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활성산소(ROS)에 대한 노화와 질병

Beyond genes and denstiny The double – Agent theory of Aging and Disease I. 유전자는 질병의 원인일까? - 똑같은 유전자 서열이라도 서로 다른 종에서는 거의 모든 글자마다 달라질 수 있지만 기능에는 영향이 없다. 그런 차이는 유전적 표류 때문에 생기는데 이때 단백질의 기능에 영향이 없는 돌연변이는 다음 세대로 유전되고 각종의 유전자는 시간이 지나면서 점점 서로 멀어진다. 혈우병 – 혈액을 응고 시키는 단백질인 VIII인자를 암호화 하는 유전자에 돌연변이가 일어나 그 단백질이 없어진다. 단백질은 수혈로 대체될 수 있고, 아니면 그 유전자는 유전자 요법으로 치유될 수 있다. 극복해야 할 실질적인 장애가 많지만 개념적으로 묘책은 알맞은 양의 vIII 요소가 알맞은 때에 존재하도록 만드는 것이다 문제는 단일 유전 질환이 드물다는 점이다. 노인성 질병 등의 거의 모든 질병은 다유전성 질환이다. 그 자체로 유전적인 결함이란 없다. 인간의 유전자가 다른 것은 유전자 자체가 다르기 때문이 아니라 똑같은 유전자상의 아주 미세한 차이 때문이 아니라 똑 같은 유전자상 DNA는 평균적으로 글자 1000개마다 1~10개꼴로 변형되어있다. => 단일 염기 다형성 (SNP: Single Nucleotide. Polymorphism) : 생식과정에서 뒤섞이고 재조합 되는 이 SNP 덕분에 우리 인간은 끝없는 유전적 다양성을 가지게 된다. 같은 이유로 SNP는 질병과 치료에 대한 우리 몸의 민감성에 영향을 미친다. : 인간유전체 내에 있는 여러 종류의 유전변이 가운데 90% 이상을 차지하며 질환과 관련된 유전체 연구에 가장 널리 이용되는 것이 단일염기다형성 (SNP: single nucleotide polymorphism)이다. SNP는 인간 게놈 내에서 약 1,100만 개가 있을 것으로 추정하고 있으며 최근 유전체 분석 기술의 발달로 더 많은 SNP을 찾는 시도가 진행 중에 있다. SNP가 질병 유전체연구에 있어 많은 관심을 끌고 분야에 속한다. 전사인자들은 산화된 상태에 따라 다른 행동을 한다. 감염 방사선 중독, 염증 등의 대다수의 생리적 스트레스는 산화성 스트레스를 증가시킨다. 그곳에서 NFkB나 Nrf-2 같은 전사인자는 산화되어 핵안으로 들어가고 DNA에 붙어 스트레스는 유전자의 전사를 조정한다. 이들 생산물은 위협에 대한 저항을 불러일으킨다. 3. 상반 다면 발현 - 1957년 조지윌리엄스 - 1994년 조지윌리엄스 & 랜돌프네스 “진화와 치유” 노인성 질병에서 다면 발현이 어떤역할을 하는지 설명 산화성 스트레스가 높아지면 NFkB가 활성화되어 감염에 대한 생물의 유전자 반응을 조정한다는 사실을 증명 디티오트레이톨 같은 항산화제를 이용해 산화성 스트레스를 제거해 버린 경우에는 NFkB와 종속된 유전자 모두 활성화되지 못한다. NFkB에 대한 세포의 반응은 대개 양면적이다. 염증에 대한 반응을 뒷받침해 주면서 동시에 침입해온 미생물에 대항해 염증 공격을 한다. 미토콘드리아에서 자유 라디칼이 새어나와 나이를 먹는 동안 산화성 스트레스가 어느새 점점 커진다. 그러다가 산화성 스트레스가 어느 한계점에 이르면 NFkB 같은 전사인자를 활성화시키게 된다. 우리는 낮은 단계의 스트레스 반응과 염증을 겪기 작한다. 사실상 모든 노인성 질병은 스트레스 단백질과 염증의 만성적인 활성화라는 특징이 있다. III. 산화성 스트레스와 치매 알츠하이머병은 신경섬유 덩어리와 (응집된 베타아밀로이드로 이루어지는) 아밀로이드 플라크를 전형적 특징으로 하는 신경퇴행성 질환이다. "베타아밀로이드(Aβ) 플라크가 알츠하이머병의 원인"이라는 아밀로이드 가설(Science 256: 184-185)은 15년 전에 제기되었지만, 뇌의 아밀로이드 플라크 양과 인지능력 상실정도 간의 불일치로 말미암아 논란이 되고 있다. 즉, 어떤 환자는 아밀로이드 플라크의 양이 많아도 알츠하이머병의 증세가 가벼운 데 반하여, 어떤 환자는 아밀로이드 플라크의 양이 적음에도 불구하고 알츠하이머병의 증세가 심각한 경우가 비일비재하다. 이러한활성 Aβ의 사이에 임계균형(critical equilibrium)이 존재하며, 이 균형은 플라크의 주위환경에 존재하는 지질의 상대량에 의해 결정된다는 것을 의미한다. 흥미로운 것은 균형점이 단량체 Aβ를 향하지 않고 수용성 아밀로이드 원시섬유를 향한다는 것이다. 연구진은 성숙한 Aβ로부터 생성된 후진형(backward) Aβ 원시섬유의 속성을 규명하고 기존의 전진형(forward) Aβ와 비교하였다. (전진형 Aβ란 신선한 Aβ 단량체의 집합체로부터 얻어진 원시섬유를 말한다.) 그 결과 후진형 원시섬유는 생화학적·생물리학적으로 전진형 원시섬유와 매우 유사한 것으로 나타났다. 양자는 모두 다양한 범위의 분자덩어리로 이루어지며, 1차뉴런에 독성을 지니고 마우스의 기억력 손상과 타우 인산화(tau phosphorylation)를 초래한다. 더욱이 이것들은 뇌 안에서 신속히 확산되어 알츠하이머병과 관련된 영역(예: 해마)에 우선적으로 분포하는 것으로 나타났다. 