您当前的位置:杀菌剂网技术文章 → 文章内容

环氧乙烷杀虫灭菌机理及其在我馆库存文物保护中产生的的效果初探

发布:多吉利        来源:www.duojili.cn  

环氧乙烷杀虫灭菌机理及其在我馆库存文物保护中产生的的效果初探

作为人类在社会历史发展过程中创造的、不可再生的物质文明和精神文明的遗存,文物应该得到细心的保护。危害文物的因素有很多,其中虫害和霉变是导致有机质地文物损毁的主要原因,因此,杀虫和灭菌一直是文物保护不可或缺的两大主题。

一、 害虫的防治及杀虫机理

害虫主要蛀食有机质地文物,如纸质文物、纺织品、木质文物等,使这类文物造成严重的残破、粘连。

对于害虫的防治办法,自古以来我国人民有过许多发明,如竹木时期的杀青避蠢法、东汉末期的黄蘖避蠢法、宋代的椒纸避蠢法,以及明、清时期的铅丹避蠢法,等等。如今,现代科学技术的介入使人们不再停留在简单的、原始的传统技法上,人们开始从研究害虫的物质结构和生活习性出发,摸索出能够杀灭害虫的大量化学物质及操作条件。

那么,危害文物的害虫究竟有那些呢?它们有着什么样的物质结构和生活习性呢?据调查,文物库房中常见的害虫有:毛衣鱼、烟草甲、竹蠢、黑皮蠢、鳞毛粉蠢、档案窃蠢、怪甲、家白蚁、蟑螂等,种类繁多。它们对文物的破坏程度随地区和气候的差异而有所不同。南方气候温暖潮湿,害虫的繁殖速度较快。据北京图书馆图书保护研究组等单位对南方某省六个地区十四个图书馆近万册古籍虫害情况的调查发现,被虫损的图书平均为81%,其中有一个馆的虫损率高达100%,有五个馆的虫损率在90%以上。我馆地处寒冷干燥的华北,加上库房的良好管理,库存文物几乎未收到任何害虫袭扰,但并不等于说,虫害的威胁便永远不存在了,未经检查而入库存放得文物很有可能就携带着害虫或虫卵,门窗关闭不严也会给害虫或虫卵的入库提供机会。因此,研究如何预防和消灭害虫是每一个文物保管单位或部门都必须重视的课题。不同的害虫有不同的外部特征和生活习性,但都含有生命活动所必须的蛋白质,这在生物学界已经有了较全面而深入的观察和研究。今天,人们针对害虫特有的生活习性发明了许多杀虫的方法,如借助科学技术和仪器使害虫所处环境超越其耐高温、耐低温及耐酸碱度的极限,或者根据某些害虫的趋光性使其自取灭亡……而最有效果和最方便快捷的杀虫方法却是采用某些能够侵入虫体,导致虫体物质结构改变的化学熏蒸剂,如溴甲烷熏蒸剂、硫酰氟熏蒸剂、磷化铝熏蒸剂等。我馆采用的环氧乙烷熏蒸杀虫技术,便具备了高效、快捷的优点。该技术是利用环氧乙烷与虫体蛋白质的烷基化反应来实现的。虫体蛋白质中的羰基、氨基、硫氢基和羟基中具有游离的离子,易于环氧乙烷分子结成羟乙基,从而阻碍蛋白质的新陈代谢,导致害虫死亡。有资料介绍,采用环氧乙烷与二氧化碳以1:9(重量比)的比例混合成的气体,在常压下按400/立方米的剂量熏蒸24小时,可是绝大多数各个发育阶段的仓库害虫致死,而在真空状态下按150300/立方米的剂量熏蒸10小时以上也可达到同样的效果。

所以笔者建议,不论是虫害严重的南方,还是虫害不太严重的北方,为了杜绝害虫或虫卵附着文物入库,博物馆应使用环氧乙烷对入库前的文物进行杀虫。我馆库存文物长期以来未发现虫损现象,也是与本馆使用环氧乙烷积极杀虫的措施分不开的。

二、霉菌的防治及灭菌机理

霉菌是一种生长在营养基质上呈绒毛状、蜘蛛网状或絮状菌丝体的真菌,广泛分布于水、土壤、空气中。霉菌分解有机物的独特的生存方式和极强的繁殖能力,是大量有机质地文物发霉变质的根本原因。霉菌感染文物最明显的是在被感染的文物表面产生难看的霉斑,霉菌会破坏纤维素、几丁质、蛋白质,使纸张、木制品、纺织品的强度下降。有实验证明,由于霉菌的破坏,纸张的强度在五天内就降低5%。霉菌代谢过程中产生的有机酸会使纸张酸性急剧增加,使纸张泛黄、脆裂。木材组份中的多糖和木质素遇酸也会强烈分解,致使强度明显降低。又因为菌体本身的堆积和代谢过程中产生粘性物,霉菌还会使被感染的有机质地文物胶粘成砖块状物,并且糟朽糜烂,散发出难闻的气味。我馆库存文物曾有过较严重的霉变现象,尽管定期晾晒,仍难以摆脱霉菌的侵害,直到采用环氧乙烷灭菌技术之后,才初步实现了彻底灭菌这一多年的夙愿。

