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모두 동일하게 3m멘토를 같게하던지 우리 멘토 선생님은 결과도 못보게 한것 너무하다

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3M과학캠프 역대 캠프중가장 최악에 캠프다 상위 1,2등 거짓말하는 3M그게 과학캠프냐

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3M과학캠프 역대 캠프중가장 최악에 캠프다 상위 1,2등 거짓말하는 3M그게 과학캠프냐

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1,2등 다 미국보냈다며

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1,2등 다 미국보냈다며

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1등만보네냐!!!!

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발표자료에 대한 예상질문

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발표자료에 대한 예상질문

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KSEF에 제출한 PDF file들 외, 원본 파일들도 같이 공유 드립니다.

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김시현 동의서 및 서약서

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김시현 동의서 및 서약서

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정민우 동의서 및 서약서

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정민우 동의서 및 서약서

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신청서 최종본 입니다.

각자 인적사항 확인해 보세요.

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참가신청서: 인적사항 기입요망

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참가신청서: 인적사항 기입요망

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제가 입력할 수 있는 것은 모두 입력했습니다.

첨부 파일 중 다음 내용들을 확인하시고 수정할 내용을 알려 주세요

성명 영문 - 여권 이름과 동일할 것

학교명 영문

생년월일

학생 email

학부모 연락처 (전화번호)

학부모 email

사진 - 반명함판

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논문작성 요령, 접수 및 대회 일정

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논문작성 요령, 접수 및 대회 일정

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이희권 선생님께 몇가지 질문을 드렸고 이에 대한 답변 입니다. 궁금하신 것은 또 알려주세요.

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[논문작성관련]

Q1) 학생들이 실제 실험은 하지 못한 상황에서 논문 중 실험결과를 어떻게 기술해야 할까요?

: 예상 결론으로 정리해서 발표하면 될 듯합니다.

학생들에게 논문작성을 연습시킬 땐 기대하는 결과를 쓰라고 했지만 제출하는 논문에선 그러면 안될 것 같습니다.

아예 실험 항목을 빼고 써야 할지,  계획만이라도 서술을 해야 할지…

Q2) 제공해 주신 양식 [A-3]를 보면 “1.1 분석결과” , “1.1.1. 신뢰도” 라는 제목이 있는데, 이 소제목들은 변경해도 되나요?

예를 들면 “1.1. 잔존항생제의 문제”, “1.2 선행연구” 등과 같이 변경할까 합니다.

: 양식은 자유롭게 변경 가능합니다.

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[대회신청]

Q3) KSEF 홈페이지의 등록 링크를 누르면 접수기간이 아니라는 안내가 뜹니다. 이메일 주소 ksef@ksef.or.kr로 제출서류 들을 보내드리면 될까요?

: 자료는 정리되는 대로 ksef 메일로 보내주시면 됩니다.

: 참가팀 자료 정리를 위해 참가신청서만 먼저 보내주시면 감사하겠습니다.

Q4) 공지문에는 연구초록의 양식이 [A-3]라고 되어 있는데, 제공해 주신 양식 파일들을 보면 [A-3]는 초록 양식이라기 보다는 논문양식으로 보입니다.

초록양식은 논문제목, 저자, 요약 (Abstract)만 작성해서 보내드려도 될까요?

: 간단하게 초록 양식은 요약으로  작성해서  보내주시면 됩니다.

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[참가일정]

Q5) 대회기간이 1/12(금)일부터라고 공지되어 있습니다. 학생들이 12일부터 대회장에 가 있어야 하는 건가요?

:  대회는 현재 1월 14일(일) 오후에 진행 예정입니다.

:  아직 학생들에게 시간 공지가 나가지는 않았습니다. 신청서 보내주시면 그 자료 가지고 학생들에게 개별 공지하겠습니다.

Q6) 각 팀별 발표시간이 이미 공지되어 있는 것을 봤습니다. 저희 학생들도 발표를 해야 한다면 순서는 언제가 될까요?

: 현재 신청 팀이 4팀이고, 5조 신청하면 5팀입니다. 발표시간은 15:00 내외 될 듯합니다.

# data[].attributes.body
1/7 일 (일요일) 저녁까지 신청서와 논문, powerpoint 등 요구서류들을 제출하면 KSEF 에 참가할 수 있게 받아주기로 함

* 신청서 양식 등은 KSEF 홈페이지 (WWW.KSEF.OR.KR)에서 내려 받을 수 있음

* 대회발표시간은 총 20분 (발표 7분/질의 응답 10분)

* 논문은 10페이지 이내

* 일부 파일은 내려받아서 padlet에 Zip file 형태로 올려 놓았음

* 추천서는 5조 지도교사 (이영돈)가 작성 가능

* 구체적인 대회 일정 등은 자세히 알아보고 다시 올릴 예정

PPT와 논문 작성의 역할 분담은 김시현, 정민우가 상의해서 결정하기로 함

* 1/6(토)까지 캠프 참가 중인 남율도 역할분담 할 수 있도록 배려 요망.

PPT 초안에 대한 Review 결과는 Padlet에 올려 놓았으니 참고 바람

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김시현 논문 작성 연습

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김시현 논문 작성 연습

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정민우 논문 작성 연습

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정민우 논문 작성 연습

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KSEF 참가신청서 양식

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KSEF 참가신청서 양식

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KSEF 대회 site: www.ksef.or.kr

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1. Abstract

선행연구를 abstract에서 언급할 땐 선행연구와의 차이점 혹은 선행연구보다 무엇을 개선시켰는지 강조

e.g. 기존키트는 원유 용. 본 연구는 음용수용. target 항생제도 다름 등.

2. Introduction

a) 잔존 항생제로 인한 문제점도 포함요망

b) 연구목표에서 선행연구과제의 문제점을 서술하고 연구목표는 그 문제점을 개선하는 것으로 명시

3. Experimental

재료, 장비, 절차 서술할 때 Kit를 제작하는 과정 뿐 아니라 검출성능을 확인하는 실험에 사용되는 것들도 포함 요망

4. "Result and Discussion" 과 Conclusion의 balance

Result and Discussion에선 실험결과에 좀 더 집중. Conclusion에 기술하는 내용과 너무 중복되지 않게.

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면역크로마토그래피 기법을 이용한 음용수 내 잔존 항생제 검출

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12월2일 산불예방 첨단기술 조사

# data[].attributes.subject
12월2일 산불예방 첨단기술 조사

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정민우 - 항생제 정리

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정민우 - 항생제 정리

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항생제 - 린코마이신, 설파메톡사졸, 옥시테트라사이클린, 테트라사이클린

진통소염제 - 아세트아미노펜, 아세틸실리실산, 이부프로펜

동물용 성장촉진제 - 클로르테트라사이클린, 티로신, 설파티아졸, 설파메타진

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[단독] 항생제 등 약물 오염된 한강…아리수서도 약물 검출

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2천500만 수도권 주민의 식수원인 한강과 이를 정화한 서울 수돗물 ‘아리수’에서 각종 의약물질들이 검출되고 있는 것으로 SBS 취재 결과 확인됐습니다.

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목표:

1. 지금까지의 학습내용을 정리

2. 논문작성 예행 연습

3. 다른사람들과 자신의 생각을 공유하고 비교

전제조건: 보레다바이오텍의 면역크로마토그래피 키트가 음용수 항생제에도 효과적으로 작동한다고 가정.

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I. Cover page(제목): 면역크로마토그래피 기법을 이용한 음용수 내 잔존 항생제 검출 키트

II. Abstract: (1 page)

첫 문장에 연구성과를 한 문장으로 설명하기

키트제작과정과 실험결과를 요약

선행연구는 가능한 짧게

III. Introduction (3~5 pages)

1. 문제지적

a. 항생제 잔존

b. 기존 하수처리 방법으로 항생제 제거 어렵다

c. 기타문제 (미세플라스틱)

d. 그래서 무엇이 필요하다.

2. 선행연구

a. 원유용 항생제 검출키트는 있음

b. 면역크로마토그래피 (원리, 활용사례 등)

c. 보레다바이오텍 특허

3. 연구목표: "우리는 무엇을 어떻게 개선하려고 하는가."

a. 우리는 음용수를 목표로 한다

b. 음용수의 항생제는 원유의 항생제와 다르다. (혹은 다를 것이다.)

IV. Experimental (3~5pages) <-- 보레다 바이오텍의 특허를 참고하세요.

1. Material

2. Equipment

3. Process

V. Result and discussion (1~2 pages) <-- 상상력을 동원해서 작성해 주기 바래요

실험결과와 해석

개선효과를 실험결과로 설명

예시1: 검출시간이 짧았다.

예시2: 낮은 농도에도 잘 작동했다.

VI. Conclusion (1 page)

전체 내용 요약

"우리는 목표를 달성했다."

기대효과 "우리의 연구결과를 활용하면 무엇을 할 수 있다."

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산불_예방_및_대응을_위한_첨단기술1

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면역마이크로그래피 요약

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면역마이크로그래피 요약

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남율

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면역크로마토그래피 요약

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정민우

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논문 양식 파일을 받긴했는데, 제가 사용하는 회사 노트북에선 방화벽에 걸려서 못 열어요.

시현이가 클릭해서 들어가 보고 열리면 내려받아서 다시 올려줄레요?

# data[].attributes.attachment_link.description
Store photos and docs online. Access them from any PC, Mac or phone. Create and work together on Word, Excel or PowerPoint documents.

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미세플라스틱이 항생제 내성균을 흡착한다면, 역우로 이 미세플라스틱을 이용해 항생제 내성균을 정화할 수 있을까?

Ref 3 (미세플라스틱이 항생제 내성 세균을 흡착) 의 원문

Interaction of Microplastics with Antibiotics in Aquatic Environment: Distribution, Adsorption, and Toxicity

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.est.1c04509

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Interactions of microplastics, antibiotics and antibiotic resistant genes within WWTPs

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969721052165

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탐구주제 2: 면역크로마토그래피

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탐구주제 2: 면역크로마토그래피

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구글 검색 결과: "면역크로마토그래피"

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현재. 바이러스 항체 검사는 항원 검사와 마찬가지로 ELISA, CIA,. 면역크로마토그래피법(immunochromatographic assay) 등의 원. 리를 이용한 검사 제품이 사용되고 있다.

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탐구주제 1: 원유(우유) 내 항생제 검출키트 관련 특허

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탐구주제 1: 원유(우유) 내 항생제 검출키트 관련 특허

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원유 내 항생제 검출 키트 및 이를 이용한 원유의 항생제 검출 방법 Download PDF

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Publication number

KR20120088238A
KR20120088238A KR1020110009461A KR20110009461A KR20120088238A KR 20120088238 A KR20120088238 A KR 20120088238A KR 1020110009461 A KR1020110009461 A KR 1020110009461A KR 20110009461 A KR20110009461 A KR 20110009461A KR 20120088238 A KR20120088238 A KR 20120088238A
Authority

KR

South Korea

Prior art keywords

antibiotic

antibiotics

sample

detection kit

conjugate

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Application number

KR1020110009461A

Other languages

English (en)

Inventor

이강문

최동옥

홍성식

Original Assignee

한국산업기술대학교산학협력단

주식회사 보레다 바이오텍

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Publication date

Application filed by 한국산업기술대학교산학협력단, 주식회사 보레다 바이오텍 filed Critical 한국산업기술대학교산학협력단

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Abstract

본 발명은 원유내 항생제 검출 키트에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 퀴놀론계 항생제(Norfloxacin), 베타락탐계 항생제(Penicillin, Ampicillin), 테트라싸이클린계 항생제(Tetracycline) 항생제에 대한 항체를 포함하며 면역크로마토그래피 법을 이용하는 것을 특징으로 하는 항생제 검출 키트 및 항생제 검출 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 상기한 세 가지 항생제에 대한 항체를 포함하고, 면역크로마토그래피법을 이용한 항생제 검출 키트를 제조할 수 있으며, 상기 항생제 검출 키트는 항생제에 특이적인 항체 및 신속 면역크로마토그래피 법을 이용함으로서, 기존의 ELISA를 이용한 검사 방법에 비해 간편성을 크게 향상시키고 집유전의 원유를 바로 검체로 사용함으로써 시간을 크게 단축함은 물론 그 비용 또한 크게 절감할 수 있는 장점이 있다.

Description

원유 내 항생제 검출 키트 및 이를 이용한 원유의 항생제 검출 방법 {Detection kit for antibiotics in the raw milk and detection method of antibiotics using thereof}
본 발명은 원유 내 항생제 검출 키트에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 퀴놀론계 항생제(Norfloxacin), 베타락탐계 항생제(Penicillin, Ampicillin), 테트라싸이클린계 항생제(Tetracycline)에 대한 항체를 포함하며 면역크로마토그래피 법을 이용하는 것을 특징으로 하는 항생제 검출 키트 및 항생제 검출 방법에 관한 것이다.

현재 원유에 대한 잔류 항생제 검사는 시험방법이 어렵고 비용이 많이 들어 집유가 끝난 후 각 유가공 회사나 가축시험연구소에서 집유 차량당 검사를 하고 있다. 그러므로 만일 항생제 검사에서 양성 반응이 나온다면 집유 차량에 실려 있는 전체의 원유를 폐기해야 하므로 대략 2,000,000원 이상 손해가 발생하게 된다.