이상의 연구결과는 아밀로이드 플라크가 잠재적으로 수용성 독성 Aβ 응집체의 큰 원천이며, 생체 내의 지질에 노출됨으로써 쉽게 활성화될 수 있다는 것을 의미한다 이번 연구결과는 아밀로이드증(amyloidosis), 특히 알츠하이머병의 이해와 치료에 중요한 시사점을 던진다. 첫째, 불활성의 아밀로이드 플라크나 섬유는 지질대사의 변화로 인하여 국지적인 물리화학적 파라미터가 변화할 때 맹독성의 올리고머로 전환될 수 있다. 이는 아밀로이드 축적량과 알츠하이머병의 증세가 반드시 일치하지 않는 이유를 설명해 준다. 즉, 아밀로이드 축적량이 동일할지라도 뇌 안의 지질량이 개인별, 시간별로 상이하다면 알츠하이머병의 증세도 다르게 나타날 수 있다. 둘째, 아밀로이드플라크 자체가 생물학적 활성이 없더라도, 이를 단순히 아밀로이드의 응집과정의 잔해로만 볼 수는 없다. 왜냐하면 아밀로이드 섬유는 특정한 상황이 갖추어지면 신속히 독성 올리고머로 전환될 수 있기 때문이다. 이러한 의미에서 아밀로이드 플라크는 독성의 저장소(reservo. SOD1은 세포질(cytoplasm)에 존재하며 SOD2는 미토콘드리아에, SOD3는 세포 바깥쪽에 존재한다. SOD1은 이량체(dimer)를 이루며 SOD2와 SOD3은 사량체(tetramer)를 형성한다. 또 SOD1, SOD3은 구리와 아연을 가지고 SOD2는 망간을 가지고 있다. SOD1 유전자의 돌연변이는 근위축성측삭경화증(amyotrophic lateral sclerosis:ALS)과 관련이 있는 것으로 알려져 있다. 반응식 SOD에 의한 불균등화반응은 다음과 같은 반응식으로 나타낼 수 있다. M(n+1)+-SOD + O2- → Mn+-SOD + O2 Mn+-SOD + O2- + 2H+ → M(n+1)+-SOD + H2O2 (M은 금속을 나타내며 n=1일 때는 구리[Cu], n=2일 때는 망간[Mn], 철[Fe], 니켈 [Ni] 등이 해당한다.) 자유라디칼 측정법 1.자유라디칼 직접 측정법 ESR(전자 스핀 공명법) 문제점: 히드록실 라디칼처럼 10억분의 1초만에 사라져버리는 반응성이 강한 라디칼은 검출할 수가 없다 2. 자유라디칼 간접 측정법 - 자유라디칼 반응으로 생긴 최종 생성물(산화된 DNA,단백질,지질 등)이 축적되거나 배설되는 양을 이용하는 것이다. 자유라디칼 측정법으로 인한 최종 생성물질 양을 가지고 히드록실 라디칼에 의해 DNA 전체가 산화된 정도를 계산하다 해도 결국은 추측 일뿐이다 자유 라디칼이 노화와 질병의 원인이라는 증거 항산화제를 사용하여 자유 라디칼의 활동을 한번 막아보는 것 *항산화제 : 노화는 물론 질병을 거의 치료하지 못한다 - 지금까지 알려진 모든 질병에서 자유 라디칼이 검출된다는 점 - 노화의 진행과 노인성 질병의 발병률 상승을 자유라디칼로 설명할 수 있다는 점 II. 산소의 생성 태초에 지구에는 산소가 없었다…… - 자외선(오존층이 없어 지금보다 약 30배 강함), 물 화성 vs 지구 산소 생성 화 성 : 히드록실 라디칼, 과산화 라디칼, 과산화수소 지 구 : LUCA -38억 5000만년 전 -진화를 통해 이기의 퇴적물은 대부분 2가 철을 포함한다. 또 유리산소를 포함하는 대기나 이산화탄소, 질소, 수증기의 혼합물로부터는 아미노산을 만들 수 없다. 이런 이유로 초기대기가 유기합성이 가능할 정도로 환원성이었다는 주장이 힘을 얻고 있다 27억년 전- 산소가 공기중에 주입=>스테롤 분자 지문 23 ~22억년 전- 빙하기와 지각 변동에 이어 더 큰 규모로 산소가 공기 중에 주입 => 진핵 생물 화석 1억 6000만년 동안 두 차례 빙하기 현대와 같은 산소 농도 존재 생명 연장에 있어서 대사 작용 대사 속도 : 미토콘드리아에서 나오는 자유 라디칼의 양을 나타낸다 미토콘드리아에서 빠져나와 세포 구성성분과 반응하는 자유 라디칼이 많을수록 우리는 더 빨리 죽는다 => 수명은 자유 라디칼의 생성 속도와 그영향에 대항하는 방어의 정도에 다라 달라진다. 자유 라디칼의 1차적 방어 - 미토콘드리아에서 새어나오는 자유라디칼의 양이 비교적 적은 것 자유 라디칼의 2차적 방어 - 미토콘드리아에서 새어나오는 자유라디칼의 양이 비교적 많지만 항산화 방어 활동으로 인한 복구 체계가 뛰어난 것 III. 산화성 스트레스 순간의 항산화 방어기전을 초과하여 생산된 상대적으로 많은 활성 산소족이 존재 하면서 일어나는 조직 손상을 일컫는다. 이론적으로 활성 산소족의 과다 생산 뿐 아니라 항산화 방어기전의 결핍도 산화성 스트레스를 초래하지만, 항산화제 결핍보다는 ROS의 과다 생산이 노화에 있어서 더 주된 역할을 하는 것 같다. 이를 뒷받침하는 근거로는 노화 동물의 조직에서 내인성 항산화계가 감소하지 않고, 척추동물에서 life span이 다른 종을 비교하였을 때 조직 내 항산화계와 최대 수명간에 는 음의 상관관계가 있고,8) 포유동물에서는 항산화제를 보충하더라도 그 동물의 life span이 연장되지 않을 뿐 아니라, 특정 항산화계 유전자를 결핍시킨 동물에서 다양한 병리 현상은 관찰되지만 노화의 진행은 변화되지 않는다. 내인성 항산화계 농도/활성이 낮은 조직은 조직 내 활성산소족의 생산이 적음을 의미할 수

