Aerobiology 기초지식 정리 2
24년 1학기 Aerobiology 수업 들으면서 습득한 지식들을 정리합니다.
1. Koch's Postulates: 특정 미생물이 특정 질병의 원인임을 증명하기 위한 4가지 기준
- 질병이 발생한 모든 사례에서 미생물이 발견되어야 한다.
- 해당 미생물을 순수 배양해야 한다. 특정 질병의 원인 미생물이 어떤 것인지 정확히 확인하기 위해서는 다른 미생물이 섞이지 않은 상태에서 해당 미생물만을 배양해야 한다.
- 배양한 미생물을 건강한 숙주에 접종하여 동일한 질병을 유발해야 한다.
- 실험적으로 감염된 숙주에서 동일한 미생물을 재분리해야 한다.
질병인 경우 미생물 발견. 순수 배양 한뒤에, 건강한 사람에게 질병 유발하는지 확인. 질병 감염된 사람한테서 그 미생물이 또 발견되는지 확인. 이러면 미생물이 질병의 원인이라고 볼 수 있다.
2. Contagion(컨테이전)은 전염성 질병이 사람 사이에 전파되는 현상을 의미한다. 이 용어는 질병의 확산과 전파 과정을 설명하는 데 사용된다.
3. 만약, 환경으로부터 감염되는 질병이라고하면 이는 non-contagious 이다. 예를 들어, 라지오넬라병이나, 곰팡이(fungi) 에 의한 감염은 환경으로부터 감염되는 것이기 때문에 contagious 가 아니다.
4. Infectious Respiratory Aerosol (감염성 호흡기 에어로졸) 은 호흡기 질환을 일으킬 수 있는 병원체(바이러스, 박테리아 등)를 포함한 미세한 액체 또는 고체 입자를 의미한다.
- Droplet transmission : 비말 전파 : 액체로 부터 직접적으로 접촉해서 감염되는 경우. 비말이 빠르게 지면으로 침강하기 때문에 이로 인한 전달은 빠른 시간내에 이루어짐. 비교적 큰 입자 크기 (5마이크로미터 이상)
- Airborne transmission (droplet nuclei transmission) : 비말핵 전파 : 집적 접촉이 아니라, 비말핵이 공기중을 떠돌아다니다가 감염. 감염자와 직접적으로 같이 있지 않더라도, 감염자가 머문 공간의 공기에 접촉해서 감염될 수 있음. 비교적 작은 입자 크기 (5마이크로미터 이하)
5. Obligate Airborne Transmission(필수 공기 전파)
정의: 병원체가 주로 공기를 통해서만 전파되는 경우를 말한다. 이러한 병원체는 공기 중에 떠 있는 미세한 에어로졸 입자를 통해 전파되며, 이는 감염된 사람과 직접 접촉하지 않고도 쉽게 전파될 수 있다 (pulmonary TB).
6. Preferentially Airborne Transmission(선호 공기 전파)
정의: 병원체가 여러 전파 경로 중에서 공기 전파를 선호하지만, 반드시 공기 전파만으로 전파되지는 않는 경우를 말한다. 이러한 병원체는 공기 전파 외에도 비말 접촉, 표면 접촉 등을 통해 전파될 수 있다 (chicken pox).
7. Airborne viral infections 의 예시 (공기 전파 바이러스 감염)
- 일반 감기
- 인플루엔자
- epidemics 에 의한 분류: pandemic vs. seasonal
- host 에 따른 분류 : non-zoonotic vs. zoonotic
- 주의사항: 일부 동물병의 경우 드물게 사람을 감염시킬 수 있다.
