대기오염은 최근 급속한 인구증가와 산업화 등으로 인해 인류가 해결해야 할 중요한 문제로 인식되고 있다. 특히 미세먼지 노출에 따른 질병 사례들의 증가와 대기 질 정보에 대한 국민의 관심 증대로 인해 미세먼지는 환경문제를 넘어 사회적 재난 수준의 심각한 이슈로 대두되고 있다. 아울러 대기 중 미세먼지 농도는 실내 미세먼지 농도에 밀접하게 관여하여 실내 공기질의 악화를 야기시킬 수 있다. 따라서 실내외 미세먼지 측정, 모델링, 기여도 평가를 통한 오염 특성을 이해하고, 이를 과학적으로 규명하는 것은 매우 중요하다. 본 특별호는 부경대학교 i-SEED 지구환경교육연구단과 학교미세먼지관리 기술개발사업단에서 진행하고 있는 다양하고 흥미로운 실내외 미세먼지 측정과 관리 기술에 대한 여러 연구들을 소개한다. 이를 통하여 실내외 미세먼지 측정과 관리 기술에 대한 현 주소를 파악하고 참여 연구그룹의 연구 결과에 대한 정보 공유에 본 특별호가 기여하길 기대한다. 더불어 미세먼지에 관련한 지속적인 연구주제 발굴과 국가적인 지원을 이끌어 내기 위한 관련 전문가들의 노력을 기대한다.
대기 입자상물질(particulate matter, PM) 시료의 곰팡이 메타게놈 분석을 위해 DNA 추출 및 유전자 증폭 시 여러 문제가 발생한다. 본 연구에서는 PM 시료로부터 DNA를 추출하는 방법과 polymerase chain reaction (PCR)을 위한 프라이머 및 온도 조건의 최적화를 위하여 다양한 조건으로 실험하였다. 여러 조건에서 DNA 추출 여부를 비교 평가한 결과, bufffer와 proteinase K를 이용하여 20분 동안 화학적 세포 용해 처리와 bead beating 처리를 한 후 상용 DNA 추출 kit를 사용하면 DNA를 효율적으로 추출할 수 있었다. PCR 조건을 최적화하기 위해 ITS2 유전자 영역을 증폭할 수 있는 10개 조합의 프라이머를 이용하여 PCR을 수행한 결과, ITS3tagmix3/ITS4 조합의 프라이머로 annealing 온도 58℃로 하였을 때 증폭된 PCR 산물의 농도가 상대적으로 높았다. 이 조건에서도 PCR 산물의 농도가 낮은 경우에는 1차 PCR 산물을 주형 DNA로 사용하여 nested PCR을 수행하면 만족스러운 농도로 ITS2 유전자를 증폭할 수 있었다. 본 연구에서 도출한 조건으로 서울 대기 PM2.5를 포집한 필터 시료 15종을 대상으로 DNA 추출과 PCR을 수행한 결과 성공적으로 ITS2 유전자 증폭이 가능하였다. 본 연구에서 최적화한 방법은 대기 PM 시료의 곰팡이 메타게놈을 분석하고 해석하는 연구에 활용 가능하다.
Objectives: This study was performed to measure and evaluate the concentration, size distribution and fugitive emission of particulate matter from process operations at foundries. Methods: Particle matter was collected from three foundries, and samples were also collected from a background site for calculating the fugitive emission concentration of the foundries. For the collection of the samples, a Nanosampler cascade impactor was used. Results: The concentration of TSP in the samples collected from the three foundries was $0.675{\sim}1.222mg/m^3$, $PM_{10}$ was $0.525{\sim}1.018mg/m^3$ and $PM_{2.5}$ was $0.192{\sim}0.615mg/m^3$. The mass size distribution was bimodal or monomodal with maximum peak at two stage(size $2.5{\sim}10{\mu}m$). The mass median aerodynamic diameter(MMAD) was $1.80{\sim}3.98{\mu}m$. The fugitive emission concentration of TSP varies in the range of 0.65 to $1.21mg/m^3$, which exceeds the emission standard of fugitive dust($0.5mg/m^3$). Conclusions: Particle concentration and size is an important industrial hygiene factor to protect foundry workers. Furthermore, the presence of high emission of particulate pollutants has a significant negative impact on the ambient air of the study area. Therefore, it is important to improve both the process and prevention facility in oder to reduce particulate pollutants in foundries.