자연과학| 2009.06.09| 13페이지| 1,000원| 조회(549)

노화, 알츠하이머, 활성산소, ROS, 노화질병

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[병원미생물학]zoonosis(인수공통전염병)

Zoonosis인수공통전염병이란 사람과 동물사이에 전염될 수 있는 질병이다. 대부분은 직접적인 접촉이나 공기로 감염되지만, 어떤 질병은 모기나 파리를 통해서 전염된다. 동물에게 발생하는 질병이 모두 인수공통전염병은 아니다. 사람에게 발생하는 질병은 동물보다는 사람을 통해서 전염되는 질병이 훨씬 많다. 그러나 동물을 다루는 사람들이나 수의사는 전염의 가능성을 인식하고, 전염 요인과의 접촉을 차단하는 것은 중요하다.Brucellosis1. Morphology and physiologyB. melitensis : 양, 산양B. suis : 돼지B. canis : 개* 사람에 대한 병원성: B. melitensis > B. suis > B. abortus, B.canis- 소형, 비운동성 G(-), 영양소 요구가 까다로운 세균.- definitive diagnosis에는 혈액배양이 가장 유용, 그밖에 표준평판 응집반응, ELISA for Ab.- 3 군 전염병- Undulant fever, Mediterranean fever.- 세균성 질병으로 혈액을 통해서 몸속의 여러 기관에 영향2. Epidemiology and symptoms(1) 사람- 섭취, 직접접촉, 흡입에 의한 경로로 이루어짐.- 각막을 통해서도 체내감염이 이루어짐.- B. abortus; 소에 의한 감염빈도가 높음.- 주증상은 지속적 또는 간헐적 발열, 오한, 발한,두통, 식욕상실, 체중감소, 허약, 근육통 등이 특이적. 드물게 임파절, 비장, 간장종대도 유발.- 만성경과시 척추염, 골수염 및 다양한 부위의 육아종성 병변이 유발.(2) 동물- 유산후나 정상적인 분만후 자궁 분비물 속에 있는 병원균이 흘러나와 전파- 접촉감, 교미에 의한 경우 감염된 정액: artificial insemination시 문제- ingestion: 화경속 혹은 감염동물의 생식기- 불임이나 유산(주로 초산)--- 소, 돼지.- 허약한 새끼 출산이나 태반정체, 유량감소등이 유발.- 수컷에서는 고환과 부고환의 염증으로 생식력 상실ion and treatment- 예방접종 실시- 저온살균- tetracycline, streptomycin. RifampinTularemia- 야생설치류 및 토끼의 질병 2 차적으로 사람에 감염1. Morphology and physiology- Francicella tularensis- G- 소간균, 비운동성, 아포형성 않함, 극염색성.- 저항성 : 먼지나 물에 2-3주간 생존, -15℃냉동육에서 3년간 감염력이 존재.2. Epidemiology and symptoms(1) 동물 :- 흡혈곤충 매개에 의한 경피감염, 경구감염.- 산토끼, 야생설치류는 대부분 패혈증 유발.- 사체 부검시 각부의 임파절 종창과 출혈, 괴사 내부장기의 결절 등이 관찰.(2) 사람- 사람에 대한 감염원은 설치류, 특히 토끼.- 창상감염, 경구감염, 실험실 비말에 의한 눈, 비강으로의 감염.- 경구감염시 : 티푸스양 증상.- 호흡기감염시 : 폐렴유발.- 비말에 의한 안감염시 : 안검에 궤양성 병변과 국소 임파절의 종창.3. Diagnosis- 병변부로 부터 직접 배양하거나 마우스 등에 접종햐여 균을 분리 동정.4. Prevention and treatment- 일종의 직업병.- 야생 설치류, 토끼 등의 접촉에 주의. 흡혈 곤충에 물리지 않도록 주의.- 야생동물 박피, 조리시 안경, 고무장갑 등 착용. 상재지 생수음용은 피함.- streptomycin, chloramphenicol, tetracyclin 등이 유효.Plague– 1군 전염병. 1848-49 유럽 2,500만명 사망, 근년 미국의 서부, 중남부 아프리카, 중남동아시아 발병.1. Morphology and physiology- Yersinea pestis- G- 소간균, 아포형성 및 운동성 없다.- 저항성 : -2 - 45℃ 에서도 발육(25 - 30℃, 지적발육온도), 즉 한냉에 강함.- 설치류가 감수성이 높음, 고양이, 원숭이, 산양, 사슴, 낙타, 캥거루, 토끼, 박쥐.2. Epidemiology and sympto사람 : 보균쥐벼룩에 의한 교상, 수렵중 감염 동물과의 접촉에 의한 창상감염,공통증상: 발열, 두통, 오한, 메스꺼움, 전신통, 불명, 의식장애.Bubonic plague : 국소 임파절의 종창, 동통, 인근 임파절로 침입하여 신체 각부위로 전 이. 치료하지 않을시 사망율 70-80%.Pneumonic plague: 폐렴증상으로 호흡곤란, 기침, 혈담등 배설. 치료하지 않을시사망율은 발병 2-3 일 경과로 100% 사망.Septicemic plague: 중추신경계 증상, 혈뇨, 비출혈, 피부의 소출혈반 등을 유발.1-2일 경 과로 100% 사망.3. Diagnosis- 감염형에 따라 임파절, 객담, 혈액 등의 재료에서 균 분리 동정.