Aerobiological Engineering Handbook (McGraw Hill Handbooks)

Contents......Page 5
Preface......Page 15
Acknowledgments......Page 17
List of Symbols......Page 19
Section 1 Background and History......Page 21
1.2. Airborne Disease Today......Page 23
1.3. The History of Airborne Disease......Page 26
1.4. The Future of Disease Control......Page 32
References......Page 33
2.2. Airborne Pathogens and Allergens......Page 35
2.3. Viruses......Page 36
2.4. Bacteria......Page 38
2.5. Fungal Spores......Page 39
2.7. Algae......Page 40
2.8. Pollen......Page 41
2.9. Dust Mites and Storage Mites......Page 43
2.10. Cockroach Allergens......Page 44
2.11. Animal Dander......Page 45
2.12. Toxins......Page 46
2.13. Microbial Volatile Organic Compounds......Page 47
2.15. Airborne Biological Weapons......Page 49
2.16. The Airborne Pathogen and Allergen Database......Page 50
References......Page 52
3.2. The Human Respiratory System......Page 61
3.3. Mechanisms of Lung Infection......Page 64
3.4. Disease Groups......Page 66
3.6. Upper Respiratory Tract Infections......Page 68
3.7. Middle Respiratory Tract Infections......Page 69
3.8. Lower Respiratory Tract Infections......Page 70
3.9. Noninfectious Respiratory Diseases......Page 71
3.10. Nosocomial and Opportunistic Respiratory Diseases......Page 81
3.11. Nonrespiratory Airborne Diseases......Page 82
References......Page 83
4.2. Airborne Disease Statistics......Page 87
4.3. Routes of Transmission......Page 89
4.4. The Epidemiology of Airborne Diseases......Page 102
4.5. Disease Progression Curves......Page 107
4.6. Dosimetry of Airborne Disease......Page 110
4.8. Toxin Dosimetry......Page 114
References......Page 115
5.2. Outdoor Pathogens and Allergens......Page 119
5.3. Outdoor Pathogenic Disease......Page 124
5.4. Fungal Allergies and Outdoor Air......Page 126
5.5. Pollen Allergies in Outdoor Air......Page 128
5.7. Asthma and Outdoor Air......Page 130
5.8. Outdoor Airborne Animal Diseases......Page 131
5.9. Survival of Microorganisms in the Environment......Page 132
References......Page 135
6.2. Size and Shape of Bioaerosols......Page 139
6.3. Surface Characteristics......Page 140
6.5. Aerodynamic Diameter......Page 142
6.6. Equivalent Diameter......Page 143
6.8. Size Distribution......Page 146
6.9. Bioaerosol Dynamics......Page 150
6.10. Settling and Evaporation of Bioaerosols......Page 157
6.11. Bioaerosol Viability......Page 159
References......Page 160
7.2. The Classic Exponential Growth Model......Page 163
7.3. The Classic Exponential Decay Model......Page 165
7.5. The Classic Shoulder Model......Page 168
7.6. The Multihit Target Model......Page 171
7.8. Specific Disinfection Models......Page 173
7.9. Sterilization......Page 181
References......Page 182
8.1. Introduction......Page 185
8.2. The Evolution of Human Habitats......Page 186
8.3. Building Types......Page 188
8.4. Building Airtightness......Page 189
8.5. Building Dampness......Page 190
8.6. Building Materials......Page 192
References......Page 199
Section 2 Airborne Disease Control Technologies......Page 203
9.2. Ventilation System Types......Page 205
9.3. Biocontamination in Ventilation Systems......Page 209
9.5. Dilution Ventilation......Page 211
9.6. The Single-Zone Steady-State Model......Page 212
9.7. Dilution Modeling with Calculus......Page 215
9.8. Single-Zone Transient Modeling......Page 217
9.9. Multizone Modeling......Page 221
References......Page 224
10.2. Filter Performance Curves......Page 227
10.3. MERV Filter Ratings......Page 230
10.5. Mathematical Model of Filtration......Page 232
10.6. The Multifiber Filtration Model......Page 235
10.7. Fitting the Models to MERV Data......Page 237
10.8. Microbial Filtration Test Results......Page 241
10.9. Filter Application Test Results......Page 244
References......Page 247
11.2. Types of UVGI Systems......Page 251
11.3. UVGI Disinfection Theory......Page 255
11.4. UVGI Disinfection Modeling......Page 257