- 코로나바이러스
8. Airborne bacterial infections 예시 (공기 전파 박테리아 감염)
- Mycobacterium tuberculosis 균에 의한 Pulmonary tuberculosis (TB, 결핵) 감염
- Legionella 균에 의한 Legionallosis, Pontiac fever 발생
- TB 는 사람간 전파됨 (contagious)
- 레지오넬라는 사람간 전파안됨 (non-contagious)
- Anthrax (탄저병) : 탄저균(Bacillus anthracis) 감염에 의해 발생하는 급성 감염질환. 감염된 동물에 의해 사람에게 감염됨 (non-contagious)
9.Fungal infection (mycosis) : 곰팡이나 효모 같은 진균류에 의해 발생하는 감염
- pathogenic fungi 를 포함하고 있는 공기를 흡입하여 발생함
10. Allergy : 면역 반응에 의한 Hypersensitivity reaction 이다. 알러지를 일으키는 물질을 Allergen 이라고함.
- Allergic asthma : Cough and wheezing
- Allergic rhinitis : Running nose
- Allergic bronchopulmonary mycoses : Fungal allergy, infection in lungs
... 등등 Allergy 에는 다양한 분류와 증상이 존재한다. 감염과 allergy 는 다르다. 곰팡이는 감염을 일으킬 수도 있고, 알러지를 일으킬 수도 있고, 둘 다 일으킬 수도 있다.
11. Thunderstorm asthma : Thunderstorm Asthma(천둥번개 천식) 는 천둥번개를 동반한 폭풍우가 발생한 후 특정 기상 조건에서 많은 사람들이 급성 천식 발작을 일으키는 현상을 말한다. 이 현상은 주로 봄과 여름철에 발생하며, 특히 호주와 같은 일부 지역에서 잘 알려져 있다.
원인: 폭풍우가 발생하기 전에 공기 중에 높은 농도의 꽃가루와 곰팡이 포자 (plant pollen, fungal spores) 가 존재할 수 있다. 이들 알레르겐은 폭풍우의 강한 바람과 번개에 의해 작은 입자로 분해되며, 비와 함께 대기 중에 분산된다.
12. 다른 알러지 발생 요인
- House dust mite (집먼지 진드기) 알러지 : 99% 가 HDM 의 feces 에 의해 발생
- Cockroaches : saliva, feces, shedding skin 등에 의해 발생
- Dog : major source - saliva, dander, urine
- Cat : saliva, fur, urine
- Bird : excrements, feather dust (깃털에 존재하는 1마이크로미터 이하의 매우 작은 물질이 있음)
13. Bioactive compounds 에 의한 건강 영향
- endotoxins : gran-negative bacteria 에서 나오는 독성
- mycotoxins : fungi 로 부터 나오는 독성 (대사 산물임)
생명체로부터 나오는 독성물질을 의미함
14. 어린 시절 개와 같이 사는 등 endotoxins 과 같은 알러지, 질병 유발 요인에 노출되는 것이 면역체계 발달에 좋은 영향을 줄 것이라는 가설이 존재함
15. HEPA filter (High Efficiency Particulate Air Filter) : 필터가 가장 포집하기 어려운 입자가 대략 0.3마이크로미터 입자인데, 이는 입자가 크거나 작으면 각기 다른 포집 방법에 의해 잘 포집되는데, 애매한 크기는 각기 다른 포집방법에서 잘 포집되지 않기 때문이다. HEPA 필터는 0.3 마이크로미터 입자의 99.7% 이상을 포집할 수 있어야한다.
16. 공기청정기의 성능: CADR (Clean Air Delivery Rate)
V = volume of the test chamber (ft3)
k_e = decay rate mearsured with the air purifier (min-1)
k_n = natural decay rate measured without the air purifier (min-1)
$$ CADR = V (k_e - k_n) $$
16. HVAC System : Heating, Ventilation, and Air Conditioning (HVAC) system : 온도 조절, 실내 공기질을 좋게 유지시켜주는 시스템
17. UVGI (UltraViolet Germicidal Irradiation) : UVGI는 자외선의 살균 특성을 이용하여 공기, 물, 그리고 표면의 미생물을 불활성화시키는 방법
- In-duct UVGI : HVAC system 안에 설치해서 흐르는 공기를 자외선을 이용해 살균함
- Upper room UVGI: 방 상단에 설치해서 실내 공기를 살균함
- 자외선중에 UV-C 라는 자외선이 사용된다.