- 패혈증페스트는 일반혈액도말검사에서 특징적인 간균(bacilli) 관찰이 가능- 수막염 환자의 경우는 뇌척수액검사에서 다형핵백혈구의 증가와 특징적인 간균 관찰- 항체검사로 항체가의 4배 이상 증가, 또는 감소로 진단4. Prevention and treatment- 외국으로부터 들어오는 선박이나 항공기내의 쥐의 구제. 입국자의 검역철저.- 발생 지역에는 예방 접종과 쥐 및 쥐벼룩의 구제.- 실험실근무자, 전쟁시에도 예방접종 필요.- streptomycin, chloramphenicol, tetracyclin, 등의 항생제를 투여- 항균요법은 발병한지 15시간 이내에 시작해야만 효과가 있다. 보통 10일 정도의 항생제투여가 필요하며, 임상적 호전이 있은 후 최소한 3일 이상 투여해야한다.Listeriosis1. Morphology and physiology- Listeria monocytogenes- G+ 간균, 호기성, 아포형성 않함.- 저온 (4℃)에서도 발육을 하는 특성.- 소, 양, 산양에 다발. 이외에 설치 및 포유류, 조류 등에 감염.2. Epidemiology and symptoms(1) 동물- 오염사료 (특히 사이레지)를 통한 구강점막의 창상감염.- 흡혈곤충에 의한 비강점막의 창상감염.- 반추류 : 뇌염등 각종 신경장직감염으로 유산 및 조산의 원인.감염에 대한 감수성은 임산부가 가장 높다..3. Diagnosis- 골수액, 혈액등의 재료로부터 균의 분리 동정.4. Prevention and treatment- 사료의 위생관리에 주의. 감염식용동물은 도살금지.- 식품의 저온보존, 가공 후의 살균.- 박테리오신을 산생하는 유산균을 이용한 유가공품 제조.- tertracyclin, penicillin 등이 유효.Anthrax1. Morphology and physiology- 3군 전염병- 초식동물의 급성 열성전염병으로서 2차적으로 사람에 감염됨.- Davaine 및 Koch, Pasteur가 연구를 수행한 결과로 효과적인 백신을 개발한 첫번째의 세균성 질병이 되었을 뿐 아니라 미생물에 기인한 병이라는 확증적인 결론을 내린 첫번째의 질병으로 기록- 대형의 G(+), 간균, 운동성 없음, 체내에서 capsule(협막) 형성, 외계에 노출되면spore(아포)형성, 각종의 세균배지에서 잘 자란다.- 혈액한천 평판배지에서 크고 용혈성이 없는 간유리와 같은 집락을 형성하며 점착성이 대단히 강하다. 병원성을 나타내는 요소는 협막과 두가지의 독소이다 (edema factor와 lethal factor). 독소는 A, B형이며 공통의 결합부위를 갖는다 (방어항체에 대한 항원; protective Ag).- 아포에 대한 살균력 : 10% 포름알데하이드 〉 염소 〉 옥소 〉 산화제 〉 강알카리.2. Epidemiology and symptoms(1) 동물- 경구감염, 피부와 점막의 창상감염, 흡혈곤충의 매개에 의한 감염.- 초식동물-- 잠복기 1-5일, 패혈증, 급성경과 폐사.- 발증은 41-42℃의 고열로 시작, 호흡곤란 등의 증상 유발. 경과가 빠른 것은 24시간내에 급사하나, 대부분 2-3일 내에 폐사.-사후강직이 불완전, 천연공으로부터 타르양 혈액이 배설.cf. 돼지는 초식동물에 비해 저항성이 有, 주로 병변이 인후두부에 국한.(2) 사람- 감염동물과 접촉감염, 오염된 유육에 경구감염, 오염된 유육 등 섭취시.3. Diagnosis- 도말표본의 검경. 배양.- Ascoli 반응을 실시: 재료 부패시.- 동물접종 : 마우스나 기니픽 접종하여 원인체 분리동정.4. Prevention and treatment- 예방접종 실시.- 환축이나 오염물과의 접촉에 주의.- 외계에서는 아포를 형성하므로 환축을 절박도살하거나 사체로부터 재료를 체취시 주의- 환경으로부터의 오염에 주의.- 폐사체의 천연공이나 절개부는 소독제에 침적한 면으로 막아 체액의 유출 방지.- 모피공장의 진애발생 억제.- 치료제는 penicilline, tetracycline 등.Erysipeloid1. Morphology and physiology- Erysipelothrix rhusiopathiae (E. insidiosa).- 1형 : 돼지와 조류의 패혈증.- 2형 : 돼지의 담마진형 및 만성형 돈단독 (관절염, 심내막염) 및 조류의 패혈증.- G+간균, 호기성, 비운동성, 동물 및 토양, 오수 등 자연계에 널리 분포.- 저항성 : 건조 부패에 저항성이 강하고, 오수 중에 17일간 생존.2. Epidemiology and symptoms(1) 동물- 오염된 환경내에서 死物寄生的으로 증식. 경구적으로 돼지에 침입시 편도나 임파절에 기생하다 저 항력이 떨어지면 자발성 감염증을 유발.- 돼지 : 급성패혈증형 (주로 1형균): 1-3일의 경과로 폐사.만성형 (심내막염, 관절염) - 심내막염 예는 임상증상을 나타내지 않고 도축시- 담마진형 (주로 2형균에 의한 감염) - 10-15일의 경과로 회복- 소 양 말 : 관절염이나 심내막염.- 조류 : 전신감염을 유발.(2) 사람- 환축이나 오염물과의 접촉에 의한 창상감염.- 도축장 종업원, 수의사, 어류취급자에 다발하는 직업병.- 잠복기 1 - 4 일.- 국소의 발적, 종창, 수포, 화농 부속임파절의 종창 등.- 폐혈증시는 발열, 발진, 귀의 종창, 혈종, 괴사 등.3. Diagnosis- 균의 분리동정, 도말표본의 형광항체 염색관찰.4. Preve.

