Airborne particulate matter (PM) is an environmentally hazardous pollutant that originates from various sources. PM is comprised of solid particles and liquid droplets of diverse composition and size. Hazardous chemical compositions of PM include elemental and organic carbon, organic compounds, biological compounds and metals. Upon acute and chronic PM exposure, toxic contaminants enter and accumulate within physiological systems and prompt cell structure changes accompanied with intracellular endoplasmic reticulum stress, mitochondrial dysfunction, oxidative stress, inflammation, lipid accumulation, and cell cycle arrest. Ultimately, these cellular response leads to the development of key characteristics of aging. In addition, PM internalization enhances autophagy reflux and lysosomal dysfunction, which is involved in cell aging. Previous studies have emphasized a positive association between PM and increased mortality or decreased lifespan, although these are evidenced mostly by observational studies. Direct evidence of the link between PM and aging is still limited. This review evaluates the evidence from not only observational studies but also in vitro and in vivo evidence of PM on aging progression and age-related diseases development. This evidence is based on age-associated cellular changes including endoplasmic reticulum stress, mitochondrial dysfunction, oxidative stress, inflammation, adipose accumulation, autophagy, which strengthen the association between PM exposure and aging. Understanding the underlying cellular responses under PM may allow for the development of new therapeutic targets for PM-induced aging.
The endotoxin test is based on the reaction between Limulus Amebocyte Lysate (LAL) and the lipopolysaccharides of Gram-negative bacteria. In this study, we sought to identify factors that interfere with the LAL testing of radiopharmaceuticals and evaluated acceptable ranges. A gel-clot LAL test and a chromogenic LAL test were used as endotoxin tests. We compared the performances of the EndosafeⓇ LAL and recombinant EndosafeⓇ Recombinant Cascade Reagent (rCR) cartridges for the chromogenic test. The factors that interfered with 68Ga-DOTATOC injection were pH, 4-(2-hydroxyethyl) piperazine-1-ethanesulfonic acid (HEPES) buffer, and organic solvents, especially ethanol. However, interference by these factors was overcome by diluting the 68Ga-DOTATOC injection tenfold. In addition, no interference was observed at pH values between 4 and 8, at a HEPES concentration of 2,000 ㎍/mL, or an ethanol concentration of <1%. Furthermore, results showed that interfering factors had similar effects on the performances of the EndosafeⓇ LAL and EndosafeⓇ rCR cartridges. The results of this study are expected to be useful for evaluating factors that interfere with the endotoxin testing of new radiopharmaceuticals.
Jae-Hee Min;Byoung-Gwon Kim;Hyunji Ju;Na-Young Kim;Yong-Sik Hwang;Seungho Lee;Young-Seoub Hong
Journal of Environmental Health Sciences
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v.50
no.3
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pp.191-200
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2024
Background: Busan is a rapidly industrializing city with many mixed residential and industrial areas. Fine dust emissions from mobile pollution sources such as ships and vehicles are particularly high in Busan. Objectives: This study analyzed the spatial distribution of air pollutants over the past three years and identified the impact of air pollutants through mobile source data in Busan. Methods: We obtained air pollutant data on fine particulate matter (PM10), ultrafine particulate matter (PM2.5), nitrogen dioxide (NO2), sulfurous acid gas (SO2), and ozone (O3) for the last three years (source: airkorea.or.kr) and analyzed the spatial distribution using SAS 9.4 and Surfer 23. For the mobile pollutant data, we used CCTV data from major intersections in Busan to identify truck and car traffic, and visualized traffic density with QGIS. Results: The analysis of the concentration of air pollutants over three years (2020~2022) showed that all were lower than the annual environmental standards with the exception of PM2.5. PM10 and PM2.5 were found to be highly concentrated in the western part of the area, while NO2 was high in the port area of Busan and SO2 was high in the western part of the area and near the new port of Busan. In the case of O3, it was high in the eastern part of the city. The traffic volume of freight vehicles by intersection was concentrated in the West Busan area, and the traffic volume for all cars was also confirmed to be concentrated at "Mandeok Intersection" located in the West Busan area. Conclusions: This study was conducted to determine the relationship between air pollutants emitted from motor vehicles and the distribution of air pollutants in Busan. The spatial distribution of PM10 and PM2.5 correlates with traffic volume, while high concentrations of SO2 and NO2 near the port are associated with ship emissions.