Junhwan Jeong;Sanghoon Song;Jin Uk Ha;Daedong Park;Jaeyun Kim;Yeongmin Jung;Donghyuk Kim;Kiwon Hwang;Sungwook Chung;Wonho Kim
Elastomers and Composites
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제59권2호
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pp.64-72
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2024
As air pollution continues to increase owing to increasing traffic centered in urban areas, the tire industry is researching methods to reduce particulate matter. In this study, functionalized lithium butadiene rubber (F-LiBR) was applied to a natural rubber (NR)/butadiene rubber (BR) blend compound often used in truck bus radial (TBR) tire treads. The effect of the functional group that can react with carbon black (CB) in BR was investigated in terms of the dispersion of CB and the compound performance, including the generation of particulate matter. Compounds that were substituted with F-LiBR exhibited enhanced interaction with CB, resulting in excellent filler dispersion. Although F-LiBR exhibited lower crosslinking density and inferior abrasion resistance due to its high vinyl content, the compound with 30 phr of F-LiBR was advantageous in terms of its rolling resistance due to the excellent filler dispersion, which was also effective in reducing the amount of generated particulate matter (up to 56% reduction for PM2.5, and 67% reduction for PM10). The results confirmed the benefits of the introduction of functional groups into TBR tire tread compounds, which can aid in improving the fuel efficiency and reducing particulate matter generation.
Airborne particulate matter $(PM_{10})$ collected using high volume air sampler and silica fiber filter were analyzed by Instrumental Neutron Activation Analysis(INAA), Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry(ICP-AES) and Atomic Absorption Spectrometry(AAS), and the results were compared with each other. 30~40 trace elements in environmental standard reference materials(NIST SRM 1648 and NIES CRM No.8) were analyzed for the analytical quality control. The relative error for two-third of elements detected was less than 10%, and the standard deviation was less than 15%. During the sampling period for 24 hours, the mass concentration of total suspended particulate was 36.1$\mu\textrm{g}$/㎥ and the value is lower than the critical level in Korea. In the results of NAA, the elements of Al, As, Ba, Fe, La, Mg, Na, Sb, Zn were well agreed with those of other methods. In statistical estimation between different methods, the deviation of Al, Ba, Cr, Fe was less than 10% and quite reliable.
In order to investigate the effects of local and synoptic meteorological conditions on urban scale particulate air pollutants observed over the Busan coastal area, power spectrum analysis was applied to observed particulate matter with an aerodynamic diameter $\leq10\;{\mu}m$ ($PM_{10}$) for the period from 1 October, 1993 to 31 December, 2004. Fast Fourier Transform (FFT) analysis was used to obtain the hourly mean observed $PM_{10}$ concentrations to identify different periodicity scales of $PM_{10}$ concentrations. The results showed that, aside from the typical and well-known periodicities such as diurnal and annual variations caused by anthropogenic influences, three other significant power spectral density peaks were identified: 7-day, 21-day and 2.25-year periodicities. Cospectrum analysis indicated that the seven-day variations were closely related to the synoptic meteorological conditions such as weak wind speed, which are relevant to the stagnant high pressure system slowly passing through the Korean Peninsula. The intra-seasonal 21-day variation was negatively correlated with wind speed but was consistently positively correlated with relative humidity, which is related to aerosol formation that can be achieved as a result of the hygroscopic characteristics of aerosols. However, the quasibiennial 2.25-year variation was correlated with the frequency of Asian dust occurrence, the periodicities of which have been recorded inter-annually over the Korean Peninsula.