최근 식품 안전성에 대하여 소비자의 관심이 높고 유아와 청소년기에서 소비가 높은 우유에 대하여 잔류 항생제에 대한 불안이 높으나 최종소비자가 직접 항생제 잔류량을 손쉽게 확인할 수 있는 방법은 없는 실정이어서 누구나 손쉽고 저렴한 비용으로 항생제 잔류 여부를 확인할 수 있는 확인할 수 있는 진단시약이 필요하다.

항생제 진단시약이 개발이 되면 각각의 젖소 마리당 실험을 하게 되어 항생제 잔류 여부에 따라 착유 여부를 바로 결정할 수 있어 오염의 위험을 원천적으로 방지할 수 있다. 유통회사는 완제품 검사를 통하여 품질관리를 손쉽게 할 수 있는 장점이 있으며, 최종소비자는 직접 실험을 통하여 불안감을 해소할 수 있다.

문헌 1. Marco, M. P.; Hammock, B. D.; Kurth, M. J. J. Org. Chem., 1993, 58, 7548-7556. 문헌 2. Lowry, O. H.; Rosebrough, N. J.; Farr, A. L.; Randall, R. J. J. Biol. Chem., 1951, 193, 265-275. 문헌 3. Frence, G. 1973, Nature, 241, 20-22.

따라서 본 발명의 주된 목적은 가장 빈번하게 사용되는 항생제인 퀴놀론계 항생제(Norfloxacin), 베타락탐계 항생제(Penicillin, Ampicillin), 테트라싸이클린계 항생제(Tetracycline)에 대한 항체를 이용하여 원유 내 항생제를 현장에서 신속하고 간단하게 검출하기 위한 항생제 검출 키트 및 항생제 검출 방법을 제공하는데 있다.

상기 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 면역크로마토그래피 방법을 이용한 검출 키트에 있어서 원유에 존재하는 항생제와 특이적으로 결합하는 항체를 포함하는 항생제 검출 키트를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 항생제 검출 키트는, 퀴놀론계(Quinolone) 항생제, 베타락탐계(β-lactam) 항생제 및 테트라싸이클린계(Tetracycline) 항생제로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 항생제를 검출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 항생제 검출 키트는, 퀴놀론계 항생제는 노플록싸신(Norfloxacin), 베타락탐계 항생제는 페니실린(Penicillin), 테트라싸이클린계 항생제는 테트라싸이클린(Tetracycline)을 검출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 항생제 검출 키트는, 분석 대상 샘플을 수용하는 샘플패드; 상기 샘플 내에 존재하는 항생제와 특이적으로 결합하는 콘쥬게이트를 포함하는 콘쥬게이트 패드; 상기 샘플 내에 항생제가 존재하는지 여부를 검출하는 검사선과 항생제의 유무와 관계없이 반응하는 대조선; 및 잔량의 샘플을 흡수하는 흡수 패드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 항생제 검출 키트는, 니트로셀룰로오스 멤브레인의 일측에 중첩되어 형성된 콘쥬게이트 패드; 상기 콘쥬게이트 패드 위에 중첩되어 형성되며 시료를 적하하는 샘플 패드; 및 상기 니트로셀룰로오스 멤브레인의 타측에 형성되며 반응이 종료된 샘플을 흡수하는 흡수 패드로 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 항생제 검출 키트는, 항생제와 특이적으로 결합하는 항체와 유색입자를 접합한 것을 포함하는 콘쥬게이트 패드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 항생제 검출 키트는, 항생제와 특이적으로 결합하는 항체와 유색입자를 접합한 것을 포함하는 콘쥬게이트 패드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 항생제 검출 키트는, 항생제와 특이적으로 결합하는 항체와 40nm 금 콜로이드를 접합한 것을 포함하는 콘쥬게이트 패드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 항생제 검출 키트는, 항생제와 소혈청알부민을 접합한 항원을 처리한 검사선을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 항생제 검출 키트는, 상기 콘쥬게이트 패드에 포함되어 있는 콘쥬게이트와 특이적으로 결합하는 단백질을 처리한 대조선을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기의 항생제 검출 키트를 이용하는 항생제 검출 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 항생제 검출 방법은, 분석 대상 샘플을 수용하는 샘플패드에 샘플을 적하하는 단계; 상기 샘플 내에 존재하는 항생제와 특이적으로 결합하는 콘쥬게이트를 포함하는 콘쥬게이트 패드 속의 콘쥬게이트와 결합하는 단계; 상기 샘플 내에 항생제가 존재하는지 여부를 검출하는 검사선에 반응 여부를 표시하는 단계; 항생제의 유무와 관계없이 반응하는 대조선에 반응 종결을 표시하는 단계; 및 잔량의 샘플이 흡수 패드에 포함되는 단계를 포함하는 특징으로 한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 항생제, 보다 구체적으로는 Norfloxacin으로 대표되는 퀴놀론계(Quinolone) 항생제, Penicillin 및 Ampicillin으로 대표되는 베타락탐계(β-lactam) 항생제 및 Tetracycline으로 대표되는 테트라싸이클린계(Tetracycline) 항생제에 특이적으로 결합하는 항체를 사용하여 면역크로마토그래피법으로 신속하고 간단하게 원유 내 존재하는 항생제를 검출할 수 있는 항생제 검출 키트 및 항생제 검출 방법을 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 항생제 검출 키트는 각각의 항생제에 특이적인 항체 및 신속 면역크로마토그래피법을 이용함으로서, 기존의 ELISA나 자동분석기의 multi-step 면역 측정법에서 볼 수 있는 검체 희석 및 세정 그리고 효소 결합체와 기질의 반응을 통한 발색 과정 등을 하나로 통합하여 one-step으로 신속하게 검사할 수 있는 편리성이 있다.

또한 낮은 농도의 항생제에 대해서도 반응성을 보여 미량의 항생제도 검출할 수 있고, 항생제와 매우 특이적으로 결합하므로 검출하고자 하는 대상 항생제만을 다른 물질과 구별하여 매우 정확하게 검출할 수 있게 된다. 나아가 검사 결과를 특정한 장비를 사용하지 않고 판정할 수 있는 용이성 및 경제성과 검사결과의 판독이 신속하다는 장점이 있다.

이러한 면역 크로마토그래피법을 이용한 진단 시약의 개발은 고가의 진단용 장비 및 시약을 필요로 하지 않아 경제적이며, 단시간 내에 결과를 판독할 수 있어 신속하고 민감도나 특이도면에서 우수하여 진단에 유용하게 사용될 수 있는 장점이 있다.

도 1a는 본 발명에 따른 퀴놀론계 항생제 검출 키트의 구성물을 나타낸 것이다.
도 1b는 본 발명에 따른 베타락탐계 항생제 검출 키트의 구성물을 나타낸 것이다.
도 1c는 본 발명에 따른 테트라싸이클린계 항생제 검출 키트의 구성물을 나타낸 것이다.
도 1d는 본 발명에 따른 항생제 검출 키트의 모식도로서, 왼쪽은 플라스틱 검사키트의 윗면을 나타낸 것이고, 오른쪽은 검사키트의 아랫면 및 배부에 대한 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 항생제 검출 키트의 음성 결과의 예(왼쪽)와 양성결과의 예(오른쪽)를 나타낸 것이다.
도 3a는 본 발명에 따른 퀴놀론계 항생제 검출 키트의 교차 반응성 실험 결과를 나타낸 것이다.
도 3b는 본 발명에 따른 베타락탐계 항생제 검출 키트의 교차 반응성 실험 결과를 나타낸 것이다.
도 3c는 본 발명에 따른 테트라싸이클린계 항생제 검출 키트의 교차 반응성 실험 결과를 나타낸 것이다.

이하 상기 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 항생제 검출 키트와 항생제 검출 방법은 원유에 존재하는 항생제와 특이적으로 결합하는 항체를 사용하며 면역크로마토그래피 방법을 이용하는 것으로 특징 지워지며, 첨부된 도면 및 구체적인 실시예를 통해 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명에서 이용하는 면역크로마토그래피법(Immunochromatography)은 모세관 현상이 작용하는 다공성 박막을 고상(solid phase)으로 하고 금 콜로이드 또는 착색 폴리스티렌 나노 입자 등의 유색입자를 측정 라벨로 사용하는 신속 현장진단용 면역검사법의 일종이다.

본 발명에 따른 항생제 검출 키트와 항생제 검출 방법에 사용되는 항생제와 특이적으로 결합하는 항체는, 통상의 기술자에게 널리 알려진 방법을 통해 제조할 수 있으며, 보다 바람직하게는 항생제에 면역단백질을 결합하여 제조한 항원을 동물에 면역시켜 얻는다. 더욱 바람직하게는 항생제에 소혈청알부민을 결합하여 제조한 항원을 토끼에 주사하여 수득한다.

본 발명에 따른 항생제 검출 키트와 항생제 검출 방법은 퀴놀론계(Quinolone) 항생제, 베타락탐계(β-lactam) 항생제 및 테트라싸이클린계(Tetracycline) 항생제 각각에 대한 항체를 사용하는 것을 특징으로 한다. 보다 바람직하게는 퀴놀론계 항생제는 노플록싸신(Norfloxacin), 베타락탐계 항생제는 페니실린(Penicillin), 테트라싸이클린계 항생제는 테트라싸이클린(Tetracycline)이다.

본 발명에 따른 항생제 검출 키트는 분석 대상 샘플을 수용하는 샘플 패드; 상기 샘플 내에 존재하는 항생제와 특이적으로 결합하는 콘쥬게이트를 포함하는 콘쥬게이트 패드; 상기 샘플 내에 항생제가 존재하는지 여부를 검출하는 검사선과 항생제의 유무와 관계없이 반응하는 대조선; 및 잔량의 샘플을 흡수하는 흡수 패드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 항생제 검출 키트는 모세관 현상을 나타내는 다공성 박막을 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 니트로셀룰로오스 멤브레인의 일측에 중첩되어 형성된 콘쥬게이트 패드; 상기 콘쥬게이트 패드 위에 중첩되어 형성되며 시료를 적하하는 샘플 패드; 및 상기 니트로셀룰로오스 멤브레인의 타측에 형성되며 반응이 종료된 샘플을 흡수하는 흡수 패드로 구비된다.

본 발명에 따른 항생제 검출 방법은, 분석 대상 샘플을 수용하는 샘플패드에 샘플을 적하하는 단계; 상기 샘플 내에 존재하는 항생제와 특이적으로 결합하는 콘쥬게이트를 포함하는 콘쥬게이트 패드 속의 콘쥬게이트와 결합하는 단계; 상기 샘플 내에 항생제가 존재하는지 여부를 검출하는 검사선에 반응 여부를 표시하는 단계; 항생제의 유무와 관계없이 반응하는 대조선에 반응 종결을 표시하는 단계; 및 잔량의 샘플이 흡수 패드에 포함되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 분석 대상 샘플은 일반적으로 샘플 패드에 손쉽게 적하될 수 있는 것이면 제한되지 않으나 바람직하게는 원유이다.

본 발명에 따른 항생제 검출 키트 및 항생제 검출 방법의 콘쥬게이트 패드는 항생제에 특이적으로 결합하는 항체와 유색입자를 결합한 콘쥬게이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 항생제 검출 키트 및 항생제 검출 방법의 상기 유색입자는 통상의 기술자들에게 널리 알려져 있으며, 예컨데, 콜로이드성 골드, 유색의 라텍스 입자, 형광 라텍스 입자 및 아비딘 또는 스트렙타비딘에 결합한 입자를 언급할 수 있다. 본 발명의 특정 실시예에서는 약 40nm의 콜로이드성 골드 입자를 사용하였다.

본 발명에 따른 항생제 검출 키트 및 항생제 검출 방법의 검사선은 항생제에 특이적으로 결합하는 항체에 대한 항원을 처리하고, 상기 항원은 통상의 기술자에게 널리 알려진 방법으로 제조될 수 있다. 바람직하게는 항생제에 소혈청알부민을 접합한 것을 사용한다.

본 발명에 따른 항생제 검출 키트 및 항생제 검출 방법의 대조선은 상기 콘쥬게이트 패드에 포함되어 있는 콘쥬게이트에 특이적으로 결합하는 면역글로불린, 보다 바람직하게는 유색입자에 접합되어 있는 면역글로불린에 대해 특이적으로 결합하는 면역글로불린으로 처리한 것을 사용한다. 본 발명의 구체적 실시예에서 바람직하게 산양에서 유래한 토끼 면역글로불린을 사용하였다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.

1-1. 퀴놀론계 항생제(Norfloxacin)항원, 항체의 제조

Norfloxacin 면역 항원을 만들기 위한 소혈청알부민(Bovine serum albimin, BSA)에 접합 항원의 제조는 변형된 anhydride method(문헌 1 참조)를 이용하였으며, 다음의 방법에 의해 제조하였다. Norfloxacin hapten(100㎎) 을 10㎖의 디메틸포름아마이드(dimethylformamide, DMF)에 녹이고 에탄올(4℃)을 이용하여 냉각시킨 후, 트리에틸아민(triethylamine) 30㎕와 이소부틸 클로로포매이트(isobutyl chloroformate) 40㎕를 차례로 첨가했다. 20분 정도 실온에서 교반한 후에 카보네이트 버퍼(carbonate buffer)(pH 9.6)에 녹인 5㎎/㎖농도의 소혈청알부민(Bovine serum albimin, BSA)를 3㎖ 교반하면서 천천히 첨가하고 실온에서 6시간 반응시킨다. 반응이 끝난 후 hapten-BSA 접합체를 인산완충용액(PBS, pH 7.0), 4℃에서 72시간 동안 투석하고 UV-vis spectrometry를 이용하여 정량분석한다.