Antimicrobial peptides are antimicrobial substances inherent in animals and plants, with strong antibacterial activity even in small amounts and with various other functions such as antiviral and antioxidant actions. Plants can be grown with just water and sunlight, allowing for their mass production at low costs. However, transforming a chloroplast into one that produces antimicrobial peptides, rather than growing plants, increases the amount of protein expression and minimizes contamination of the ecosystem because gene transfer by pollen does not occur. In that context, using transgenic plant chloroplasts to produce recombinant proteins increases protein degradation and reduces the solubility of proteins. To solve this problem, we fused SUMO, a fusion protein, with a recombinant protein. We also used a 6xHis tag to purify the fusion protein. The antimicrobial peptide stomoxyn is an antibacterial substance found in stable flies. Stomoxyn has an α-helix structure and is amphiphilic, which allows it to dissolve bacterial cell membranes. In this study, we constructed a transformation vector to express stomoxyn in both plant chloroplasts and Escherichia coli and used this vector to confirm the expression of stomoxyn in E. coli. The expression of the protein was then confirmed in E. coli using a transformation vector. The expressed stomoxyn was purified by nickel column and SUMOase treatment, and its antibacterial activity was confirmed using an agar diffusion assay. The EGFP gene was used to ensure that the transformed vector was inserted into the chloroplast.
Research on particulate matter is advancing in real-time, and various methods are being studied to improve the accuracy of prediction models. Furthermore, studies that take into account various factors to understand the precise causes and impacts of particulate matter are actively being pursued. This paper trains an LSTM model using seasonal data and another LSTM model using concentration-based data. It compares and analyzes the PM2.5 prediction performance of the two models. To train the model, weather data and air pollutant data were collected. The collected data was then used to confirm the correlation with PM2.5. Based on the results of the correlation analysis, the data was structured for training and evaluation. The seasonal prediction model and the concentration-specific prediction model were designed using the LSTM algorithm. The performance of the prediction model was evaluated using accuracy, RMSE, and MAPE. As a result of the performance evaluation, the prediction model learned by concentration had an accuracy of 91.02% in the "bad" range of AQI. And overall, it performed better than the prediction model trained by season.
Journal of the Korea Institute of Building Construction
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v.24
no.1
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pp.67-75
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2024
In the context of Korean residential heating systems, Ondol pipelines are a prevalent choice. However, the maintenance of these pipelines becomes a complex task once they are embedded within concrete structures. As time progresses, the accumulation of sludge, corrosive oxides, and microorganisms on the inner surfaces of these pipelines diminishes their heating efficiency. In extreme scenarios, this accumulation can induce corrosion and scale formation, compromising the system's integrity. Consequently, this research introduces an ultrasonic generation system tailored for the upkeep of Ondol pipelines, with the objective of empirically assessing its practicality. This investigation delineates three variants of ultrasonic generating apparatuses: those employing surface vibration, external generation, and internal generation techniques. To emulate the presence of contaminants within the pipelines, substances in powder, slurry, and liquid forms were employed. The efficacy of the cleaning process post-ultrasonic wave application was scrutinized over time, with image analysis methodologies being utilized to evaluate the outcomes. The findings indicate that ultrasonic waves, whether generated externally or internally, exert a beneficial effect on the cleanliness of the pipelines. Given the inherent characteristics of Ondol pipelines, external generation proves impractical, thereby rendering internal generation a more viable solution for pipeline maintenance. It is anticipated that future endeavors will pave the way for innovative maintenance strategies for Ondol pipelines, particularly through the advancement of internal generation technologies for pipeline applications.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.30
no.1
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pp.58-64
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2024
Approximately 250 marine oil spill accidents have occurred in Korea, with profound impact on local communities and the environment. The restoration process necessitates significant resources and costs to return affected areas to their pre-accident state. In accordance with the polluter pays principle, compensation is demanded from polluter, as stipulated in both international conventions and national laws. Consequently, investigations are conducted to determine civil and criminal liability. As the importance of investigation actors in oil spill accidents increases, standards such as CEN 15522-2 and ASTM D 3248 are employed to determine the similarity between the spilled oil and the oil of the suspected ship. Among these standards, CEN 15522-2, the most actively used European standard, underwent its third revision and is now known as EN 15522-2, as of 2023. This study used EN 15522-2 to analyze samples from marine oil spill accidents that occurred in Korea. The results indicated that, considering the characteristics of domestic spills where light fuel oil spills account for more than 40%, the application of EN 15522-2, which includes low-boiling point substances such as Adamantanes, was confirmed to be highly effective.