18. Greenhouse gases (GHGs) : 대기의 열을 잡아놓는 기능을 하는 가스
19. The Keeling Curve : 킬링 곡선은 지구 대기의 이산화탄소(CO₂) 농도를 시간에 따라 나타낸 그래프다. 이 곡선은 1958년에 하와이의 마우나로아 관측소에서 대기 중 CO₂를 체계적으로 측정하기 시작한 찰스 데이비드 킬링(Charles David Keeling)의 이름을 따서 명명되었다. 이 그래프는 인간 활동이 지구 기후에 미치는 영향을 보여주는 중요한 지표 중 하나다.
20.Radiative forcing : 복사 강제력(radiative forcing)은 지구의 에너지 균형에 영향을 미치는 요인을 측정하는 개념이다. 이는 지구 대기로 들어오는 태양 복사 에너지와 지구에서 방출되는 적외선 복사 에너지 간의 균형 변화를 나타낸다. 복사 강제력은 기후 변화를 이해하고 예측하는 데 중요한 역할을 한다.
위 그림에서 Radiative force 가 +인 요인은 지구 온도를 상승시키는 요인. -인 요인은 지구 온도를 하락시키는 요인임
21. Aerosol-cloud-radiation interactions
에어로졸은 태양 복사 및 지구 복사를 직접적으로 흡수하거나 반사하여 지구의 복사 균형에 영향을 미친다:
- 직접 효과 (Direct Effect):
- 에어로졸 입자는 태양 복사를 반사하여 지표면으로 도달하는 태양 에너지를 감소시킨다. 예를 들어, 황산염 에어로졸은 태양 복사를 반사하여 냉각 효과를 나타낸다.
- 일부 에어로졸은 태양 복사를 흡수하여 대기를 가열한다. 예를 들어, 검댕(black carbon)은 태양 복사를 흡수하여 온난화 효과를 나타낸다.
- 간접 효과 (Indirect Effect):
- 에어로졸은 구름의 반사율과 수명을 변화시켜 지구 복사 균형에 간접적으로 영향을 미친다. 예를 들어, 에어로졸이 많은 구름은 반사율이 높아져 냉각 효과를 나타낼 수 있다.
하지만 실제로 지구 온도에 대한 aerosol 의 영향을 정확하게 측정하기 어렵다. 많은 부분이 불확실하게 남아 있음.
22. 지구 온난화가 bioaerosol 에 미치는 영향 : Global warming 인 아래와 같은 경로로 bioaerosol 에 영향을 미친다.
- 이산화탄소 상승 -> 기온 상승 -> 식물 성장 증가, 꽃가루 증가
- 이상 기후 증가 -> 천둥 천식
- 해수면 상승 -> 범람 증가 -> 쓰나미가 일어난 이후 대기 오염으로 인해 천식이 증가하는 사례 (Katrina cough)
23. Bioaerosol 이 세계 기후에 미치는 영향 : 구름 형성, 복사 강제력 (열의 흡수나 반사를 통해 지구 온도를 변화시키는 힘)
- 구름형성: 에어로졸은 대기에서 cloud condensation nuclei (CCN) 또는 ice nuclei (IN) 처럼 작용할 수 있음
- 구름 응결핵(CCN)은 수증기가 응결하여 구름 방울을 형성하도록 도와주는 입자다. 에어로졸에 수증기가 붙어 액체가 되면서 성장하는 방식으로, 수증기상태의 물이 액체 상태로 변경하도록 도와줌.
- 얼음핵(IN)은 대기 중의 수증기가 얼음 결정으로 변하는 과정을 촉진하는 입자다.
24. Bioprecipitation : 대기 중 특정 미생물, 특히 박테리아가 구름 형성과 강수(비, 눈) 과정에서 중요한 역할을 한다. 그리고 비에 섞여 있다.
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