精油 ) 中第一隻被誘引前來的小黑蚊時間, 其中以檸檬香茅 (94 分鐘 ) 的時間為最長, 檸檬桉 (29.4 分鐘 ) 薄荷 (25.6 分鐘 ) 則為次之 ( 二 )50% 精油處理後,20 分鐘內皮膚誘引小黑蚊數量比較隻數 *** *** 7 *** *** 6 *** 迷迭香檸檬香茅茶樹薄菏檸檬桉無塗抹精油 50% 精油 20 分鐘小黑有塗抹精油蚊數量圖二十五 50% 精油處理 20 分鐘中皮膚誘引小黑蚊數量比較 (n=5) 在皮膚實驗中以 50% 的植物精油做時驗, 記錄對照組 ( 無抹精油 ) 與實驗組 ( 有抹精油 ) 在 20 分鐘內被誘引前來的小黑蚊數量, 其中以檸檬香茅薄荷檸檬桉的誘引蟲數較少, 實驗組與對照組比較, 可知精油對驅避小黑蚊是有顯著的功效註 :*** 為 T 檢定雙尾 P<

16 三不同精油劑型對小黑蚊忌避效果試驗 ( 一 ) 不同濃度精油處理後, 小黑蚊第一隻吸引時間之比較分鐘 60 小黑蚊第一隻受誘引的時間 % 檸檬香茅精油 50% 檸檬香茅精油無塗抹精油 0.64 圖二十六不同濃度精油小黑蚊第一隻吸引時間之比較 (n=5) 在劑型實驗中, 以不同濃度精油 ( 檸檬香茅為例 ) 做劑型實驗, 紀錄空白組 ( 無抹精油 ) 與實驗組 ( 有抹精油 ) 第一隻前來的小黑蚊時間, 雖然 10% 的時間較 50% 的時間短, 但與對照組作比較, 還是有其驅避效果 ( 二 ) 不同濃度精油處理後,20 分鐘內皮膚誘引小黑蚊數量比較隻數分鐘小黑蚊數量數列 *** 2.2 *** 0 10% 檸檬香茅精油 50% 檸檬香茅精油無塗抹精油圖二十七不同濃度精油處理 20 分鐘內皮膚誘引小黑蚊數量比較 (n=5) 在精油劑型比較實驗中, 以不同濃度精油 ( 檸檬香茅為例 ) 做劑型實驗, 記錄對照組 ( 無抹精油 ) 與實驗組 ( 有抹精油 ) 在 20 分鐘內前來的小黑蚊數量, 雖然 10% 的處理會誘引少數小黑蚊, 但與對照組比較, 仍可發揮驅避效果註 :*** 為 T 檢定雙尾 P<

17 ( 三 ) 不同劑型 (10%) 處理後, 小黑蚊第一隻吸引時間之比較第一隻受吸引的時間分鐘精油乳液膏狀純露無塗抹第一隻受吸引小黑蚊第一隻受誘引的時間精油類別圖二十八不同濃度精油小黑蚊第一隻吸引時間之比較 (n=5) 在劑型實驗中 ( 檸檬香茅為例 ), 以不同劑型 ( 濃度皆為 10%) 做實驗, 紀錄空白組 ( 無抹劑型 ) 與實驗組 ( 有抹劑型 ) 小黑蚊第一隻吸引時間, 以膏狀第一隻來的時間為最久, 乳液純露油狀依序為其次, 可知在劑型實驗中膏狀效果為最持久 ( 四 ) 不同劑型 (10%) 處理後,20 分鐘內皮膚誘引小黑蚊數量比較隻數分鐘內小黑蚊所吸引的隻數 20 分鐘小黑蚊數量油狀乳液膏狀純露無塗抹精油類別圖二十九不同劑型 (10%) 處理 20 分鐘內皮膚誘引小黑蚊數量比較 (n=5) 在劑型實驗中 ( 檸檬香茅為例 ), 以不同劑型 ( 濃度皆為 10%) 做實驗, 紀錄空白組 ( 無抹劑型 ) 與實驗組 ( 有抹劑型 ) 20 分鐘皮膚誘引小黑蚊數量, 當中以乳液和膏狀吸引隻數較少, 與純露及油狀雖無明顯差異, 但與空白組作為比較可知四種劑型都有其驅避功效 16

