대기 중 생물기원 에어로졸(bioaerosols)은 질병 전파와 기후 변화를 유발하며, 다양한 생태학적 영향을 미친다. 특히 생물기원 에어로졸 내 세균의 생존성은 생태 환경의 변화와 감염성 질병의 확산에 유의한 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 많은 연구가 온도와 습도와 같은 환경 요인을 중심으로 공기 중 세균 생존을 추정해 왔으나, 입자상 물질(particulate matter, PM)의 영향은 거의 규명되지 않았다. 본 연구에서는 세균이 공기 중에서 건조될 때 생존할 수 없으며, 건조 시간(drying time)이 그들의 수명(lifespan)을 좌우하는 핵심 요인이라는 가설을 세웠다. 우리는 미세 및 나노 크기의 입자와 세균을 포함한 액적의 증발 과정에서 형성되는 잔여물(residue)에서 세균 생존성의 변화를 조사하였다. 먼저, 에어로졸 생성(aerosol generation)을 통해 입자의 존재가 세균의 생존에 미치는 영향을 확인하였다. 수학적 모델을 구축하기 위해, 다양한 입자 조성을 포함하는 더 큰 크기의 액적에서 세균 생존성 데이터를 확보하였다. 물 증발 모델을 사용하여, 세균과 입자에 의해 형성된 다공성 구조(porous structures)에서 증발 시간과 세균 수명 사이의 관계를 규정하였다. 입자 크기와 세균 농도를 변화시켜 잔여물의 구조적 특성을 조절하였다. 그 결과, 입자에 대한 세균의 상대적 크기와 농도는 액적 증발 및 세균 수명에 영향을 미치는 핵심 인자임을 확인하였다. 세균과 입자의 크기가 유사한 경우, 세균 생존률은 다른 입자 크기 조건에 비해 상대적으로 높았고 세균 농도에 무관한 것으로 보였다. 본 연구는 물리화학적 특성과 관련된 공기 중 세균 생존성 분석 및 PM이 세균성 질병 전파에 미치는 영향을 평가하기 위한 참고자료를 제공한다. • 다공성 잔여물에서의 물 증발 속도가 세균 생존성을 좌우한다. • (입자 무첨가) 세균 생존성은 세포 농도에 비례한다. • ( d b ≈ d p ) 세균 생존성은 세포 농도와 무관하게 다른 집단보다 높다. • ( d b > d p ) 세균 생존성은 세포 농도에 의존한다. • ( d b < d p ) 높은 농도와 낮은 농도 간 생존률 차이는 극단적이다.

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