농/수산학| 2007.06.16| 7페이지| 1,000원| 조회(457)

MORPHOLOGY, epidemiology, prevention, physi..

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[환경공학]부영양화 원인과 대책

..PAGE:1부영양화(Eutrophication)20003033. 김 경 호...PAGE:21. 정의-호소 연안 해역 등의 정체 수역에 C,N,P 등의 각종 영양 염류가 수체내로 과다 유입됨으로서 미생물 활동에 의한 생산과 소비 균형이 파괴되어 플랑크톤의 이상 번식을 초래하는 현상...PAGE:32.메커니즘1단계 : COD의 내부생산- 공장, 가정 등에서 영양염류가 다량유입- 저층의 용존 산소 부족저니의 혐기성 분해를 조장다량의 영양염류를 용출수체로 공급할 경우 플랑크톤이 크게 COD값도 대폭 증가하게 된다.(COD의 내부생산)..PAGE:42단계 : 영양염의 재순환- 수체에 공급된 영양 염류는 식물성 플랑크 톤,조류 등의 번식 성장(1차 생산)에 영양염류는 재순환됨으로써 생산과 소비의 균형을 파괴- 수심이 낮은 호소일수록,체류 시간이 길수록 잘 일어나게 된다...PAGE:5결 과부영양호의 바닥 부근은 산소가 거의 없는 상태=>수중의 영양염류의 순환속도 빨라짐.투명도가 감소, 수질이 악화, 호소의 늪지화부영양화의 마지막 단계-청록조류(남조류)가 번성빈영양호 -> 중영양호 -> 부영양호 -> 늪지..PAGE:63. 부영양화의 지표 현상.심수층의 DO 농도 감소용존 물질 농도 증가플랑크톤 및 그 잔재물이 증가물의 투명도가 감소식물성 플랑크톤이 증가규조류 => 남조류, 녹조류퇴적된 저니의 용출이 현격하게 증가=> COD 농도가 증가...PAGE:7부영양화 과정..PAGE:8광합성(DO공급)점오염원비점오염원호소 해역 (정체 수역)외부유입NH3-N NO2-N NO3-N,PO4-P미생물 분해(DO소비)Plankton 대량 증식어패류 패사내부 순환수중 생물 부패DO부족어패류 섭취Table1. 부영양화 모식도..PAGE:94. 부영양화의 영향수중 생태계의 변화.정수 공정의 효율 저하.수산업의 수확량 감소.수자원의 용도 및 가치 하락...PAGE:105. 부영양화의 통제 대책.유입수의 (하수, 배수, 오탁 하천수 등)처리.유입수의 계외 방류.유역의 토지 이용 규제.호소 및 주변의 이용 규제.세제, 세정제, 농약 등 제품의 성분 규제.내수면 양식장의 합리적인 관리...PAGE:116.호내 대책.퇴적물의 준설저니의 건조 및 봉합희석수 및 세류 용수의 도입응집제 주입에 의한 영양 염류의 불활성화.호수의 선택적 방류와 선택적 유입.수초의 제거.심층 포기 및 혼합에 의한 성층 파괴초어 등에 의한 생물학적 조절.살조제 등에 의한 화학적 조절..PAGE:127. 종합 대책배출 허용 기준 강화특별 대책 지영의 지정총량 규제 실시

자연과학| 2006.05.25| 14페이지| 1,500원| 조회(1,533)