11.5. Modeling the UV Dose......Page 260
11.8. UV Irradiance Field Due to Enclosure Reflectivity......Page 263
11.9. Air Mixing Effects......Page 268
11.10. Relative Humidity Effects......Page 269
11.11. Photoreactivation......Page 270
11.12. Air Temperature Effects......Page 271
11.13. Performance Optimization......Page 272
11.14. Cooling Coil Irradiation......Page 275
11.15. Design Guides......Page 276
11.16. UVGI Performance in Field Trials......Page 277
11.17. Combined Performance of UVGI and Filtration......Page 280
References......Page 282
12.1. Introduction......Page 287
12.2. Aerobiological Applications of Gas Phase Filtration......Page 288
12.3. Types of Gas Phase Filters......Page 289
12.4. Carbon Adsorption......Page 290
12.5. Impregnated Carbon......Page 294
12.7. Operation and Maintenance......Page 295
12.8. Applications......Page 296
References......Page 299
13.2. Electrostatic Precipitation......Page 301
13.3. Electronic Air Cleaners......Page 305
13.4. Electrostatic Filters......Page 306
13.6. Electrically Enhanced Filtration......Page 307
13.7. Corona Wind Air Cleaners......Page 309
13.8. Aerobiological Performance of ESPs......Page 311
References......Page 312
14.2. PCO Theory and Operation......Page 315
14.3. Air Disinfection......Page 317
14.4. Destruction of MVOCs......Page 321
14.6. PCO Applications......Page 322
References......Page 323
15.2. Pulsed White Light and Pulsed UV......Page 327
15.3. Filtered Pulsed Light......Page 336
15.4. Pulsed Electric Fields......Page 337
15.5. Pulsed Lasers......Page 338
References......Page 339
16.2. Ionization Theory......Page 343
16.3. Ionization Equipment......Page 344
16.4. Ionization of Airborne Microbes......Page 346
References......Page 350
17.2. Ozone Chemistry......Page 353
17.3. Airborne Ozone Disinfection......Page 356
17.4. Ozone for Surface Sterilization......Page 358
17.5. Ozone Removal......Page 359
17.7. Ozone System Performance......Page 360
References......Page 364
18.1. Introduction......Page 369
18.2. Passive Solar Exposure......Page 370
18.3. Vegetation Air Cleaning and Biofiltration......Page 374
18.4. Material Selectivity......Page 376
18.5. Hygienic Protocols......Page 377
18.6. Aerobiologically Green Buildings......Page 380
References......Page 383
19.2. Thermal Disinfection......Page 385
19.4. Desiccation and Dehumidification......Page 387
References......Page 388
20.1. Introduction......Page 391
20.2. Performance of Materials......Page 392
20.4. Food Industry Applications......Page 395
20.5. Residential and Commercial Building Applications......Page 396
References......Page 397
21.2. Microwave Thermal Disinfection......Page 399
21.3. Microwave Athermal Disinfection......Page 403
References......Page 406
22.2. Ionizing Radiation......Page 409
22.3. Ultrasonication......Page 412
22.4. Plasma Technology......Page 413
22.5. Corona Discharge......Page 414
22.6. Chemical Disinfection......Page 415
References......Page 417
Section 3 Testing and Remediation......Page 421
23.2. Air and Surface Microflora......Page 423
23.3. Growing Microbial Cultures......Page 425
23.4. Surface Sampling......Page 428
23.5. Air Sampling......Page 429
23.6. Sampling Procedures......Page 434
23.7. Sampling Applications......Page 441
References......Page 443
24.2. Particle Detectors......Page 447
24.5. Polymerase Chain Reaction......Page 450
24.6. Biosensors......Page 452
References......Page 454
25.2. Indoor Bioaerosol Levels......Page 457
25.3. Indoor/Outdoor Ratios......Page 461
25.4. Indoor Limits......Page 463
References......Page 465
26.2. Air Cleaning......Page 469
26.3. Surface Cleaning......Page 470
26.5. Whole Building Decontamination......Page 471
26.7. Mold Remediation Procedures......Page 474
26.8. Chemical Decontamination Procedures......Page 476
References......Page 480
27.2. Ventilation System Testing......Page 483
27.3. Building Leak and Pressure Testing......Page 484