Jae-Jin Park;Kyung-Ae Park;Tae-Sung Kim;Moonjin Lee
Journal of the Korean earth science society
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v.45
no.3
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pp.214-223
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2024
The recent increase in maritime traffic and coastal leisure activities has led to a rise in various marine accidents. These incidents not only result in damage to human life and property but also pose a significant risk of marine pollution involving oil and hazardous and noxious substances (HNS) spills. Therefore, effective ship monitoring is crucial for preparing and for responding to marine accidents. This study conducted an aerial experiment utilizing hyperspectral remote sensing to develop a maritime ship monitoring system. Hyperspectral aerial measurements were carried out around Gungpyeong Port in the western coastal region of the Korean Peninsula, and spectral libraries were constructed for various ship decks. The spectral correlation similarity (SCS) technique was employed for ship detection, analyzing the spatial similarity distribution between hyperspectral images and ship spectra. As a result, 15 ships were detected in the hyperspectral images. The color of each ship's deck was classified based on the highest spectral similarity. The detected ships were verified by matching them with high-resolution digital mapping camera (DMC) images. This foundational study on the application of aerial hyperspectral sensors for maritime ship detection demonstrates their potential role in future remote sensing-based ship monitoring systems.
This study investigated the diversity of butterfly communities inhabiting agroecosystems and examined the effect of latitude and longitude. The ecological characteristics of butterflies inhabiting rural ecosystems, such as habitat preference and food plant range, were also examined. This study was conducted from 2019 to 2022, selecting 10 locations nationwide and conducting line transect surveys every two weeks for four years, confirming a total of 112 species and 21,901 individuals. There was no difference in the number of species and individuals by region, but there was a clear difference in community composition. The most abundant species in rural ecosystems were Pieris rapae, Polygonia c-aureum, Zizeeria maha, and Colias erate, in that order. There was no significant difference in the number of species and individuals by latitude and longitude, indicating no peninsula effect. Habitat preference showed that butterflies preferring grasslands and forest edges were much more common than those preferring the forest interior, and the food breadth was mostly oligophagous, followed by monophagous and polyphagous. Butterflies inhabiting agroecosystems had ecological characteristics that preferred open spaces such as grasslands and forest edges or relatively diverse foods, due to the similarity of the environmental characteristics of the survey points. Through this study, we believe that continuous monitoring is necessary to determine whether climate change, which is currently underway and habitat change are affecting butterflies in agroecosystems.
Youn-Ha Lee;Jong-Seok Park;Chaerin Park;Sang-Hyun Cho;Je-Won Yoo;Young-Mi Lee
Korean Journal of Environmental Biology
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v.41
no.4
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pp.386-399
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2023
Microplastics and nanoplastics (NMPs) are considered one of hazardous contaminants in marine ecosystems due to their toxic effects, such as reproduction disorder and oxidative stress, on marine organisms. Although water temperature is rising due to global climate change, little information on the toxicological interaction between NMPs and temperature is available. Therefore, in this study, we confirmed the toxicity of NMPs (polystyrene [PS] beads; 0.05- and 6-㎛) on brackish water fleas (Diaphanosoma celebensis) depending on increased temperature (30℃ and 35℃) at individual and molecular levels. In the chronic toxicity test, the group exposed to high temperatures showed an earlier first reproduction time compared to the normal temperatures group, but it was delayed by co-exposure to NMPs at 35℃. Notably, the total reproduction decreased significantly only after 0.05-㎛ PS beads exposure at 30℃. Interaction analysis showed that first reproduction time, modulation of the antioxidant-related gene (GSTS1), heat shock gene (Hsp70), and ecdysteroid pathway-related genes (EcR_A, EcR_B, and CYP314A1) were closely related to temperature and PS beads size. These results indicate that microplastics have size-dependent toxicity, and their toxicity can be enhanced at high temperatures. In addition, higher temperatures and PS beads exposure may have negative effects on reproduction. This study suggests that various factors such as water temperature should be considered when evaluating the toxicity of microplastics in marine ecosystems, and provides an understanding of the complex toxic interaction between water temperature and microplastics for marine zooplankton.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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