부영양화 정의, 부영양화 원인, 부영양화 대책

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[환경공학]부영양화 원인과 대책 평가B괜찮아요

I 서 론산업의 고도화와 인구 증가로 인해 수질오염 문제는 날로 그 심각성을 더해가고 있으며 합성세제 및 비료 사용 증가, 수세식 화장실의 증가, 공장폐수 등으로 인해 수역에 배출되는 질소 및 인의 양은 점점 더 증가하고 있는 설정이다. 만약 이러한 물질이 처리되지 않은 상태로 계속 저수지나 폐쇄된 내만에 유입되면 이곳에 서식하고 있는 조류는 이들 영양 염류를 섭취, 급격히 번식하고 부영양화를 초래하는데, 부영양화를 일으키는 원인 물질로는 인, 미량원소 ,비타민류 등의 영양염류이며, 그 중 조류의 성장을 죄우하는 제한 요인이 되고 있는 주요 오염 물질은 질소와 인이라고 알려져 있다.부영양화 현상을 방지하는 방편의 하나로 도시하수나 공장폐수 등의 유기물은 물론 질소와 인을 동시에 제거할 수 있는 폐수 처리장 운영이 요구되어 지고 있으나, 국내의 오수 폐수 처리장 유입오수의 유기물 농도가 낮고, 포기조가 과대 설계되어 빈부하 상태로 비효율적으로 운전되고 있고 대부분 표준 활성 슬러지법을 이용하고 있기 때문에 인과 질소의 제거 효율은 20~40%에 불과하다. 이러한 원인으로 인하여 1996년 1월1일 이후로 오수, 폐수 종말처리장 시설의 방류수 수질 기준이 강화되어 질소와 인의 농도가 60mg/L, 8mg/L이하로 규제되었다.현재 질소와 인을 제거하기 위한 방법은 크게 물리화학적 방법과 생물학적 방법이 있으나, 이중 물리 화학적 방법은 비싼 화학 약품을 다량 요구하고 있어 에너지 절약 차원에서 좋은 방법은 아니다. 이러한 관점에서 볼 때 생물학적 처리방법이 다른 방법에 비해 경제적인 측면에서 유리하고 운전이 용이하며, 처리장으로부터 2차 오염 물질 발생의 위험이 적다는 등의 장점 때문에 관심의 대상이 되고 있다.II 본 론1.정의각종 영양염류(특히 N, P)가 수체내로 과다 유입됨으로써 미생물 활동에 의한 생산과 소비의 균형이 파괴되어 물의 이용가치 저하 및 조류의 이상번식에 따른 자연적 늪지현상이라 말할 수 있다. 이러한 현상은 주로 정체된 수계(호소, 저수지)에서 잘 나타나는 현상이다.2.메커니즘(1) 1단계 : COD의 내부생산공장, 가정 등에서 질소, 인 등의 영양염류가 다량으로 유입되는 한편, 저층의 용존 산소 부족은 저니의 혐기성 분해를 조장하여 다량의 영양염류를 용출시켜 수체로 공급할 경우 플랑크톤이 크게 번성하게 되고, 그로 인한 COD값도 대폭 증가하게 된다. 이를 소위 COD의 내부생산 이라고 한다.(2) 2단계 : 영양염의 재순환수체에 공급된 영양 염류는 식물성 플랑크톤, 조류 등의 번식 성장(1차 생산)에 소비되지만 그 생체 내에 섭취되는 영양염류는 다음과 같은 경로로 재순환됨으로써 생산과 소비의 균형을 파괴하게 된다. 이러한 일련의 과정은 수심이 낮은 호소일수록, 체류 시간이 길수록 잘 일어나게 된다.(3) 결 과부영양호의 바닥 부근은 산소가 거의 없는 상태이므로 염류의 용해를 촉진하게 된다. 이로 인하여 수중의 영양염류의 순환속도가 더욱 빨라지게 되고 투명도가 낮아지게 되며, 수질이 악화되는 한편 호소의 늪지화가 빠른 속도로 진행된다. 부영양화의 마지막 단계에는 청록조류(남조류)가 번성하며 호소는 빈영양호 -> 중영양호 -> 부영양호 -> 늪지로 변화되어 간다.3.부영양화의 영향(1) 수중 생태계의 변화플랑크톤의 사체가 분해될 때 산소(DO)가 대량 소모되기 때문에 산소 결핍으로 인한 어류의 생육장애 등 수중 생태계에 현저한 변화를 초래한다.(2) 정수 공정의 효율저하조류에 의한 스크린의 폐쇄 및 여과지의 막힘, 역세척 수량 증가, 조류 슬러지의 다량 발생, 염소 소독에 따른 THM 부생 등으로 정수 공정의 효율을 저하시킨다.