18 四空間實驗 ( 一 ) 第ㄧ隻通過範圍小黑蚊時間之比較 2 分鐘第一隻受吸引時間空白迷迭香薄荷茶樹檸檬香茅檸檬桉精油名稱圖三十空間實驗第ㄧ隻通過範圍小黑蚊時間之比較 (n=5) 在空間實驗中, 記錄每種不同精油與空白組 ( 無放置精油 ) 第ㄧ隻通過範圍小黑蚊時間, 可其時間並無明顯差異, 無法推測其驅避效果的不同 ( 二 )10 分鐘後停留於範圍中小黑蚊數量之比較隻數空白迷迭香薄荷茶樹檸檬香茅檸檬桉精油類別最後停留的隻數圖三十一空間實驗 10 分鐘後停留於範圍中小黑蚊數量之比較 (n=5) 在空間實驗中, 記錄每種不同精油與空白組 ( 無放置精油 )10 分鐘後停留於範圍中小黑蚊數量, 與空白組與其他精油做為比較, 檸檬香茅及檸檬桉數量為最少, 可以知道其驅避效果以檸檬香茅及檸檬桉最好, 薄荷則為其次 17

19 陸討論ㄧ校園小黑蚊密度調查 ( 一 ) 在密度調查中, 我們測得水池旁的密度較高, 我們推斷因為水池旁有許多的青苔, 而旁邊教學大樓的學生則可以提供小黑蚊吸血, 因此水池周圍對小黑蚊而言是良好的棲地而回收廠因人口密度較低, 使得小黑蚊無法於此覓食, 因此小黑蚊密度低二精油施用於皮膚對小黑蚊忌避作用實驗 ( 一 ) 在 50% 的精油中我們發現檸檬桉檸檬香茅薄荷的效果較佳, 我們推測可能是因為檸檬桉檸檬香茅的化學成分中都含有香茅醇 ( 註一 ), 而香茅醇可能是導致小黑蚊不敢接近之因素, 薄荷是因為薄荷可以使皮膚表面的溫度下降, 溫度下降時會比較不易吸引小黑蚊三空間實驗 ( 一 ) 在空間實驗中, 最原先是使用大的空間實驗箱, 但因小黑蚊趨光的特性空間較大小黑蚊無法集中等因素影響實驗, 一直無法成功進行, 因此我們使用現有的捕蟲管作為空間實驗的實驗管, 將空間縮小趨光的特性應用在實驗中做出實驗 ( 二 ) 在空間實驗中, 小黑蚊於 4~5 分鐘之間大多數都會通過驅避範圍, 之後會漸漸受到精油味到的影響往後退, 甚至有些會被精油的味道薰暈而滑落, 因此十分鐘的實驗時間是希望可以讓小黑蚊有足夠的時間受到影響四劑型濃度 ( 一 ) 劑型選擇乳液膏狀和純露是因為希望可以藉由不同劑型, 使精油的味道停留於皮膚久一點, 達到延長效果的功效 ( 二 ) 在濃度中, 我們選擇使用 50% 和 10% 的精油是因為精油的成本高, 且 10% 的精油也有一定驅避小黑蚊的效果而使用濃度太高的精油在做乳液及膏狀劑型時, 會呈現劑型與精油無法完全混合的現象 ( 三 ) 在不同劑型塗抹上, 除了其功能的考量還有抹於皮膚上的舒適度, 以乳液及純露兩種劑型抹於皮膚時, 比較不會黏膩較為清爽, 而油狀較油, 膏狀則較為黏膩但可存於皮膚上較久, 延長效果最為顯著 18

20 柒結論在校園密度中, 其中以水池的密度是最高的, 是因為其擁有良好棲地與靠近覓食區域 ( 人口較多 ) 在精油實驗中, 無論是 20 分鐘內的小黑蚊數量或是第一隻小黑蚊來的時間都明顯的的比對照組效果來的好雖然我們尚未使用植物精油與 DEET 做比較, 但我們可以判定植物精油有良好驅避小黑蚊的功效, 在我們實驗的精油之中, 又以檸檬香茅的效果最佳在濃度中, 我們以原先的 50% 降低成 10%, 雖然 10% 精油的效果並未比 50% 精油來的好, 但還是有一定的功效, 在劑型實驗中, 則以膏狀延長功效的效果最為顯著, 達到低濃度 (10%) 效果加倍的功效而在空間實驗中, 檸檬香茅及檸檬桉也都有空間驅避的功效在接下來的實驗中, 我們希望可以利用植物精油來取代市面上的防蚊液, 以達到有效的驅避小黑蚊, 且對人體及環境無害捌參考資料註一 : 溫佑君 ( 譯 )(1996) 芳香療法精油寶典世茂註二 : 杜武俊 ( 主編 )(2006) 小黑蚊 ( 臺灣鋏蠓 ) 的發生與防治行政院環境保護署 19

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1 10 中華民國第四十六屆中小學科學展覽會作品說明書國小組生活與應用科學科第三名 080826 驅蟑達人皂得住 ~ 天然環保驅蟑皂學校名稱 : 臺北縣永和市秀朗國民小學作者 : 小五田乃嘉小五張志宏指導老師 : 朱中梧吳錦勳小五蔡承軒關鍵詞 : 美洲蟑螂趨避性植物 1 10 1. 2. 3. 4. 10cc 5. 6. 7. 8. 9. 75% 2 1-2 10 1 5 8 7 6