This study investigated the nitrate formation process, and mass closure of Particulate Matter (PM) were calculated over the urbanized area of Jeju Island. The data for eight water-soluble inorganic ions and nineteen elements in PM2.5 and PM10 were used. The results show that the nitrate concentration increased as excess ammonium increased in ammonium-rich samples. Furthermore, nitrate formation was not as important in ammonium-poor samples as it was in previous studies. According to the sum of the measured species, approximately 45~53% of gravimetric mass of PM remained unidentified. To calculate the mass closure for both PM2.5 and PM10, PM chemical components were categorized into secondary inorganic aerosol, crustal matter, sea salt, trace matter and unidentified matter. The results by the mass reconstruction of PM components show that the portion of unidentified matter was decreased from 52.7% to 44.0% in PM2.5 and from 45.1% to 29.1% in PM10, despite the exclusion of organic matter and elemental carbon.
In order to reduce particulate matters (PM) from marine diesel engines, we developed novel electrostatic diesel particulate matter filtration system. Electrostatic diesel particulate filtration (DPF) system consists of electrostatic charger and filtration part. The electrostatic charger and filtration part are composed of a metal discharge electrode and a metal fiber filter (porosity: 68.1-86.1%), respectively. In the electrostatic charger part, diesel soot particles are reduced by electrostatic force. The filtration part after electrostatic charger part reduces diesel soot particles through inertial and diffusion forces. The filtration efficiency of electrostatic DPF system was examined through the experiments using engine dynamometer system (300 kW) and ship (200 kW). The PM reduction efficiencies due to inertial and electrostatic forces showed about 70-75% and 80-90%, respectively, according to the RPM of the engine. The differential pressure of the electrostatic DPF system applied to the ship was about 1-9 mbar, which was less than the allowable differential pressure for ship engines in South Korea (100 mbar). The results show that the electrostatic DPF system is suitable for application to the PM reduction emitted from ships.
Background: Dust clouds blown by the wind from the arid deserts of Mongolia and Northeast China are known as Asian dust storms. Ambient particulate matter with a diameter <10 ${\mu}m$ ($PM_{10}$) is associated with the exacerbation of respiratory diseases and increased mortality of heart and lung disease patients. The fibrotic effects of $PM_{10}$ of Asian dust to pulmonary fibroblast cells are unknown. This study examined the production of reactive oxygen species (ROS), TGF-${\beta}$, NF-${\kappa}B$, PDGF-$\alpha$ and Fibronectin in fibroblasts exposed to Asian dust particles. Methods: Air samples were collected using a high volume air sampler (Sibata model HV500F) with an air flow of 500 L/min for at least 6 hours. The MRC-5 cells were exposed to 0, 50 and 100 ${\mu}g/mL$ of $PM_{10}$ for 24 hours. ROS was detected by measuring the level of oxidized DCF using FACS. TGF-$\beta$, NF-${\kappa}B$, PDGF-$\alpha$ and fibronectin were detected by western blotting. Results: There was no increase in the ROS, TGF-$\beta$ and PDGF-$\alpha$ levels in the MRC-5 cells exposed to $PM_{10}$. The NF-${\kappa}B$ level was higher in the MRC-5 cells exposed to 50 and 100 ${\mu}g/mL$ of $PM_{10}$ for 24 hours. The fibronectin level in the MRC-5 cells after 24 hours incubation with 50 ${\mu}g/mL$$PM_{10}$ was significantly higher than the control group ($PM_{10}$ 50 ${\mu}g/mL$ 113.27${\pm}$8.65 of control, p=0.005). Conclusion: $PM_{10}$ from Asian dust increases the activation of NF-${\kappa}B$ and fibronectin expression in MRC-5 fibroblast cells.
In this study, the characteristics of particulate matters (PM) from diesel and biodiesel fuel combustion was experimentally investigated. The experiment was performed in a single cylinder common-rail compression ignition engine. The fuels were injected at -5 CAD (Crank angle degree) ATDC (After top dead center) with 80 MPa injection pressure. Size distribution of PM was measured by scanning mobility particle sizer (SMPS) and morphology of PM was studied by transmission electron microscopy (TEM). PM from biodiesel shows lower emission level and smaller primary particles.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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