(3) 수산업의 수익성 저하부영양화가 진행되면 송어, 연어 등의 상품 가치가 높은 어종들이 사라져 수익성을 저하시키고, 죽은 조류의 분해로 인한 DO의 고갈, 조류로부터 발생되는 독소 등은 어류의 집단 폐사를 야기하기도 한다.(4) 농산물의 수확량 감소부영양화된 호수의 수질은 질소, 인 등 식물이 섭취할 수 있는 영양염류의 농도가 높으나 이의 과잉 공급은 농작물의 이상성장을 초래하고 병충해에 대한 저항력을 약화시키며, 또한 영양염류의 토양내 혐기성화는 산소 결핍과 유해가스 발생의 원인이 된다. 이러한 환경 요인은 농작물의 수확량 저감에 상당한 영향력을 미치고 있다.(5) 수자원의 용도 및 가치 하락조류의 과다 번식은 호수의 투명도를 저하시키고, 나쁜 냄새를 품긴다. 따라서 이러한 영향은 위락 및 관광자원으로서의 가치와 용수로서의 가치를 저하시킨다.4. 지표 현상심수층의 DO농도가 점차적으로 감소한다.질소, 인, 탄수화물 등의 용존 물질의 농도가 증가하며 물의 생산성이 점차 높아진다.플랑크톤 및 그 잔재물이 증가되고, 물의 투명도가 점차 낮아진다.식물성 플랑크톤이 늘어나고 규조류에서 -> 남조류,녹조류로 변화된다.퇴적된 저니의 용출이 현격하게 늘어나며 COD 농도가 증가된다.5.부영양화의 원인 물질인 N, P 감소호수나 저수지 내에 존재하고 있는 영양염의 제거 방법과 부영양화 현상을 단기간 내에 일시적으로 감소시킬 수 있는 방법(1) 침적토의 준설수질 개선을 위해서는 수중에 존재하는 영양염뿐만 아니라 호수나 저수지의 바닥 부분에 존재하는 영양염도 제거해야 한다. 이는 바닥에 가라앉아 있는 침적토에 상당한 양의 영양염이 함유되어 있기 때문이다. 따라서, 침적토를 준설하는 방법도 효과적이다.(2) 영양염의 불활성화조류는 주로 용해 상태의 영양염을 증식에 이용한다. 따라서, 용해된 상태의 영양염을 조류가 번식에 이용하지 못하도록 화학약품을 투여햐여 영양염을 불활성화시키거나, 응집제와 반응시켜 영양염을 침전물로 형성시켜 제거하는 방법 등을 사용하기도 한다. 특히 황산알루미늄과 같은 응집제는 인의 제거뿐만 아니라, 탁도 및 색도를 제거하는 효과도 있어 영양염을 제거시키는 데 효과적인 화학제로 알려져 있다. 침강된 물질은 호수 바닥에서 덮개 역할을 하므로 퇴적물로부터 영양분이 용출되는 것을 막아주는 역할도 한다. 조류의 번성이 가장 활발한 시기는 여름의 성충현상이 존재할 때이므로, 영양염의 제거를 위한 화학제의 투여시기는 성층현상이 발생하기 전이 효과적이다. 화학제의 사용이 불가능하다면 다른 지역으로부터 지하수나 기타 관개수를 대량 투입시켜 영양염의 농도를 희석시키는 방법을 고려해 볼 수 있다. 수초나 조류를 제가하는 방안은 근본적인 치유책이라 할 수는 없으나, 부분적으로 부영양화 현상이 일어나고 있는 곳에 이 방법을 적용하여 일시적으로 부영양화 현상을 억제시킬 수 있다. 그러나, 이 방법은 규모가 작은 호수에서는 효과적일 수 있지만, 규모가 큰 호수에서는 일시적인 치유방법에 지나지 않는다.(3) 폭기 및 성층파괴성층 현상이 존재하는 호수나 저수지는 용존산소가 부족하여 유기물질이 부패하고 악취가 발생하는 등 많은 문제가 발생한다. 이를 해결하기 위해서는 성층현상을 제거해야 하는데, 이는 호수 전체의 물을 혼합시켜야 하므로 현실적으로 불가능하다. 따라서, 용존산소의 농도가 현격히 낮은 지역에 폭기 시설을 설치하여 산소를 공급함과 동시에, 심수층의 물을 순환시키는 방법을 고려해 볼 수 있다. 이 밖에 호수물을 전부 빼내어 호수의 바닥과 대기를 접촉시켜 침적토의 산소 요구량을 감소시키거나, 호수의 바닥 부분에서 영양염이 용출되는 것을 방지하기 위하여 바닥을 진흙이나, 플라스틱 또는 응집제 등으로 도포하는 방법이 있지만 이 방법들은 막대한 비용이 요구되므로 실제적으로 적용하기에는 무리가 있다.III 결 론1. 부영양화의 통제 대책부영양화에 대한 대책을 강구하기 위해서는 그 요인물질에 관한 환경상의 목표를 분명히 할 필요가 있으며 다음과 같은 통제 대책이 강구될 수 있다.