멤브레인 고정용 항원은 상기 기술한 hapten에 BSA를 NHS ester방법을 변형하여 제조하였다. hapten(15㎎)을 DMF(5㎖)에 녹이고 에탄올(4℃)을 이용해 냉각시킨다. NHS(20㎎) 과 EDC(20㎎)을 hapten 용액에 첨가하고 실온에서 밤새 교반한다. BSA(15㎎)을 5㎖의 카바네이트 버퍼(pH 8.0)에 녹이고 위에서 제조한 NHS 용액에 천천히 넣고 실온에서 4시간 동안 교반한다. 반응이 끝난후 hapten-BSA 접합체를 PBS(pH 7.0), 4℃에서 72시간 동안 투석하고 UV-vis spectrometry를 이용하여 정량 분석한다(문헌 2 참조).

Norfloxacin에 대한 특이 항체를 제조하기 위한 항원으로 상기 제조한 Norfloxcin-BSA를 면역원으로 사용하였고, 면역크로마토그래피 시스템에 적용할 항체 개발에는 토끼를 사용하였다. 항체 제조 과정은 Norfloxcin-BSA를 면역원으로 사용하여 Freund's Adjuvant, complete 0.5㎖에 항원 100㎍을 혼합하여 emulsion화 시킨 후, 준비된 접종물을 토끼의 피하에 접종한다. 2주 간격으로 5회 동일한 방법으로 접종하되 2회 접종부터는 Freund's Adjuvant, incomplete를 사용한다.

혈청의 채취, 역가 측정 및 항체의 정제를 위하여 면역된 토끼에서 시험 채혈을 실시한 후, 혈청을 분리하여 ELISA 방법으로 역가를 측정한다. Norfloxacin-BSA 항원을 ELISA용 plate에 1㎕/㎖ 농도로 흡착시키고 항 혈청을 1%(W/V) BSA 용액으로 1/1,000, 1/10,000, 1/100,000, 1/1,000,000 등의 비율로 희석하여 반응시켜서 역가를 측정하였다. 산양 항-토끼 IgG-HRP를 이용하여 2차 반응을 시키고 3,3',5,5'-tetramethyl benzidine(TMB)로 발색시킨다. 정상 토끼 혈청의 흡광도를 기준으로 약 3배 이상되는 흡광도를 기준치로 하여 100만배 이상의 역가(titer)를 나타내면 전 채혈한다.

전 채혈 후 원심분리하여 혈청을 분리하고 황산 암모늄(ammonium sulfate)을 10%(W/V)의 농도로 첨가한 후 30분간 혼합하였다. 그리고 15,000rpm에서 30분간 원심분리한 후 상층액을 취하였다. 다시 이 상층액에 황산 암모늄을 50%(W/V)의 농도로 첨가한 후 4℃에서 30분간 방치하였다. 다시 15,000rpm에서 30분간 원심 분리하여 상층액은 버리고, 침전물을 20mM 인산완충용액(phosphate buffer, pH 7.0)에 현탁시켰다. 이 현탁액을 20mM 인산완충용액에서 18시간 이상 투석(dialysis)하였다. 투석 후, 20mM 인산완충용액(pH 7.0)으로 평형화된 단백질 G-결합 컬럼(Protein G-coupled column)에 투석액을 주입하고, 모두 주입되고 나면 인산완충용액을 이용하여 흡착하지 않은 물질들을 제거해 주었다.

컬럼에 결합된 항체는 100mM 글리신 용액(glycine solution, pH 2.8)으로 용출(elution) 시켰다. 이 때 1M Tris 용액(pH 9.0)을 용출액의 1/10 부피를 첨가해 주어 pH를 보정해 주었다. 용출된 항체액을 농축한 후 150mM 인산완충용액에서 투석하고, 투석이 끝나면 단백질 농도를 Bradford 정량법으로 측정하고 사용할 때까지 냉장고에 보관한다.

1-2. 베타락탐계 항생제(Penicillin) 항원, 항체의 제조

Penicillin 항원과 항체의 제조는 Norfloxacin 대신 Penicillin을 BSA에 접합하여 사용한 것을 제외하면 실시예 1-1에서 설명한 방법과 동일하다.

1-3. 테트라싸이클린계 항생제(Tetracycline) 항원, 항체의 제조

Tetracycline 항원과 항체의 제조는 Norfloxacin 대신 Tetracycline을 BSA에 접합하여 사용한 것을 제외하면 실시예 1-1에서 설명한 방법과 동일하다.

토끼 항 Norfloxacin 항체를 콜로이드성 금입자에 접합시키는 과정은 Frence의 방법을 이용하였다(문헌 3 참조). 1 ㎎의 Norfloxacin 항체를 콜로이드성 금용액 (OD 540=3.0) 100 ㎖에 넣고 접합시켜 사용하였다.

이후, 토끼 항 Penicillin과 항 Tetracycline 항체-접합 골드 콜로이드도 상기와 동일한 방법으로 제조하였다.

니트로셀룰로스 멤브레인(nitrocellulose membrane)을 라미네이션 (lamination)한 후, 검사선 부위에는 항생제(Norfloxacin, Penicillin, Tetracycline)-BSA 접합체를, 대조선 부위에는 금 입자에 접합된 토끼 면역 글로불린과 특이적으로 결합하는 산양(goat) 유래의 항 토끼 면역글로불린(anti-rabbit immnoglobulin)을 자동 분주기(auto dispenser)를 이용하여 분주한 후, 25~30℃ 정도에서 5~10시간 동안 건조시킨다.

골드 콘쥬게이트용 패드는 0.5 중량% 폴리비닐알코올(Polyvinylalcohol, PVA)가 함유된 Tris 완충용액(10 mM, pH 8.5)으로 충분히 적셔 건조기에서 완전히 건조시킨 후 사용하였다. Tris 완충용액으로 미리 전처리된 접합 패드에 약 40nm의 금 입자와 각각의 항생제에 특이적으로 결합하는 토끼 항-항생제 항체 (Rabbit anti-norfloxacin antibody, Rabbit anti-penicillin antibody, Rabbit anti-tetracycline antibody)가 결합된 금 접합 항체 용액 (gold conjugated antibody solution)을 분주하고, 완전히 건조시킨 후, 300 × 5.0 ± 1mm (가로 × 세로)의 크기로 절단한다. 이 후, 이들을 데시케이터에서 보관한다.

라미네이터를 이용하여 상기에서 준비한 코팅된 멤브레인, 콘쥬게이트 패드, 검체 패드, 흡수 패드를 정해진 위치에 올려놓고 라미네이션을 진행하였다. 이때 플라스틱 검사킷의 중앙 부위의 멤브레인을 중심으로 멤브레인의 하단에는 골드 콘쥬게이트 패드와 검체 패드(샘플 패드)를 중첩되도록 부착하고, 검사 시험지의 상단에는 흡수 패드를 중첩되도록 부착하였다.

이와 같이 조립된 검사킷이 빈틈이 없는지 확인하고 조립 완료된 검사킷은 제습된 데시케이터(습도 10% 이하)에 보관하였다. 라미네이션이 되어진 검사킷을 절삭기로 절단하고, 절단된 스트립은 반응판에 조립시키기 전까지 제습된 데시케이터(습도 10% 이하)에 보관하였다. 제조한 스트립을 반응판의 바닥면에 밀봉된 쪽으로 검체 패드가 가도록 정확하게 놓고 검체 패드 위쪽으로 시료 홀이 가도록 디바이스를 조립하였다. 조립된 디바이스는 알루미늄 팩에 건조된 실리카겔과 함께 넣고 밀봉한다.

본 발명에 따라 제조된 항생제 검출 키트는 도 1a, 1b, 1c에 나타낸 바와 같고, 상기 본 발명에 따른 항생제 검출 키트에 대한 모식도는 도 1d에 나타낸 바와 같다.

본 발명에 따른 항생제 검출 키트에 있어서, 항생제 존재 여부는 대조군 및 검사선 모두에서 색 변화가 나타나면 음성으로, 대조군에만 색 변화가 나타나면 양성으로 진단한다(도 2 참조).

Norfloxacin은 SIGMA(Cat# N9890)에서 구입하여 준비하고, Penicillin과 Tetracycline은 근화제약(주)에서 구입하여 준비하였으며, 음성으로 확인된 원유를 이용하여 양성과 Cut-off 검체를 각각 만든다.

각각의 항생제 검출 키트의 감도 확인을 위하여 알루미늄 파우치로부터 항생제 검출 디바이스를 꺼내고 음성 시료인 원유와 각각의 항생제를 농도별로 희석한 시료를 드롭퍼를 이용하여 디바이스 검체 적하구에 3방울 적하한다. 검체가 검체용 패드에 완전히 스며든 다음 검체가 반응판의 마지막까지 확산될 때까지 기다린다. 10분 후, 대조선이 완전히 적색으로 변하게 되면 즉시 판독을 한다. 양성 표준물질의 검체 농도 및 검출 결과는 표 1에 나타내었다.

4-1. 퀴놀론계 항생제(Norfloxacin) 검출 키트

본 발명의 퀴놀론계 항생제(Norfloxacin) 검출 키트의 다른 계열 항생제와의 교차반응 여부를 알아보기 위해, 아래 표에 있는 물질을 검체로 하여 시험하였다. 검출 실험은 상기 실시예 3에서 수행한 것과 동일하게 수행하였다. 퀴놀론계 항생제 검출 키트의 특이성 및 교차반응성 검사 결과는 하기 표 2 및 도 3a에 나타내었다.

측정 결과, 본 발명에 따른 퀴놀론계 항생제(Norfloxacin) 검출 키트는 타계열 항생제에 대해서 교차반응을 하지 않는 것을 확인하였다.

4-2. 베타락탐계 항생제(Penicillin) 검출 키트

본 발명의 베타락탐계 항생제(Penicillin) 검출 키트의 다른 계열 항생제와의 교차반응 여부를 알아보기 위해 아래 표에 있는 물질을 검체로 하여 시험하였다. 검출 실험은 상기 실시예 3에서 수행한 것과 동일하게 수행하였다. 베타락탐계 항생제 검출 키트의 특이성 및 교차반응성 검사 결과는 하기 표 3 및 도 3b에 나타내었다.

측정 결과, 본 발명에 따른 베타락탐계 항생제(Penicillin) 검출 키트는 타 계열 항생제에 대해서 교차반응을 하지 않는 것을 확인하였다.

4-3. 테트라싸이클린계 항생제(Tetracycline) 검출 키트

본 발명의 테트라싸이클린계 항생제(Tetracycline) 검출 키트의 다른 계열 항생제와의 교차반응 여부를 알아보기 위해 아래 표에 있는 물질을 검체로 하여 시험한다. 검출 실험은 상기 실시예 3에서 수행한 것과 동일하게 수행하였다. 테트라싸이클린계 항생제 검출 키트의 특이성 및 교차반응성 검사 결과는 하기 표 4 및 도 3c에 나타내었다.

측정 결과, 본 발명에 따른 테트라싸이클린계 항생제(Tetracycline) 검출 키트는 타계열 항생제에 대해서 교차반응을 하지 않는 것을 확인하였다.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항 들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (14)

1. 면역크로마토그래피 방법을 이용한 검출 키트에 있어서, 원유에 존재하는 항생제와 특이적으로 결합하는 항체를 포함하는 항생제 검출 키트.

2. 제1항에 있어서, 상기 항생제는 퀴놀론계 항생제, 베타락탐계 항생제 및 테트라싸이클린계 항생제로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 항생제 검출 키트.

3. 제2항에 있어서, 상기 퀴놀론계 항생제는 노플록싸신(Norfloxacin)인 것을 특징으로 하는 항생제 검출 키트.

4. 제2항에 있어서, 상기 베타락탐계 항생제는 페니실린(Penicillin)인 것을 특징으로 하는 항생제 검출 키트.

5. 제2항에 있어서, 상기 테트라싸이클린계 항생제는 테트라싸이클린(Tetracycline)인 것을 특징으로 하는 항생제 검출 키트.

6. 제1항에 있어서, 상기 항체는 항생제에 면역화된 토끼로부터 분리된 것임을 특징으로 하는 항생제 검출 키트.

7. 제1항에 있어서, 상기 항생체 검출 키트는
a) 분석 대상 샘플을 수용하는 샘플 패드;
b) 상기 샘플 내에 존재하는 항생제와 특이적으로 결합하는 콘쥬게이트를 포함하는 콘쥬게이트 패드;
c) 상기 샘플 내에 항생제가 존재하는지 여부를 검출하는 검사선과 항생제의 유무와 관계없이 반응하는 대조선; 및
d) 잔량의 샘플을 흡수하는 흡수 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 항생제 검출 키트.

8. 제7항에 있어서, 상기 항생제 검출 키트는
니트로셀룰로오스 멤브레인의 일측에 중첩되어 형성된 콘쥬게이트 패드;
상기 콘쥬게이트 패드 위에 중첩되어 형성되며 시료를 적하하는 샘플 패드; 및
상기 니트로셀룰로오스 멤브레인의 타측에 형성되며 반응이 종료된 샘플을 흡수하는 흡수 패드로 구비되는 것임을 특징으로 하는 항생제 검출 키트.