27.4. In-Place Filter Testing......Page 485
27.5. In-Place UVGI System Testing......Page 487
27.6. In-Place Testing of Surface Disinfection Systems......Page 489
27.7. In-Place Carbon Adsorber Testing......Page 494
27.9. Commissioning......Page 495
27.10. Building Protection Factor......Page 497
References......Page 500
Section 4 Applications......Page 503
28.2. Office Building Ventilation......Page 505
28.3. Office Building Epidemiology......Page 506
28.4. Office Building Aerobiology......Page 507
28.6. Aerobiological Solutions......Page 511
References......Page 514
29.2. Educational Buildings......Page 517
29.3. School Building Ventilation Systems......Page 518
29.4. School Building Epidemiology......Page 519
29.5. School Building Aerobiology......Page 524
29.6. School Building Solutions......Page 526
References......Page 527
30.2. Residential Homes......Page 531
30.4. Hotels and Dormitories......Page 536
30.5. Solutions for Homes and Apartments......Page 537
30.7. Homes for the Immunocompromised......Page 542
References......Page 544
31.2. Guidelines, Codes, and Standards......Page 547
31.3. Isolation Rooms......Page 550
31.4. Airborne Nosocomial Epidemiology......Page 551
31.5. Nosocomial Aerobiology......Page 553
31.6. Nosocomial Control Options......Page 560
References......Page 563
32.2. Laboratory Guidelines......Page 567
32.4. Animal Laboratory Pathogens......Page 570
32.5. Animal Laboratory Epidemiology......Page 571
32.6. Laboratory Air Cleaning......Page 576
32.7. Animal Laboratory Problems and Solutions......Page 579
References......Page 583
33.2. Food Industry Codes and Standards......Page 587
33.3. Foodborne Pathogens and Allergens......Page 588
33.4. Food Industry Epidemiology......Page 591
33.5. Food Plant Aerobiology......Page 594
33.6. Food Plant Solutions......Page 598
References......Page 600
34.2. Agricultural Pathogens and Allergens......Page 605
34.3. Agricultural Epidemiology......Page 606
34.4. Agricultural Aerobiology......Page 610
34.5. Ventilation and Solutions......Page 612
References......Page 617
35.2. Libraries......Page 623
35.3. Museums......Page 630
References......Page 635
36.2. Ventilation Systems......Page 639
36.3. Epidemiology......Page 642
36.4. Aerobiology......Page 643
References......Page 645
37.2. Aircraft......Page 647
37.3. Spacecraft......Page 654
37.4. Ships......Page 656
37.5. Submarines......Page 659
37.6. Cars, Buses, and Trains......Page 660
References......Page 662
38.2. Occupational Airborne Diseases......Page 667
38.3. Wood and Paper Industries......Page 673
38.4. Textile, Leather, and Fur Industries......Page 677
38.5. Metal Industries......Page 678
38.6. Biotechnology Industries......Page 680
38.7. Chemical and Mineral Industries......Page 681
38.8. Occupational Legionnaires’ Disease......Page 682
38.9. Other Industries and Hazards......Page 683
38.10. Industrial Solutions......Page 684
References......Page 685
39.2. Sewage and Waste Aerobiology......Page 691
39.3. Sewage and Waste Epidemiology......Page 694
39.4. Air Treatment Solutions......Page 698
References......Page 700
Appendix A: Airborne Pathogens and Allergens......Page 703
Appendix B: Toxins and Associated Fungal Species......Page 817
Appendix C: Microbial Volatile Organic Compounds......Page 821
Appendix D: Surface Sampling Test Results Evaluation Form......Page 825
Appendix E: Settle Plate Test Results Evaluation Form......Page 827
Appendix F: Air Sampling Test Results Evaluation Form......Page 829
A......Page 831
C......Page 832
D......Page 833
G......Page 834
I......Page 835
M......Page 836
P......Page 837
S......Page 838
V......Page 839
Z......Page 840
A......Page 841
B......Page 844
C......Page 846
D......Page 847
E......Page 849
F......Page 850
H......Page 852
I......Page 853
M......Page 855
N......Page 857
O......Page 858
P......Page 859
R......Page 860
S......Page 862
U......Page 864
V......Page 865
Z......Page 866