자연과학| 2006.05.25| 7페이지| 1,500원| 조회(1,854)

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[물리학실험]쿨롱의 법칙 평가C아쉬워요

실험보고서1. 제 목Coulomb Balance2. 실 험 목 적① 쿨롱의 법칙에 대해 이해 할 수 있다.② 전압의 증가에 따라 가장 가까운 정도의 거리에서 움직인 각도를 측정한다.③ 전압을 일정하게 유지 시킨 후 거리에 따른 각도를 측정한다.3. 이 론전기 현상의 요인을 전하라고 부르며 전하는 질량과 같이 입자가 갖는 한 속성이다. 또한, 전기 현상이란 전하와 전하 사이에 영향(힘)을 미치는 것을 가리킨다. 전기 힘과 전하 q1, q2 사이의 정량적인 관계 F ∝ q1q2/r2 를 쿨롱의 법칙이라고 부르며, 전기 힘도 중력과 마찬가지로 전하 사이의 거리 r 의 거꿀(역)제곱에 비례하는 것을 나타낸다. 두 전 하 q1, q2 의 부호가 같을 때 이 전기힘은 서로 미는 힘이 되 고, 다를 때는 당기는 힘이다. 이는 프리슬리(Joseph Priestley), 카벤디쉬(Henry Cavendish), 스탠호프 경(lord Stanhope) 등에 의해 제안되었고, 쿨롱(Charles Augustin Coulomb)에 의해서 1785년에 보여진 후 많은 논란을 거쳐 1825년경부터 전반적으로 받아들여지게 되었다. 쿨롱은 이 실험에서 그의 유명한 비틀림저울을 사용하였다. 쿨롱이 전기힘의 거리에 대한 의존성을 실험할 수 있게 된 계기는 바로 전 해인 1784년에 그 자신 이 비틀림저울에서 되돌림힘의 크기가 비틀림각에 비례한다는 것을 알아냈기 때문이었다.맨 위의 그림은 1785년 쿨롱이 사용한 그의 비틀림저울 장치이다. 그는 이 장치를 사용하여 같은 부호를 갖는 전하 사이의 미는 힘을 거리에 대해서 측정하여 전기 힘이 거 꿀 제곱 힘이라는 것을 보였다. 오른쪽의 그림은 같은 부호의 전하로 대전된 두 구가 서로 밀려서 전기 힘이 비틀림 힘과 평형을 이루게 되는 것을 보인다. 쿨롱은 비틀림 선을 손으로 틀어서 되돌림 힘을 변화시키는 방법으로 두 구 사이의 거리를 바꾸었다. 이 측정방법은 서 로 다른 부호의 전하로 대전된 구 사이에는 그대로 적용할 수가 없다. 왜 그런가? 그러나 쿨롱은 서로 잡아당기는 전기 힘의 경우에 대해서도 측정하여 거꿀제곱힘을 확인하였는데, 이때는 떨기운동의 주기를 이용하였다.■ 전기에 관한 쿨롱의 법칙균일한 매질(媒質) 속에, 떨어져 정지하고 있는 2개의 점전하(點電荷) 사이에 작용하는 힘은 그것들을 잇는 직선에 따라 작용하고, 그 힘의 크기는 전하의 곱에 비례하며, 전하 사이의 거리의 제곱에 반비례한다는 것. 이 법칙 속의 힘은 전하만에 의거한 것으로, 쿨롱힘이라고 한다. 2개의 점전하를 q,q', 점전하 사이의 거리를 r라고 할 때 힘의 크기 f는 다음과 같다.=k는 비례상수이고, CGS정전기단위를 사용하면 1이 된다. 진공 및 일반 매질 속에서는 각각=가 되는데 이 때 ε은 유전율(誘電率)이다.■ 자기에 관한 쿨롱의 법칙전기에 관한 법칙에서의 전하를 자하(磁荷)로 바꾸면 얻어진다. CGS 전자기 단위를 사용하여 2개의 점전하를 m, m', 점전하 사이의 거리를 r, 작용하는 힘의 크기를 f라고 하면, 진공 및 일반 매질 속에서는 각각=,=가 되고, μ는 투자율(透磁率)이다. 이 힘들은 전기량(또는 자극)이 같은 부호일 때는 척력, 다른 부호일 때는 인력이 된다.■ 전기력앞에서 대전된 물체가 가지고 있는 전하량을 +와 -의 값으로 나타낼 수 있음을 알았다. 대전된 두 물체 사이에 작용하는 힘이 서로 당겨주는 인력인지 아니면 밀어내는 척력인지는 전하량의 곱의 부호에 연관되어 있다. 한편 물체에 대전된 정도를 전하량의 크기로 나타내면 힘의 크기는 전하량의 곱의 크기에 비례한다는 것을 실험을 통하여 확인할 수 있었다. 이와 같이 대전된 물체끼리 작용하는 힘을 전기력이라 한다.대전된 물체 사이의 힘은 그들 사이의 거리의 제곱에 반비례한다. 따라서 거리가 멀어지면 힘은 줄어들게 되나 완전히 없어지지는 않아 매우 먼 거리까지 그 힘의 영향이 미치게 된다.1785년 쿨롱(C. A. Coulomb : 1736-1806)은 실험을 통하여 대전된 물체끼리 작용하는 힘의 법칙을 밝힐 수 있었다. 이 법칙은 앞에서 알아본 대로 전기력은 두 입자의 전하량의 곱에 비례하고 그들 사이의 거리에 반비례하여 다음과 같이 간단한 식으로 나타낼 수 있다.=여기서 힘의 방향은가 + 일 때는 서로 밀어내는 방향이고, - 일 때에는 서로 당겨주는 방향이다. 이 표현식은 쿨롱의 이름을 따서 쿨롱의 법칙이라 하고, 여기서는 비례상수로서 실험을 통하여 결정되며 쿨롱 상수라 부른다. 놀랍게도 이 법칙은 질량을 가진 물체끼리 작용하는 다음의 만유인력의 법칙과 형태가 똑같다.=만유인력의 법칙에서의 G 처럼 쿨롱의 법칙의 도 실험을 통하여 정밀하게 측정할 성질이기는 하지만 질량과는 달리 전하량에 대한 기존의 정의가 없었기 때문에값을 전하량의 정의와 연동시켜 다르게 선택할 수 있다. 지금은 표준으로 채택하지 않지만 공학에서는 널리 쓰이는 CGS-Gauss 단위계에서는 이를 1로 놓을 수 있도록 전하량을 정의한다. 즉, 같은 양의 두 전하를 1 cm 떼어놓았을 때 작용하는 힘이 1 dyne 일때의 전하량을 1 statcoulomb 라고 한다. 한편 표준이 mks SI 단위계에서는 기본단위인 전류를 정하고 이로부터 전하를 Coulomb으로 유도하여 정하였다.이 경우에를=,== 8.854 ×로하여 쿨롱의 법칙을 다음과 같이 표현하는 것이 파생되는 여러 공식들을 단순화시킬 수 있어 널리 쓰인다.

자연과학| 2005.11.28| 6페이지| 1,000원| 조회(1,137)

쿨롱, 쿨롱의 법칙, Coulomb Balance

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