9. 제7항에 있어서, 상기 콘쥬게이트 패드는 항생제와 특이적으로 결합하는 항체와 유색입자를 접합한 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 항생제 검출 키트.

10. 제8항에 있어서, 상기 유색입자는 40nm 금 콜로이드인 것을 특징으로 하는 항생제 검출 키트.

11. 제7항에 있어서, 상기 검사선은 항생제와 소혈청알부민을 접합한 항원을 처리한 것임을 특징으로 하는 항생제 검출 키트.

12. 제7항에 있어서, 상기 대조선은 상기 콘쥬게이트 패드에 포함되어 있는 콘쥬게이트와 특이적으로 결합하는 단백질을 처리한 것임을 특징으로 하는 항생제 검출 키트.

13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 항생제 검출 키트를 이용하는 항생제 검출 방법.

14. 제13항에 있어서, 상기 항생체 검출 방법은
a) 분석 대상 샘플을 수용하는 샘플패드에 샘플을 적하하는 단계;
b) 상기 샘플 내에 존재하는 항생제와 특이적으로 결합하는 콘쥬게이트를 포함하는 콘쥬게이트 패드 속의 콘쥬게이트와 결합하는 단계;
c) 상기 샘플 내에 항생제가 존재하는지 여부를 검출하는 검사선에 반응 여부를 표시하는 단계;
d) 항생제의 유무와 관계없이 반응하는 대조선에 반응 종결을 표시하는 단계; 및
d) 잔량의 샘플이 흡수 패드에 포함되는 단계를 포함하는 특징으로 하는 항생제 검출 방법.

KR1020110009461A 2011-01-31 2011-01-31 원유 내 항생제 검출 키트 및 이를 이용한 원유의 항생제 검출 방법 KR20120088238A (ko)

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KR20120088238A - 원유 내 항생제 검출 키트 및 이를 이용한 원유의 항생제 검출 방법 - Google Patents

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본 발명은 원유내 항생제 검출 키트에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 퀴놀론계 항생제(Norfloxacin), 베타락탐계 항생제(Penicillin, Ampicillin), 테트라싸이클린계 항생제(Tetracycline) 항생제에 대한 항체를 포함하며 면역크로마토그래피 법을 이용하는 것을 특징으로 하는 항생제 검출 키트 및 항생제 검출 방법에 관한 것이다.

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참고 문헌 1,2,3,4,5 요약

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김시현 - 참고 문헌 요약

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김시현 - 참고 문헌 요약

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이전에 했었는데 아무도 안 올려서 올리는 것을 잊고 있다가 지금 생각나서 올립니다.

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KSEF 대회일정 확인요망

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KSEF 대회일정 확인요망

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KSEF 대회 일정이 공지되었습니다.

Padlet 화면 왼쪽에 공지되어 있는 3M Camp 공지사항 참고요망.

11월 20일~12월 17일까지 다음의 서류들을 제출해야 합니다.

12월 17일까지 10페이지 분량의 논문을 제출하려면 시간이 많지는 않네요.

1. 기관추천서 [A-1]

2. 개인정보제공동의서/서약서 [A-2]

3. 논문 (10 페이지 이내) [A-3]

4. 연구초록(온라인)

5. 발표자료

각 서류의 양식파일들은 따로 요청해서 받아 보겠습니다. (개인정보제공동의서와 참가신청서는 Padlet 왼쪽의 공지사항에 올려져 있어요.)

기타 일정은 다음과 같습니다.

1. 서류접수 : 2023년 11월 20(월)~12월 17일(일) 24:00

2. 심사시간 안내 : 2023년 12월 26일(화) 11:00

3. 발표심사 : 2024년 1월 12(금)~14(일)

4. 시상식 및 국제대회 참가자 OT : 2024년 2월 17일(토)

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산불대응을 위한 인공지능 시스템 개발 및 실천 연구 

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산불대응을 위한 인공지능 시스템 개발 및 실천 연구 

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주제 : 산불대응을 위한 인공지능 시스템 개발 및 실천 연구

1. 연구 목적 및 필요성

2. 연구 이론적 배경

3. 산불 진화

4. 아두이노를 활용한 산불 대응 시스템

5. 인공지능을 활용한 산불 대응 시스템

6. 산불 예방을 위한 실천

7. 결론

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주제 : 산불대응을 위한 인공지능 시스템 개발 및 실천 연구 

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주제 : 산불대응을 위한 인공지능 시스템 개발 및 실천 연구 

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2023 Korea Science & Engineering Fair (KSEF) 대회 안내 -[제 21회 KSEF]

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2023 Korea Science & Engineering Fair (KSEF) 대회 안내 -[제 21회 KSEF]

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3M캠프 참가자 중 KSEF 국내 과학 프로젝트 대회에 참가할 대상을 위한 안내입니다.

1. KSEF 대회 일시: 2024년 1월 12일(금) ~ 1월 14일(일)

2. 대회 장소: KT인재 개발원 [대전시 서구 갈마로160 (괴정동367-17)]

3. 서류 접수 기간 : 2023년 11월 20일(월) ~ 12월 17일(일) 24:00

Form[D-1] 참가 신청 _지도(멘토)교사 확인으로 진행되며, 참가 학생이 4명을 초과하는 경우 2장으로 작성

Form[D-2] 개인정보 동의서 _ 참가자 각 개별로 모두 제출

ksef@ksef.or.kr 양식 작성 후 메일로 보내주세요

4. 기타

3M캠프 참가학생들은 등록비, 심사료 면제

기타 자세한 사항은 KSEF 전체 요강을 확인해 주세요.

▒ 한국과학기술지원단 ▒ (ksef.or.kr)

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13조 폴리스티렌의 생분해 - 김하린, 심유민, 이병규

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강원도, 인공지능 활용한 산불 탐지 사업 추진

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우리나라 인공지능 기술을 활용한 산불예방시스템 알아보기

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* 탐구주제 확정: 식수 잔존 항생제 진단 kit.
* Discussion
- 기초 문헌 조사는 남율 학생이 공유해준 참고문헌으로 대체
* Action items
- 참고문헌 5 개 중 신문기사 형태인 Reference 1, 3, 5 를 읽고 요약하기 --> 여기 padlet에 upload.
- A4 한 장 이상... 글자크기 12, 다음 모임 전까지.
- 다음 참고 문헌 4 (한글 논문)
- 그 다음 영어논문 (참고문헌 2)

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파일 업로드 연습: 참고문헌 4

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파일 업로드 연습: 참고문헌 4

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[이미디어= 황원희 기자] 불법 약물뿐만 아니라 일반 의약품은 외부에 방출되어 생태계를 손상시키고 동식물의 성장과 행동에 장애를 유발할 수 있다. 이러한 유해 약물이 전 세계 강의 40% 가량에서 발견되고 있다고 요크 대학의 연구진이 밝혀 눈길을 끌고 있다.

특히 하수 시스템, 빗물 유출, 공장 배출물, 항우울제, 진통제, 항생제를 포함한 화합물들이 전 세계 수역에서 안전한 한계를 초과하고 있는 것으로 밝혀졌다. 이렇듯 약물 오염은 행동 변화, 호르몬 교란, 독성을 유발하여 생물과 생태계의 건강에 상당한 영향을 미칠 수 있다.

이 연구는 활성 의약품 성분(API)으로 알려진 61개의 화합물을 조사했지만, 인간과 수의학에 사용되는 약물은 1900개 이상인 것으로 나타났다. 이 연구는 이러한 화합물이 우리 생태계의 건전성뿐만 아니라 우리 자신의 보건에도 미치는 영향을 정확히 이해하기 위해서는 더 많은 연구가 필요하다는 결론을 내리고 있다.

의약품 오염이라고도 알려진 약물 오염은 생물학적으로 활성 물질이 환경을 오염시키고 생명체에 영향을 미친다. 이러한 화합물들 중 대다수는 인간과 동물의 치료 처치에 사용되는 반면, 다른 것들은 불법으로 분류될 수 있다.

이러한 성분은 주로 물과 토양에 영향을 미친다. 마약을 매립지에 버리거나 씻어내는 등 부적절한 처분은 결국 생물학적 활성 물질이 환경에 침출되도록 한다.

약의 제조 과정에서도 상당한 양의 생물학적 활성 물질이 오염으로 방출되는 것을 볼 수 있으며, 그 사용도 마찬가지이다. 복용 후 의약품의 많은 활성성분은 결국 외부로 배출되고, 폐수처리시설은 이런 화학물질들을 걸러내는 기능이 없어 결국 하수도를 오염시킨다.

이 오수가 수로로 방출되거나 비료로 사용될 때, 생물학적 활성 물질들은 환경에 들어가고, 모든 형태의 생명체에 영향을 미칠 수 있다. 이제까지 다른 많은 종류의 오염이 광범위하게 연구되었지만, 약물 오염의 영향은 상대적으로 덜 연구되었다.

특히 지구상의 하천은 또한 행동 변화나 엽록소 생성의 변화와 같은 야생 동물들에게 영향을 줄 수 있는 약의 수준을 시험하는 대상이 되었다. 전 세계적으로, 11개의 화합물이 안전 한계치 이상의 농도로 발견되었고, 이는 남극대륙이나 오스트랄라시아의 강들을 포함하지 않았다.

당뇨병 치료제 메트포르민은 환경에 영향을 미칠 수 있는 위험 약물로 가장 빈번하게 나타났으며, 항우울제 아미트리프틸린 농도 또한 이러한 효과에 대한 위험 지수(건강에 영향을 미칠 수 있는 지점)가 가장 높았다.

런던과 글래스고 두 도시 모두 강에서 관찰된 약물 오염 물질의 혼합물에 대한 위험 지수가 평균보다 높았지만, 독일 튀빙겐의 하천은 유럽에서 가장 높았다.

세계에서 가장 높은 누적 위험 지수는 케냐의 나이로비에서 발견되는데, 이곳은 강둑의 폐기물이 물에 침출될 정도로 수치가 높은 편이다.

약물 오염을 막을 수 있는 방법에 대한 연구도 행해지고 있다. 현재, 약물 오염은 일상적으로 감시되거나 물 공급에서 걸러지는 것이 아니다. 세계 각국에서 의약품으로부터 강과 다른 수역을 보호하기 위한 구체적인 법률은 화합물을 제거하는 과정에 도움이 될 것이다.

여기에는 환경을 오염시키지 않도록 의약품 폐기를 개선해야 하는 요구사항과 환경 보호에 대한 인식과 과태료와 처벌 규정 등이 필요하다.

폐수처리장 주변에서도 사용 후 배출된 분자가 시설을 통과할 때 나오는 농축 고농도 의약품이 다량 발견되고 있다. 이러한 시설에서 개선된 여과 시스템은 수로에서 상당한 양의 화합물을 제거할 것으로 보인다. 물론 비용부담이 있는 것은 사실이지만 연구진의 노력은 결국 다각적인 모색을 통해 효율적인 해결방안을 찾을 것으로 보인다.

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약물로 오염된 강과 하천...그 대안은?

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이미디어= 황원희 기자] 불법 약물뿐만 아니라 일반 의약품은 외부에 방출되어 생태계를 손 ...

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중앙일보 기사

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강과 호수, 바다에 떠다니는 미세플라스틱이 항생제 내성 병원균을 키우는 온상이 돼 사람의 건강을 해칠 수도 있다는 분석이 나왔다.

미국 매사추세츠 대학과 중국 칭다오 중국해양대학 연구팀은 8일(미국 현지 시각) '환경 과학 기술(Environmental Science and Technology)' 국제 저널에 게재한 논문을 통해 "미세플라스틱이 수중에 있는 항생제 내성 세균을 모아들이고 성장을 촉진하는 역할을 하는 것으로 나타났다"고 밝혔다.

연구팀에 따르면 2019년 기준으로 전 세계에서 생산된 플라스틱의 양은 3억6800만 톤에 이르고 있다. 생산된 플라스틱 가운데 9%만 재활용되고 있으며, 연간 480만~1200만 톤의 플라스틱이 바다로 버려지고 있는 것으로 추산된다.

바다에 들어간 플라스틱은 5㎜ 이하의 크기로 부서져 미세플라스틱이 된다. 이란 남동부 차바하르 만(灣) 바닷물에서는 미세플라스틱이 ㎥당 8만6000~36만2000개까지 검출됐다.

전 세계 하천과 바다는 환자와 가축이 배출한 항생제로 광범위하게 오염된 상태다.

76개국을 대상으로 한 조사에서 2000년 항생제 사용은 1일 투여량 기준으로 211억 분량이었으나 2015년에는 348억 분량으로 증가했다. 이런 추세라면 2030년에는 1260억 분량으로 늘어날 전망이다.

항생제의 남용으로 인해 항생제 내성 유전자도 전 세계적으로 널리 퍼져있다, 항생제 내성 유전자는 자연계에서 오래 유지될 수 있고, 세균들 사이에서 수평적으로 확산할 수도 있기 때문이다.
남아메리카 연안 해역에서는 독시사이클린 항생제가 L당 73.7 ㎍(마이크로그램, 1㎍=100만분의 1g) 농도로 검출됐고, 중국 헤이허(黑河) 강에서는 mL당 100개가 넘는 항생제 유전자 사본(copy)가 검출이 됐다.

이에 따라 전 세계 다양한 환경에서 미세플라스틱과 항생제 내성 유전자의 동시에 존재한다는 사실도 확인되고 있다. 중국 양쯔 강 하구의 지표수에서는 미세플라스틱이 ㎥당 1만200개까지, 항생제 농도는 L당 0.287㎍까지 검출됐다.
중국 발해만 연안 퇴적토에서는 미세플라스틱이 ㎏당 280~773개, 항생제 내성 유전자는 g당 4670~54만1000개(copy)가 검출됐다.

연구팀은 "항생제와 미세플라스틱은 유사한 출처와 이동 경로를 갖고 있으며 필연적으로 수중 환경에서 공존한다"며 "미세플라스틱과 항생제 사이의 상호작용을 파악하는 것은 중요한 과제"라고 말했다.

연구팀은 수중 환경에서 미세플라스틱과 항생제가 상호작용하는 주요 과정은 '흡착'이라고 지적했다. 민물과 바닷물에서 다양한 미세플라스틱에 다양한 항생제가 흡착된다는 사실이 여러 연구를 통해 확인됐다는 것이다.
예를 들어, 아목시실린(AMX)이나 시프로폴록사신(CIP), 테트라사이클린(TC) 같은 항생제가 폴리아마이드(PA), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 재질의 미세플라스틱에 흡착되는 것으로 보고됐다.

연구팀은 "미세플라스틱 표면에 세균이 붙어 자라면서 생물막(biofilm)이 형성되고, 생물막 속의 세균들 사이에서 항생제 내성 유전자를 주고받는다"고 설명했다. 표면에 생물막이 있는 미세플라스틱일수록 항생제 내성 유전자가 다양하게 나타난다는 것이다.

미세플라스틱은 결과적으로 다양한 항생제 내성 유전자를 가진 세균을 흡착하는 셈이 되면서, 수중 환경에서 항생제 내성 유전자의 저장소 혹은 운반체 역할도 하게 된다. 연구팀은 "운반체로서의 미세플라스틱은 항생제와 항생제 내성 유전자의 수송·변형·생물축적은 물론 독성을 유발할 수도 있다"고 강조했다,

이와 함께 항생제를 흡착한 미세플라스틱은 생물체에 두 가지 경로를 통해 해로운 영향을 미치게 된다고 연구팀은 지적했다. 우선 수생 생물이 미세플라스틱을 섭취했을 때 항생제 독성에 노출될 수 있다. 또, 미세플라스틱이 생체 내의 효소 작용을 방해하면서 항생제 분해가 억제돼 독성이 나타날 수도 있다는 것이다.

연구팀은 "미세플라스틱과 항생제의 결합 독성을 평가하기 위해서는 다양한 생물 종을 대상으로 노출 실험이 필요하고, 실제 자연계에서 나타나는 농도에 바탕을 둔 노출 연구도 필요하다"고 밝혔다.

중국 난징대학 연구팀은 8일(미국 현지 시각) 미국 국립과학원회보(PNAS)에 실린 논문에서 신종 코로나바이러스 감염증(코로나 19)의 대유행으로 인해 지난 8월 23일까지 193개국에서 마스크·장갑 등 전염병 관련 플라스틱 쓰레기 840만 톤이 추가로 발생한 것으로 추산된다고 밝혔다.

추가로 발생한 폐기물의 87.4%는 병원에서 발생했지만, 7.6%는 마스크와 장갑 등 개인 방역 물품이었고, 팬데믹으로 급증한 온라인 쇼핑으로 인한 포장재 쓰레기가 4.7%, 바이러스 테스트 키트도 0.3%를 차지했다. 추가 발생량을 지역별로 보면 아시아가 46.3%로 가장 많았고, 유럽 23.8%, 남미 16.4%, 아프리카 7.9%, 북미 5.6% 순이었다.

추가로 발생한 폐기물 가운데 2만5900톤은 바다로 유입된 것으로 분석됐다. 연구팀은 "올 연말까지 확진자가 전 세계적으로 2억8000만 명에 이를 것으로 추정되고, 이로 인해 추가로 발생할 플라스틱 폐기물은 총 1100만 톤에 도달하고, 바다로 들어가는 양도 3만4000톤에 이를 것으로 예상한다"고 지적했다.

연구팀은 "팬데믹과 관련해서 해양으로 배출되는 플라스틱 폐기물은 코로나19를 확산할 위험이 있고, 잠재적으로 생태계와 사람의 건강을 위협하는 요인이 될 수 있다"며 "개발도상국 등을 중심으로 의료 폐기물 관리를 개선할 필요가 있다"고 강조했다.

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미세플라스틱의 끔찍한 결과 "항생제 내성 세균 키우는 온상" | 중앙일보

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항생제의 남용으로 인해 항생제 내성 유전자도 전 세계적으로 널리 퍼져있다, 항생제 내성 유전자는 자연계에서 오래 유지될 수 있고, 세균들 사이에서 수평적으로 확산할 수도 있기 때문이다. 미세플라스틱은 결과적으로 다양한 항생제 내성 유전자를 가진 세균을 흡착하는 셈이 되면서, 수중 환경에서 항생제 내성 유전자의 저장소 혹은 운반체 역할도 하게 된다.

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Elena Cristina Rada, Academic Editor, Marco Ciolli, Academic Editor, and Gabriela Ionescu, Academic Editor

Abstract

Antibiotic pollution has become an increasingly serious issue due to the extensive application of antibiotics, their resistance to removal, and the harmful effects on aquatic environments and humans. Breeding wastewater is one of the most important sources of antibiotics in the aquatic environment because of the undeveloped treatment systems in breeding farms. It is imperative to establish an effective antibiotic removal process for breeding wastewater. This paper reviews the treatment methods used to remove antibiotics from breeding wastewater. The mechanisms and removal efficiency of constructed wetlands, biological treatments, advanced oxidation processes (AOPs), membrane technology, and combined treatments are explained in detail, and the advantages and disadvantages of the various treatment methods are compared and analyzed. Constructed wetlands have high removal rates for sulfonamide (SM), tetracycline (TC), and quinolone (QN). The antibiotic removal efficiency of biological treatment methods is affected by various processes and environmental factors, whereas AOPs and combined treatment methods have better antibiotic removal effects. Although it has broad application prospects, the application of membrane technology for the treatment of antibiotics in breeding wastewater needs further research.

Keywords: breeding wastewater, antibiotics, constructed wetland, biological treatment method, advanced oxidation process, membrane technology

1. Introduction

Antibiotics are synthesized with the aim to kill or inhibit other microorganisms and their derivatives. Because antibiotics can inhibit bacterial infection and promote animal growth, they are widely used in the livestock and aquaculture industries [ 1, 2]. The global annual consumption of antibiotics exceeds 100,000 tons [ 3]. According to estimates by the World Health Organization (WHO), the antibiotics used in the animal husbandry industry account for almost 80% of all antibiotics of major medical significance in some countries. As one of the world's largest antibiotic producers and consumers, China consumed 92,700 tons of antibiotics in 2013, with 52% of this total used in the animal husbandry industry [ 4].

The main antibiotics used in the breeding industry in China are chloramphenicol (broad-spectrum antibiotic), tetracycline (inhibits Gram-negative and -positive bacteria), macrolides or MACs (inhibit Gram-positive bacteria), sulfonamide or SM (treatment of furunculosis and vibriosis), and nitrofurans (inhibit and kill bacteria and protozoa). Because some farmers have used antibiotics in large quantities, serious environmental pollution has occurred alongside their economic benefits. Most antibiotics cannot be fully metabolized by animals, and large amounts are excreted into the environment in their original form. Various processes were developed to remove antibiotics in urban water/wastewater treatment plants [ 5, 6]. The treatment of breeding wastewater is less effective than that of urban water systems, and antibiotics cannot be completely removed, resulting in a large amount of antibiotics being discharged into the soil and water bodies. Antibiotics have a very low degradation rate in the natural environment and can persist for long periods. They have been detected in surface water, groundwater, and sediments on all continents [ 3, 7, 8]. Antibiotics in water bodies can induce microorganisms to develop resistance [ 9], and their influence is transmitted to other organisms through the food chain, thereby disrupting the ecological balance. Because of antibiotic pollution in the aquatic environment, the spread and transfer of antibiotic-resistant bacteria (ARB) and antibiotic-resistant genes (ARGs) has become a major public health issue [ 10]. The WHO defines antimicrobial resistance as one of the three major threats to human health [ 11].

With the development of the breeding industry and the widespread application of antibiotics, a large amount of wastewater containing antibiotics is produced. If this is discharged into the environment without effective treatment, it will cause serious pollution, altering the ecological balance and endangering human health. Therefore, the removal of antibiotics from breeding wastewater is an important issue. This paper reviews the existing treatment methods for removing antibiotics from breeding wastewater. The mechanism, removal efficiency, and advantages and disadvantages of each removal process are evaluated, providing a basis for further studies of antibiotic pollution remediation in breeding water.

2. Treatment Technologies

2.1. Constructed Wetlands

A constructed wetland wastewater treatment system is an artificial sewage treatment ecosystem, which uses the combined action of soil, plants, and microorganisms to treat the wastewater that enters the wetland. The wastewater is purified by filtration, adsorption, co-precipitation, ion exchange, plant adsorption, and microbial decomposition [ 12]. Constructed wetlands have broad-spectrum decontamination capabilities, and are economical, efficient, and easy to maintain and manage [ 13]. Studies have shown that constructed wetlands remove SM, TC, and quinolone (QN) from breeding wastewater at high rates, which range from 49.43%-85%, to 69%-100%, and 82%-100%, respectively [ 14, 15, 16, 17]. In addition, constructed wetlands have also been shown to be efficient at removing enrofloxacin (ENR), oxytetracycline (OTC), and ARB from marine aquaculture wastewater [ 18].

Constructed wetlands can be classified as free water surface flow constructed wetlands (FWS CWs), horizontal subsurface flow constructed wetlands (HSF CWs), and vertical subsurface flow constructed wetlands (VSF CWs) according to the direction of water flow. In vertical subsurface flow wetlands, aerobic and anaerobic activities coexist, and they have a long hydraulic retention time (HRT), which can enhance the degradation of antibiotics by microorganisms [ 19]. Therefore, the VSF CW is widely used to treat breeding wastewater. Table 1 summarizes the antibiotic removal rates achieved by constructed wetlands.

Table 1

Processes

Antibiotics

Plant

Fill Material

HRT (d)

HLR (cm/d)

Initial Concentration of Antibiotics (μg·L−1)

Removal Efficiency (%)

References

Vertical flow constructed wetlands

SM2

Hybrid pennisetum

Zeolite

1.25

3

40

73

[ 16]

Volcanic rocks

68

Volcanic rocks

91

Volcanic rocks

82

Artificial plant floating bed system

SD

Ryegrass

-

-

-

100

99

[ 20]

Horizontal subsurface flow constructed wetlands

SMX

Phragmits communis

Gravel and zeolite

1

25.2

0.0987

4

[ 21]

3

59

Integrated vertical flow constructed wetlands

SMX

Phragmits communis

Gravel and zeolite

1

8.4

0.0987

3

[ 21]

3

55

Aquatic plant filter bed

TCs

Celery

-

60

5

30

33

[ 22]

Spinach

72

Spinach

47

Spinach

22

The performance of constructed wetlands is mainly affected by plant species, fill material type, water depth, hydraulic loading rate (HLR), HRT [ 23, 24, 25] and environmental factors [ 26]. Plants can directly absorb antibiotics, provide attachment points for microorganisms, and increase microbial activity, which can effectively improve the removal of antibiotics from wastewater. For example, the removal rate of sulfadimethoxine by Azolla is 56%-86% (initial concentration, 50-450 mg/L) [ 27]. The removal rate of sulfadiazine, sulfamethazine (SMZ), and sulfamethoxazole (SMX) by ryegrass is 89%-99% (initial concentration, 10-100 μg/L) [ 20]. The TC removal rate by Eichhornia crassipes is higher than 70% (initial concentration, 3.0-15.0 mg/L) [ 28].

The fill material functions in interception and adsorption, which can enhance the degradation of antibiotics by microorganisms in the fill material [ 29]. The pore size, specific surface area, and chemical composition of the fill material likely affect the antibiotic removal efficiency. Liu et al. showed that the removal rates of SMZ, OTC, and ciprofloxacin (CIP) in swine wastewater (73%, 95%, and 85%, respectively) using a zeolite-medium vertical flow constructed wetland were slightly higher than when using a volcanic rock-medium vertical flow constructed wetland (68%, 91%, and 82%, respectively) [ 16]. This may be due to the pH and average pore size of the fill material affecting the removal rate.

The HLR refers to the amount of wastewater per unit volume or unit area that a constructed wetland can treat per day. The greater the HLR, the shorter the HRT [ 30]. The daily input of antibiotics into a constructed wetland is obtained by multiplying the HLR and the initial antibiotic concentration. Therefore, the HLR also affects the antibiotic removal rate. The removal efficiency for the various antibiotics differs with changes in the HRT. Liu et al. showed that in constructed wetlands with different configurations for removing antibiotics in breeding wastewater, the removal rate of SMX can increase significantly when the HRT is extended from 1 to 3 d [ 21]. The SMX removal rate in horizontal subsurface flow constructed wetlands (HSF CWs) and integrated vertical flow constructed wetlands (IVF CWs) increased from 4% and 3%, to 59% and 55%, respectively. However, the HRT has been shown to have no significant effects on the removal of ENR and florfenicol. This is because the different structures of these three antibiotics require different removal mechanisms. The SMX removal mechanism is mainly degradation by microorganisms. The ENR removal mechanism is mainly adsorption by the fill material, whereas florfenicol is relatively stable and is difficult to remove in a conventional constructed wetland [ 31].

In addition, pH affects antibiotic activity, temperature affects the reproduction of microorganisms, and light affects plant growth; thus, these factors all indirectly affect antibiotic removal efficiency [ 32]. Liao et al. showed that with a HLR of 5 cm/d and after operating for 60 d, the TC, SM, and QN removal rates (72%, 47%, and 22%, respectively) in a celery-based aquatic system in summer were significantly higher than those in a spinach-based aquatic system (33%, 20%, and 7%, respectively) [ 22]. However, there was no significant difference in antibiotic removal efficiency between the two types of aquatic plant filter beds in winter, which was mainly due to the influence of plant characteristics and environmental factors, such as temperature and pH [ 33]. Moreover, the advanced media utilization [ 34] and tidal flow operation in the wetland [ 35] were also studied. Tidal operation played a positive role in removal of chemical oxygen demand (COD) and NH ₄⁺-N [ 35]. The treatment performance and the lifespan of CWs were increased with the use of biochar under tidal operation [ 34].

2.2. Biological Treatment

The main antibiotic removal processes during biological treatment include sludge adsorption and biodegradation [ 36]. In general, biological treatments can be classified as aerobic, anaerobic, and combined aerobic and anaerobic methods according to their different oxygen requirements. The main aerobic method is the biological aerated filter system (BAF). The main anaerobic methods are the anaerobic digestion (AD), upflow anaerobic sludge blanket (UASB), anaerobic filter (AF), and anaerobic baffled reactor (ABR) processes. The most common combined aerobic and anaerobic methods are the sequencing batch reactor (SBR) and membrane bioreactor (MBR) processes. The predominant processes currently used to remove antibiotics in breeding wastewater are the BAF, AD, SBR, and MBR processes. Table 2 summarizes the antibiotic removal rates from breeding wastewater by various biological treatment methods.

Table 2

Processes

Biological Treatment

Antibiotics

Operation Conditions

Removal Efficiency (%)

References

Aerobic methods

BAF

SMM, SCP, SMZ, TMP, NOR, OTX, LIN, LCM, OTC

HRT = 40-48 h, HLR = 2.8 cm/h

89-91
(total antibiotics)

[ 37]

Anaerobic methods

AD

TCs

1.38-2.16 kg COD/m ³·d,
37 ± 1 °C, HRT = 16 d

65

[ 38]

QNs

85

Aerobic-anaerobic combined methods

SBR

TC

HRT = 3-5 d

88

[ 39]

SMs

96

MBR

SMs

HRT = 33-51 h

>90

[ 40]

TCs

>90

QNs

<70

IAMBR

TC, CTC, OTC, DC, SMX, SMZ, CIP, NOR, ENR, TYL, RTM

COD/TN = 2.1, HRT = 3 d

4-53
(total antibiotics)

[ 41]

COD/TN = 2.1, HRT = 5 d

78-80
(total antibiotics)

[ 41]

2.2.1. The BAF System

The BAF system is a new type of sewage treatment process that combines biological contact oxidation and filtration [ 42]. It consists of three phases including a solid phase to support microbial growth, a liquid phase to submerge the solid material, and a gas phase for air input [ 43]. It has the advantages of low operating cost, small footprint, and high degree of automation [ 44].

Because the packing has a strong biofilm adhesion ability and large specific surface area, it promotes the adsorption of sludge; therefore, the antibiotic removal efficiency is rather high. For example, with an HRT of 40-48 h and HLR of 2.8 cm/h, the total antibiotic removal rate with the BAF process can be as high as 89%-91% [ 37].

2.2.2. The AD Process

AD includes four stages: hydrolysis, acidification, hydrogen production, and acetic acid and methane production [ 45]. The AD process has more advantages than the traditional activated sludge method for treating swine wastewater, because it does not require additional aeration equipment or energy investment, and less sludge is produced. However, the treated wastewater and sludge residues could still cause harm to the surrounding environment [ 46]. Under the conditions of 1.38-2.16 kg chemical oxygen demand (COD)/m ³·d, an operating temperature of 37 ± 1 °C, and an HRT of 16 d, the TC and QN removal rates from swine wastewater by AD have been reported to be 65% and 85%, respectively [ 38].

2.2.3. The SBR Process

The SBR system consists of one or more aeration reaction tanks, and the sewage enters the tank in batches. The SBR reactor operates in five sequences: influent feeding, anoxic phase, aerobic phase, sludge settling, and effluent discharge [ 47]. The operation of the SBR process is flexible and saves land and energy, but its running and management are complicated [ 48]. In a previous study, a lab-scale intermittently aerated sequencing batch reactor was applied for treatment of swine wastewater. With an HRT of 3-5 d and a minimum COD load, the TC removal rate was 88%, of which removal by sludge adsorption and biological degradation accounted for 30% and 58%, respectively. The SM removal rate was approximately 96%, with almost all of the removal occurring due to biodegradation [ 39].

2.2.4. The MBR Process

An MBR is a type of wastewater biological treatment technology that combines modern membrane separation technology and biological technology. The MBR has the advantages of long sludge retention time, flexible operation, low sludge output, and high nitrification performance, but the disadvantages are its high energy consumption and operating costs [ 49]. A previous study has shown that MBRs remove SM and TC from swine wastewater with high efficiency (>90%), whereas the QN removal efficiency was lower (<70%) when the HRT was 33-51 h [ 40].

Improvements in existing technology in terms of combining different processes have also enhanced the removal of antibiotics from breeding wastewater. For example, some researchers have used biofilm MBRs (BF-MBRs) and compared the effectiveness of this technology in removing antibiotics from piggery wastewater with that of a conventional MBR. When the HRT was 5-4, 3-2, and 1 d, the antibiotic removal rates associated with the BF-MBR were 87%, 80%, and 45%, respectively, whereas those associated with the MBR were only 84%, 57%, and 26%, respectively [ 50].

The main factors affecting the efficiency of biodegradation are HRT, sludge concentration, membrane type, water quality (pH value, temperature), and the property of the antibiotics [ 51, 52, 53]. The removal efficiency of antibiotics can be improved by a longer sludge retention time and higher biomass concentration, both of which increase the contact time between the microorganisms and antibiotics [ 54]. For example, with an HRT of 5 d and a COD/total nitrogen ratio of 2.1, the total antibiotic removal rate associated with an intermittent aeration membrane bioreactor (IAMBR) was 78%-80%. With the HRT shortened to 3 d, the removal rate of total antibiotics was significantly reduced to 4%-53% [ 41]. Ben et al. found that when the SBR method was used to treat swine wastewater, the concentration of suspended matter and pH of the solution affected the removal efficiency of the activated sludge method [ 55]. With an increase in the suspended solid concentration, the SMZ removal rate also increases. The pH of the solution affects the form of SMZ and the surface properties of activated sludge, thus affecting the removal efficiency by activated sludge.

These studies have shown that the biological method is selective in the removal of antibiotics, and the removal efficiency is greatly affected by process parameters and environmental parameters. It therefore has certain limitations for removing antibiotics from breeding wastewater. Therefore, improvement of the removal efficiency when biological methods are applied to remove antibiotics needs to be further studied.

2.3. Advanced Oxidation Processes (AOPs)

AOPs are oxidation technologies that use strong oxidizing hydroxyl radicals (·OH) produced in reactions as the main oxidant to decompose and mineralize organic pollutants in water [ 56]. The ·OH oxidizes organic pollutants through the breakage of chemical bonds or reactions such as electron transfer, addition, and substitution, finally decomposing the pollutants into small molecules of organic matter that are easy to degrade, as well as CO ₂ and H ₂O [ 57]. The most widely used AOPs for treating antibiotics in breeding wastewater include electrochemical oxidation, the ozonation process, and the Fenton process. Table 3 summarizes the removal efficiencies of antibiotics by various AOPs in breeding wastewater.

Table 3

Processes

Antibiotic

Operation Conditions

Initial Concentration of Antibiotics (mg/L)

Removal Efficiency (%)

References

Electrochemical oxidation

TCs

Na ₂SO ₄ as electrolyte and Ti/IrO ₂ as anode, electrochemical treatment was carried out for 6 h

100

99

[ 58]

TC

Voltage = 5 V, pH = 9, aeration time = 3 h, electrolysis = 2 min

2.5

98

[ 59]

Ozonation process

TCs

[O ₃] ₀ = 7.8 mg/L, t = 20 min

(5.846-8.444) × 10 −3

96

[ 60]

SMs

(1.395-3.341) × 10 −3

98

QNs

(3.709-4.915) × 10 −3

97-98

Fenton process

OTC

[H ₂O ₂] ₀ = 40 mg/L, [Fe ²⁺] ₀ = 12 mg/L, pH ₀ = 4, microwave radiation time = 2 min, microwave radiation power = 445 W

1.3

93

[ 61]

UV/H ₂O ₂ process

SMs

pH = 5.0, UV = 254 nm, [H ₂O ₂] ₀ = 7.0 mM

2.0

95

[ 62]

2.3.1. Electrochemical Oxidation

Electrochemical oxidation is a technology that produces strong oxidants such as ·OH, HO ₂·, and O ₂− to degrade pollutants through electrode reactions [ 19]. Miyata showed that the degradation efficiency of TC from livestock and poultry livestock wastewater was as high as 99% after electrochemical treatment for 6 h, with Na ₂SO ₄ as the electrolyte and Ti/IrO ₂ as the anode [ 58]. Antibiotics including sulfadimidine and norfloxacin, as well as NH ₄⁺-N and COD, were completely removed by the flow-through electro-oxidation process [ 63]. The removal efficiencies of TC, OTC, chlortetracycline (CTC), and olaquindox (OLA) in simulated livestock wastewater were 98%, 91%, 91%, and 99%, respectively, with the voltage of 5 V, pH of 9, aeration for 3 h, and electrolysis for 2 min [ 59].

Wang et al. also found that coexisting substances in wastewater affect antibiotic removal efficiency [ 59]. When the citric acid concentration was 0.02 M, the maximum OLA, TCT, and OTC removal rates were achieved (69%, 56%, and 58%), because the addition of citric acid changed the pH of the wastewater. When the acetic acid concentration was 0.175 M, the OLA, OTC, TC, and CTC removal rates peaked (at 71%, 68%, 60%, and 74%, respectively). Excessively high acetic acid concentrations made the wastewater more acidic, which caused the electrode particles to compete in the adsorption of organic matter, leading to a reduction in the antibiotic removal rate. Sodium dodecyl sulfonate (SDS) improved the removal rate of OLA (when the SDS concentration was 0.02 M, the removal rate was 100%), but it had a strong inhibitory effect on the removal efficiency of TC (when the SDS concentration was 0.02 M, the removal rate decreased to 25%). In addition, the removal rate of OTC and CTC decreased with an increase in the concentration of SDS.

2.3.2. Ozonation Process

There are two mechanisms for ozone-based antibiotic degradation: the direct oxidation of ozone and indirect oxidation through the generation of free radicals (Equation (1)) [ 64]. As an electrophilic reactant, ozone can attack the aromatic rings and unsaturated double bonds of TC, SM, and QN antibiotics [ 59], and it can therefore effectively remove these antibiotics. Li et al. showed that with an ozone concentration of 7.8 mg/L and treatment for 20 min, the ozonation process could remove TC, SM, and QN antibiotics from piggery wastewater at levels as high as 96%-98% [ 60].

In addition, the combined processes of ozone oxidation with ultraviolet light (UV), hydrogen peroxide (H ₂O ₂), or catalysts can generate large amounts of ·OH (Equations (2)-(6)), and then degrade organic pollutants [ 57]. Lee et al. showed that the removal rate of CTC in livestock wastewater was significantly improved from 30% to 65% by the ozone/H ₂O ₂ coupling system compared with ozone oxidation alone [ 65].

2.3.3. Fenton Process

In the Fenton process, the reagents, i.e., H ₂O ₂ and Fe ²⁺, react with each other to generate ·OH radicals (Equation (7)), which then oxidize and decompose antibiotics [ 66]. Microwave irradiation was employed to enhance the degradation of antibiotics from biogas slurry by microwave-assisted Fenton oxidation [ 61]. The OTC, TC, CTC, and OLA removal rates were 93%, 91%, 88%, and 67% under a H ₂O ₂ concentration of 40 mg/L, Fe ²⁺ concentration of 12 mg/L, initial pH of 4, microwave radiation time of 2 min, and microwave radiation power of 445 W.

It is easy to understand that the dosages of H ₂O ₂ and Fe ²⁺ affect the efficiency. Apart from that, the pH also affects the reaction rate. Lin et al. found that the H ₂O ₂ input, Fe ²⁺ concentration, and initial pH of the water all affected antibiotic removal efficiency in a study of microwave-assisted Fenton oxidation of antibiotics in biogas slurry [ 61]. With an increase of the H ₂O ₂ input, the removal efficiency of OTC, TC, CTC, and OLA increased at first and then levelled off. Studies have shown that an appropriate increase in the H ₂O ₂ concentration contributes to the production of ·OH, thereby improving antibiotic removal efficiency [ 67]. With an increase in the Fe ²⁺ concentration, the ·OH production increased, and therefore, the removal efficiency of the four antibiotics increased. By contrast, an increase in the initial pH of the water sample caused the removal efficiency of the four antibiotics to decrease. This is because the oxidation-reduction potential of Fenton's reagent is affected by the initial pH.

2.3.4. The UV/H₂O₂ Method

In the UV/H ₂O ₂ method, H ₂O ₂ is decomposed to produce ·OH with UV irradiation (Equation (8)) [ 68]. The UV/H ₂O ₂ process is relatively stable in operation and can degrade most organic pollutants. It produces less solid waste during the treatment process than the alternative methods and is widely used in organic wastewater treatment [ 69]. The removal efficiency of SM from livestock wastewater could be higher than 95% by UV/H ₂O ₂ treatment process under the conditions of pH 5.0, UV wavelength of 254 nm, and H ₂O ₂ concentration of 7.0 mM [ 62].

Li et al. found that pH, H ₂O ₂ concentration, and reaction time affected antibiotic removal efficiency [ 62]. They also found that the SM removal efficiency was highest when the initial pH was 5.0. The antibiotic removal efficiency increased with the increase of pH ranging from 1.0-5.0, while the removal efficiency of antibiotics decreased with the increase of pH ranging from 5.0-11.0. Under acidic conditions, H ₂O ₂ is easily decomposed into water and oxygen (Equation (9)). Therefore, the ·OH production decreases, which in turn affects antibiotic removal efficiency. Under alkaline conditions, part of the H ₂O ₂ reacts with OH − to form HO ₂− (Equation (10)), which can react with ·OH (Equation (11)). Therefore, the amounts of ·OH and degradation efficiency reduced. The antibiotic removal rate was highest when the H ₂O ₂ concentration was 7.0 mM. An excessive input of H ₂O ₂ reduced the efficiency of antibiotic removal. Because H ₂O ₂ plays a dual role in the oxidative degradation of antibiotics, an appropriate amount of H ₂O ₂ can produce ·OH, whereas excessive H ₂O ₂ will consume ·OH (Equation (12)). The antibiotic removal rate will also be higher with longer reaction times. For example, when the reaction time was extended from 20 to 60 min, the SM removal rate increased from 80% to 95%.

These studies have shown that AOPs can effectively remove antibiotics from breeding wastewater; especially, that high removal efficiency can be achieved in a short reaction time. The AOPs therefore have good potential in antibiotic treatment in breeding wastewater.

2.4. Membrane Technology

With membrane technology, pollutants are intercepted as wastewater passes through small membrane pores. The methods mainly depend on microfiltration, ultrafiltration, nanofiltration, and reverse osmosis [ 66]. Membrane technology has the advantages of high work efficiency, simple operation, and low cost. The application of membrane technology for the treatment of antibiotics in wastewater treatment plants has rarely been reported, but there are potential applications for the removal of antibiotics from other types of wastewater. For example, when UV/ozone and nanofiltration were combined to treat wastewater in sewage treatment plants, the antibiotic removal rate was 87%; in addition, the dissolved organic carbon (DOC) decreased by 40%, biodegradability increased 4.6-fold, and ecotoxicity decreased by 58% [ 70]. In addition, membrane technology could also be used for the removal of other pollutants in breeding wastewater. Lan et al. found that nanofiltration and reverse osmosis processes can be used to treat swine wastewater and can effectively remove various ARGs, nitrogen, phosphorus, and other pollutants [ 71]. Therefore, further studies on the application of membrane technology to remove antibiotics from breeding wastewater were to be conducted.

2.5. Other Processes

In addition to applying a single method to treat antibiotics in breeding wastewater, some combined treatments to improve removal efficiency were developed. For example, Ben et al. studied the degradation of antibiotics in swine wastewater using a combined biological-Fenton process. In this method, SBR was used to perform the biological treatment, and then the Fenton process was used for further treatment [ 72]. After pretreatment by the SBR method, the removal rate for COD, suspended solids, and total nitrogen in swine wastewater was as high as 95%, which provided favorable conditions for the Fenton process, and then the final removal rates of MACs and SM were as high as 99% and 92%-97%, respectively. Therefore, the integration of an AOP and a biological method can effectively remove antibiotics from breeding wastewater, as well as some conventional pollutants. Qian et al. conducted a study in which swine wastewater was pretreated using an upflow anaerobic sludge layer and SBR process, and then the wastewater was treated with the Fenton process to remove antibiotics [ 73]. The average antibiotic removal efficiency was 74%. Moreover, Han et al. showed that the antibiotic removal rate was as high as 92% when the SBR and AD methods were combined to treat swine wastewater [ 74].

Apart from the above technologies, other promising remediation technologies, e.g., the microalgae technique, were also explored [ 75]. Sun et al. designed a novel microalgae-bacteria powered biofuel cell (MBBFC). Efficient degradation of antibiotic florfenicol (FLO) with simultaneous nitrogen removal was achieved in the bioelectrochemical process.

3. Concluding Remarks and Prospects

The fate and mechanisms of treatment processes for removing antibiotics from breeding wastewater, including constructed wetlands, biological treatments, AOPs, and combined treatments, are reviewed in this paper.

(1) Constructed wetlands can be operated economically and are characterized by a strong decontamination ability, high efficiency, easy maintenance and management, and some level of selectivity in the removal of antibiotics.

(2) The degradation of antibiotics by biological treatments is affected by factors such as process parameters, water quality conditions, and environmental factors.

(3) AOPs and combined treatments show a high removal efficiency of antibiotics. They have broad development and application prospects in the treatment of breeding wastewater.

(4) Membrane technology can be used to effectively remove antibiotics, but it is currently seldom used in the removal of antibiotics from breeding wastewater. The application of membrane technology to remove antibiotics from breeding wastewater remains a viable option.

The development of more efficient, low-cost, and easy-to-operate treatment processes for removing antibiotics from breeding wastewater will be a pressing research topic in the future. Faced with the increasingly serious problem of antibiotic pollution, it is necessary to not only continuously improve wastewater treatment processes but also curb the abuse and excessive discharge of antibiotics at their sources. In China, there are clear regulations on the amount of antibiotics to be used in animal husbandry feed, but there are no clear standards for the levels of antibiotics allowed to be discharged in breeding wastewater. Therefore, it is imperative to issue such standards for breeding wastewater as soon as possible.

Author Contributions

Writing-original draft preparation, A.H.; writing-review and editing, M.Y., L.X., J.L., and H.G. (He Gong); supervision, H.G. (Han Gong); project administration, H.G. (Han Gong); funding acquisition, H.G. (Han Gong). All authors have read and agreed to the published version of the manuscript.

Funding

This research was funded by the National Natural Science Foundation of China, grant number 41807476 and Guangzhou Science and Technology Project (Basic and Applied Basic Research project, 202102020892).

Institutional Review Board Statement

Not applicable.

Informed Consent Statement

Not applicable.

Data Availability Statement

No new data were created or analyzed in this study. Data sharing is not applicable to this article.

Conflicts of Interest

The authors declare no conflict of interest.

Footnotes

Publisher's Note: MDPI stays neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

References

11. Verma R., Pardeep K., Prinja S., Meena R., Varun A. The World Health Report 2007: A Safer Future: Global Public Health Security in the 21st Century. World Health Organization; Geneva, Switzerland: 2007. [ Google Scholar]

28. Lu X., Gao Y., Luo J., Yan S.H., Rengel Z., Zhang Z.H. Interaction of veterinary antibiotic tetracyclines and copper on their fates in water and water hyacinth ([ Eichhornia crassipes) J. Hazard. Mater. 2014;280:389-398. doi: 10.1016/j.jhazmat.2014.08.022. [ PubMed] [ CrossRef] Google Scholar]

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58. Miyata M., Ihara I., Yoshid G., Toyod K., Umetsu K. Electrochemical oxidation of tetracycline antibiotics using a Ti/IrO[ ₂ anode for wastewater treatment of animal husbandry. Water Sci. Technol. 2011;63:456-461. doi: 10.2166/wst.2011.243. [ PubMed] [ CrossRef] Google Scholar]

62. Li W.J., Lan M., Peng X. Removal of antibiotics from swine wastewater by UV/H[ ₂O ₂ combined oxidation. Environ. Poll. Control. 2011;33:25-28. Google Scholar]

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Articles from International Journal of Environmental Research and Public Health are provided here courtesy of Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)

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A Review of Processes for Removing Antibiotics from Breeding Wastewater

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Antibiotic pollution has become an increasingly serious issue due to the extensive application of antibiotics, their resistance to removal, and the harmful effects on aquatic environments and humans. Breeding wastewater is one of the most important sources ...

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국내외 과학기술동향, 정책, 문화 등 과기계 이슈 정보 제공. 매주 금요일 뉴스레터 발송

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국내외 과학기술동향, 정책, 문화 등 과기계 이슈 정보 제공. 매주 금요일 뉴스레터 발송

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남율 학생이 미리 검색했던 참고 문헌들 입니다.

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탐구주제 합의: 식수에 포함된 항생제성분 진단 kit 개발

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탐구주제 합의: 식수에 포함된 항생제성분 진단 kit 개발

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지난 2달 동안, 5조 팀원들의 긴 논의 끝에 탐구주제가 결정되었습니다. 임시 제목은 "식수에 포함된 항생제성분 진단 kit 개발" 입니다.

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산불예방시스템 10.1

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9.16일 스마트 소화기 블럭 조사

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9월 16일 우리나라 산불 예방 시스템

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9월 16일 우리나라 산불 예방 시스템

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9월 10일 아두이노 온습도 센서

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방사능 오염수 방류에 대한 아이디어!!    (15조 이경준)

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방사능 오염수 방류에 대한 아이디어!!    (15조 이경준)

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방사능 오염수의 해양 방류는 전 인류와 다른 국가에 위험을 전가하는 이기적인 행위이다. 그리고 4~5년뒤에 우리나라에게도 수자원으로 사용되지만 많이 없는 담수 중 대부분을 오염시켜 우리나라의 수력자원에 큰 영향을 미치기도 한다.
그에 대한 해결방안은  '해양 방파제 건설하기' 이다.

해양 방파제는 원전 주변 땅속에 설치된 차수벽과 달리 원전 앞바다에 콘크리트로 벽을 만들어 지하수로부터 오염된 바닷물이 더 이상 먼 바다로 흘러가지 못하도록 하는 방법이다. 완공시기는 2015년 3월로 예정되어있다.

해양방파제의 단점:
이 방법으로는 바닷물의 유출은 막을 수 있어도 바닷물에 섞여 있는 방사성 물질의 유출은 막을 수 없다. 그 이유는 방파제를 이루는 콘크리트에는 눈에 보이지 않는 작은 공극들이 있기 때문이다. 물은 이 공극을 빠져나가지 못 하지만, 크기가 작은 방사성 물질들은 조금씩 공극을 빠져나갈 수 있거든. 결국 물만 이동하지 못할 뿐 시간이 지나면 방사성 물질들은 바다로 퍼져나갈 수 있다는 것이다.

해양방파제의 단점을 보완하여 환경을 지킬수 있는 해결방법에는....
외부에서 방사선에 노출되는 외부피폭과  인체의 안으로 들어가 인체에 영향을 주는 내부피폭을 줄이는 것이 있다. 그러기 위해선 외부 노출시간을 최대한 줄이고, 가능한 농도가 옅어지도록 조치를 취하고 체내로 들어가는 것을 차단한다.
그리고 다핵종 제거 설비인 'ALPS(알프스)'가 완벽히 모든 핵종을 걸러내지 못하지만, 방사성 핵종은 걸러낼 수 있다.

이런 방법을 실행해 오염수방류를 막고, 환경과 전세계의 국민의 건강과 안전을 지켜냈으면 좋겠다.

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15조의 여러가지 아이디어내는 곳

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15조의 여러가지 아이디어내는 곳

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멋진 우리 3조 친구들의 아이디어 모음.

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멋진 우리 3조 친구들의 아이디어 모음.

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*리더: 윤효은
- 너무 잦은 개발등으로 인해 하늘에 회색연기로 인한 사회적 문제 고찰과 해결방안 연구.
*팀원1: 최하윤
- 해결방안에 대한 브레인스토밍을 통해 주제들을 나열하고 선정하는 아이디어 제출.
*팀원2: 차건호
- 해결방안에 대한 아이디어 정리중.

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영상을 보면서 코딩해봤지만 안되서 아

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영상을 보면서 코딩해봤지만 안되서 아쉬웠다 ㅠ

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Dht11을 이용한 온도습도 센서

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Dht11을 이용한 온도습도 센서

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8.26일화성소방서 인터뷰

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8.26일화성소방서 인터뷰

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산불은 가을철 건조한 11월 즈음에서 4월 까지 많이 나는 시기입니다. 온도는 산불과 큰 상관 없지만, 습도는 건조할수록 잘 난다.
산불을 잘 끄기 위해서 산에 있는 낙엽이나 나무 등등,탈 물질 제거와 등짐펌프,소방차,헬기로 불을 끈다.
비가 오면 산불을 끄기 더 쉽다.
산불 대피할 때는 등산 중이면 아래로 대피한다.
그리고 바람이 부는 방향으로 대피한다.
마지막으로 119에 신고한다.
출처:화성소방서

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출처:https://search.pstatic.net/common/?src=http%3A%2F%2Fshop1.phinf.naver.net%2F20190623_290%2Fhwa1875_1561245519019Hl4PP_JPEG%2F84552698661788322_927062148.jpg&type=sc960_832

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인공지능을 도입할 수 있는 부분이 없을지 생각해보자

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인공지능을 도입할 수 있는 부분이 없을지 생각해보자

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인공지능기능으로 자동 조절되는 하수구

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인공지능기능으로 자동 조절되는 하수구

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쓰레기 무단투기·악취 고민 해결...침수예방·예산절감
기상·도로상황 데이터분석 후 상황실 전달...자동제어
국토부 '생활밀착형 도시재생 스마트기술 사업' 선정

도로상의 배수구 빗물받이도 이제는 스마트하게 관리하는 기술이 나와 주목을 받고 있다. 금천구는 전국 최초로 스마트 기술을 접목해 도로 양옆 배수구를 효율적으로 관리하는 시범사업을 펼치고 있다.

허원회 치수과장 외 3명의 공무원들이 연구 개발한 '도로 배수구의 자동개폐 장치'(가칭 스마트 빗물받이)에 대한 특허 출원을 마쳤다.

빗물받이는 빗물이나 도로상에 흘러내린 물을 받아 하수관으로 흘려보냄으로써 호우로 인한 침수를 막아주고 안전사고를 예방하는 가장 기본적이고 중요한 하수시설이다. 금천구에만 약 1만5천5백여 개가 있으며, 서울시 전체로는 약 48만여 개에 달한다.

기존의 빗물받이는 빗물의 원활한 배수만을 목적으로 격자형 배수구 형태로 1년내내 오픈되어있다. 이로써 개방된 빗물받이에는 담배꽁초·껌·생활쓰레기등이 마구 버려진다. 심지어 낙엽과 토사 등 각종 이물질들이 섞여 들어와 악취를 유발해 왔다.

구는 빗물받이가 1년 중 약 60일 가량만 제 기능을 수행하고 있는 점에 착안해 이러한 문제점을 근본적으로 해결하기 위해 IoT, ICT 기술을 활용한 스마트 빗물받이를 고안해 냈던 것이다.

이 장치는 빗물감지 센서가 빗물을 인식해 자동으로 개폐되는 방식으로 작동한다. 평소에는 닫혀 있어 쓰레기 무단투기와 악취를 방지해 준다.

심지어 빗물받이 현황을 구 상황실에서 실시간으로 확인해 원격제어할 수 있는 실시간 관리체계를 구축해 비상시 효과적인 대처가 가능하다.

금천구청관계자는 "빗물유입량이나 악취 등 도로상황을 데이터로 분석해서 무선통신으로 상황실로 전달된다"며 "이를 통해 자동제어가능하고, 만일 미 작동시에는 원격제어가 가능하다"고 말했다.

이어 "기상예보를 사전에 인지해 미리 열어둘수도 있고, 새벽 등 불시적인 상황에서도 작동 가능하기에 신속하게 대처할 수 있다"고 덧붙였다.

구는 향후 관내 특별관리가 필요한 침수취약 저지대나 쓰레기 및 악취 문제가 심각한 간선도로변과 다중이용시설 주변 등에 설치해 시범운영하고 효과를 검증한 후 확대설치를 검토할 계획이다.

아울러 이번 개발로 인해 각종 쓰레기 투척 등에 의한 빗물받이 막힘과 하수악취 문제를 근본적으로 해결하는 것은 물론, 하수관로 청소작업에 드는 막대한 비용까지 절감할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

한편 금천구는 최근 국토교통부에서 실시한 '생활밀착형 도시재생 스마트기술 지원사업'에 독산동 우시장 일대 도시재생 뉴딜사업 지역공모에 최종 선정됐다.

'생활밀착형 도시재생 스마트기술 지원사업'은 도시재생 뉴딜사업 지역에 주민의 체감도가 높고 상용화가 쉬운 스마트기술을 적용하는 사업으로, 국토부에서 올해부터 새롭게 추진하는 사업이다.

독산동 우시장 일대는 지난해 4월 도시재생 뉴딜사업 대상지로 선정, 총 375억 원의 마중물 사업비를 확보데 이어, 이번 공모에 선정됨으로써 추가로 최대 12억 5천만 원(국비 5억원, 시비 7.5억원)의 사업비를 투입할 수 있는 기회를 갖게 됐다.

구가 독산동 우시장 일대 '도시재생 스마트기술 지원 사업'으로 제안한 내용은 생활 악취를 저감할 수 있는 '스마트 빗물받이' 뿐만 아니라 '스마트 특화거리' 조성, '보행자 알림이' 설치, '활주로형 횡단보도' 설치 등 크게 4가지 사업이다.

구는 이지역의 현안문제를 스마트기술을 접목해 어떻게 개선할 수 있을지에 대해 서울시, 구의 현안부서, 통합주민협의체, 도시재생 현장지원센터가 함께 머리를 맞대 사업내용을 도출해 냈다. 구는 올해 하반기 착수, 내년 상반기까지 사업을 완료할 계획이다.

/변완영 기자

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[매일건설신문] [신기술] 도로 배수시설, 이제 '스마트' 하게 관리한다

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쓰레기 무단투기·악취 고민 해결...침수예방·예산절감기상·도로상황 데이터분석 후 상황실 전달...자동제어 국토부 '생활밀착형 도시재생 스마트기

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1. 현재 하수구 껍데기의 구조 조사

2. 쓰레기에 대한 하수구 구조에 대한 선행 연구 조사

3. 하수구의 새로운 구조(빗물에 쓸려오는 쓰레기를 막기 or 전체적인 쓰레기를 막기)- 음식물 거름망 구조랑 연관 지어 생각하기

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특히 영하 5도 이하의 날씨가 이틀 

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특히 영하 5도 이하의 날씨가 이틀 이상 지속될 때 동파가 잘 발생한다.

동파는 물이 얼면 부피가 커져 수도관이 터지는 것

영하 10도 미만은 1분 이내에 200ml(종이컵1개)를 채울만큼 틀어두어야 한다.

바깥기온이 그보다 더 떨어진다고 느끼면 30초에 채울만큼 강하게 틀어놓자.

생각보다 수도요금은 거의 안 나온다. 온수 배관도 얼 것 같으면 냉수가 아니라 미온수로 틀자. 물을 평소보다 많이 쓰겠지만 동파 한번 나면 몇달치 수도값을 날린다. 그냥 트는게 돈을 아끼는 법이다. 흘려보내는 물마저도 아까우면 큰 대야랑 연결해서 받아둔다.

아파트에서는 양수기함 배관이 터질수도 있다. 특히 외부로 노출된 복도에 있거나, 외벽과 가까운 곳이면 더 주의해야 한다. 양수기함에 안입는 옷가지 등 단열재를 넣어 동파를 예방해야 한다.

불안하면 핫팩 넣자.

복도식 아파트의 상수도 수도계량기 동파 사례가 많아서[1] 동파 하면 상수도관만 생각하지만, 조금 연식이 있는 건물이라면 하수도관 동파도 일어난다. 보통 단열이 부실한 세탁실에서 발생하지만 화장실이나 싱크대 배수관도 동파될 수 있다. 정말 재수없으면 동파 방지를 위해 밤새 틀어놓은 수도가 하수도관 동파로 막히며, 역류하여 물난리가 나는 대참사를 겪을 수도 있다.

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일본의 동파방지 시스템

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일본의 동파방지 시스템

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물빼기 장치

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네이버 블로그 | 레오팔레스21 서울지점 공식블로그

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(사진은 본 포스팅과 아무련 관련이 없습니다.)

모두 잘 알고 계시다시피 일본의 모양은 아래위로 길~쭉한 바나나 모양이고

북쪽의 홋카이도는 한겨울에 영하 7도 밑으로 내려가기도 합니다.(우리나라의 강원도 양구군은 -29도까지 내려간 적도 있어요)

홋카이도 삿포로시의 연중기온(2014년도)

홋카이도와 마찬가지로 일본의 동북(토호쿠)지방도 겨울이 되면 영하로 내려가는 지역이 많은데요

기온이 내려가면서 동파로 인한 수도사용의 불편함이 생길 수 있습니다.

아파트에 사시는 분들은 별로 걱정할 일이 없지만, 주택에 사시는 분이라면 겪어보신 분도 있을꺼에요.

동파때문에 따신물은 커녕 찬물도 못써서 학교가거나 출근할 때 세수도 못하고 나올때의 그 느낌...

(온몸이 간지러움)

이를 방지하기 위해 레오팔레스 아파트를 포함한 이들 지역의 건물에는 물빼기(水抜き[みずぬき])장치가 붙어 있습니다.

물빼기 장치의 원리를 설명한 그림입니다.

먼저 겨울에 수돗물이 어는 이유!

(옳은 말씀입니다.)

위위의 그림에서 황토색이 땅속이라고 보면 지표부분에 양쪽 화살표로 '동결심도'라고 써 놓은 부분이 있습니다.

이 동결심도 위로는 기온에 민감하게 영향을 받아 물이 쉽게 어는 부분입니다.

우리들 집으로 들어오는 상수관은 기본적으로 동결심도 밑에 매설되어 있는데요

집까지 수돗물이 들어오려면 어쩔 수 없이 동결심도 위로도 배관이 지나와야 합니다.

그런데 추운 겨울, 특히 밤에는 온도가 떨어져 지상으로 나온 수도 배관의 물이 얼어버리는 일이 발생합니다.

대개 언 곳을 찾아 뜨거운 물을 부어주는 것으로 마무리 되는 경우도 있지만

배관을 찾을 수 없거나 물이 얼음으로 변하면서 부피가 늘어, 배관을 파손하는 일이 생겨

물이 줄줄줄 새나가는 일이 생길 수도 있습니다.

불편은 불편대로, 비용은 비용대로 들어 피해가 커질 수도 있지요.

그래서 기온이 영하로 뚝 떨어져 -7도 전후라면 물빼기를 할 필요가 있습니다.

추운 지역에서는 TV를 보고 있으면 「水道凍結の可能性がありますので水を落としましょう」(수도가 얼 가능성이

있으니 물을 뺍시다)라는 자막이 방송중에 나오기도 합니다.

위 그림에서 물빼기 핸들을 돌리거나 누르면 수도관 끝의 흡기부나 수도꼭지를 통해 공기가 들어와서

수도관에 차 있던 물이 아래로 내려갑니다.

아래로 내려간 물은 물빼기장치를 통해 지면으로 배출되고 2차측까지 들어온 수돗물은 물빼기장치에 의해 1차측으로

통과하지 못하고 멈춰있게 됩니다.

그럼 위의 그림처럼 지상으로 나온 수도관은 물이 빠지게 되면서 물은 동결심도 이하에서 멈춰있게 됩니다.

다시 물을 사용하려면 물빼기 핸들을 반대로 돌리거나 눌러서 2차측과 1차측을 연결하면 물을 사용할 수 있습니다.

레오팔레스에는 그림과 같은 구형(?)이 아닌 최신식(!) 물빼기 장치가 설치되어 있습니다.

위치는 보통 욕실 입구 전등스위치 있는 쪽에 있습니다. 아래 동영상을 잠시 감상해주세요.

물빼기 장치의 동영상입니다. 장치에 전원을 넣고 누름(押)버튼을 눌러서 조작합니다.

누름버튼 옆에 두 개 불이들어오는 것으로 현재 상태를 알 수 있습니다.

통수(通水[つうすい])에 불이 들어와 있다면 물을 쓸 수 있는 상태,

수발(水抜[みずぬき])에 불이 들어와 있다면 물이 빠지고 사용할 수 없는 상태입니다.(통수, 수발... 한자로 읽으니 어감이 영...)

그림으로 중요한 포인트를 다시 설명드렸습니다.

정리하자면

1. 물빼기 조작부의 전원을 켜고 물빼기 버튼 누르기(물빼기 상태인지 확인)

2. 모든 수도꼭지를 열어서 물을 빼고, 화장실 변기물도 내림. 물이 다 빠지면 수도꼭지 잠그기.

3. 다시 물을 쓰려면 물빼기 버튼을 눌러 통수(通水)상태로 만들기

입니다.

이상은 레오팔레스를 이용하시는 동안 안전하고 불편함없이 지내시는데 필요한 물빼기 팁이었습니다.

그럼 다음에 또 만나요. 제발~~~~~

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일본의 추운 지방에 있는 물빼기 장치(水抜き装置、水抜き操作盤)를 아시나요?

# data[].attributes.attachment_link.description
(사진은 본 포스팅과 아무련 관련이 없습니다.) 모두 잘 알...

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온도감지하여 자동으로 물을 틀어주는 센서
아이스프루피

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8월 20일 1차 피드백 전 조사해야할 것

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8월 20일 1차 피드백 전 조사해야할 것

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- 동파에 대한 피해 사례(뉴스기사, 인터뷰, 논문 등, 출처 표시 명확하게)
- 동파 방지 현황(현재는 어떻게 동파 방지를 하고 있는지 여러 방법 조사)
- 동파방지를 위한 어떤 연구가 조사되고 있는지(논문 찾아보기)

* 논문은 riss, sci-hub(영어 번역기 돌려서 검색)

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반드시 본인의 이름을 남기고 작성해 주세요.

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국내 병원 항생제 사용 줄었지만... '내성균' 강 따라 확산, 돌연변이까지 등장

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국내 병원 항생제 사용 줄었지만... 내성균 강 따라 확산, 돌연변이까지 등장 하폐수, 강물 등 모니터링 연구 필요 국내 의료기관에서 사용하는 항생제 양은 점차 줄고 있지만 자연에서 항생제 내성균의 흔적이 여럿 발견돼 이에 대한 모니터링과 관련 연구가 시급한 것으로