早在20世纪50年代前后,人们便开始对环氧乙烷的灭菌机理进行研究。后来有人发现环氧乙烷在常温下能迅速同许多重要的有机物质(如氨基酸、蛋白质、核蛋白等)起化学反应,环氧乙烷作用于这些物质的硫基、羟基、氨基和羧基,取代各基团上活泼的氢原子,生成一种烷基化合物,而氨基酸、蛋白质等又是菌体的主要化学成分,霉菌一但与环氧乙烷接触,菌体中的有机物质会立即与环氧乙烷发生烷基化反应,霉菌的新陈代谢也便因此发生障碍,从而达到灭菌的目的。

对于环氧乙烷熏蒸灭菌的效果,我国许多单位和研究人员都做过试验。1985年故宫博物院将6006页图书放在1.2立方米的真空容器内,将菌片和灭菌指示卡夹放在图书上中下部位,通入环氧乙烷与二氧化碳混合后的灭菌气体进行熏蒸灭菌。实验结果表示,在通入同样剂量灭菌气的情况下,预真空度越大,熏蒸时间越长,灭菌效果越好。中国人民大学档案学院也做了环氧乙烷杀灭圆弧青霉、康氏木霉、高大毛霉、黑曲霉的试验。试验方法是分别用计量为40/立方米和80/立方米的环氧乙烷混合气体通入放有上述四种霉菌试样的熏蒸箱内熏蒸65小时,结果表明,用计量为40/立方米的混合气体杀菌效果差,各培养基上的霉菌大多长出了菌丝体;而当剂量改用80/立方米后,各培养基上的霉菌没有任何菌丝体长出,灭菌效果非常明显。

目前,我国许多博物馆、纪念馆和医院都在使用环氧乙烷灭菌消毒,中国人民抗日战争纪念馆使用环氧乙烷灭菌消毒也收到了一定的成效。

三、我馆使用环氧乙烷杀虫灭菌的效果

从前面已阐述的环氧乙烷杀虫机理和灭菌机理来看,原则上他们是一致的,即利用害虫和霉菌赖以新陈代谢的蛋白质基因与环氧乙烷起烷基化反应,也就是说,环氧乙烷气体在给文物灭菌的同时也杀死了附着在文物上面的成虫和虫卵。另外,环氧乙烷可在短时间内对大量的文物进行一次性处理。既方便,又快捷,而且环氧乙烷本身对各种质地文物没有明显的不良影响。

基于上述理由,我馆在数年前开始采用了环氧乙烷杀虫灭菌这一保护文物的措施。在操作过程中,我们不断摸索、探讨,获得了一些体会和经验,在此作一简单介绍,敬请专家和同仁指正。

我馆采用的消毒设备是北京市永定消毒设备厂生产的HMQ1.0灭菌器,使用的消毒气体是北京普莱克斯实用气体有限公司生产的重量比为2:8的环氧乙烷与二氧化碳的混合气体,并用天津大学研制的灭菌效果指示剂对环氧乙烷的灭菌效果进行检验(该指示剂的本色为红色,经过环氧乙烷一定程度的熏蒸,其颜色逐渐变为蓝色,表明环氧乙烷起到了杀虫灭菌的作用)。在消毒过程中,工作人员严格遵守操作规程,并不断摸索,通过多次有效调整灭菌温度和灭菌时间,在不影响灭菌效果的前提下,获得最佳灭菌条件。

灭菌温度(℃)

灭菌时间(小时)

灭菌后指示剂颜色

第一次

50

6

第二次

45

6

浅蓝

第三次

45

8

第四次

42

8

浅蓝

第五次

42

10

第六次

40

10

浅蓝

第七次

40

12

注:每次投药量为2公斤,工作压力为0.1Mpa

根据上表数据我们得知,在投药量和工作压力不变的情况下,灭菌温度控制在50℃时,仅用6个小时灭菌,指示剂的颜色即变为蓝色,灭菌效果好。但是,我们知道有机质地文物在高温下容易老化的常识。譬如,国外对纸张在不同温度下老化速度的研究表明,温度从38℃开始,每上升10℃,纸的老化程度便提高3.5倍,这是因为高温促使纸的主要成分——纤维素氧化反应的加速,使纤维素分子链中葡萄糖基本C2C3C6羟基氧化成酮基、羧基、醛基,从而大大降低了纤维素本身的强度,缩短纸的寿命。纸质文物不适于高温环境,其他有机质地文物又何尝不是呢。因此,我们为了找到低而有效的灭菌温度,接着又做了一系列的尝试。从表中可以看出,我们在逐步降级灭菌温度的同时,通过相对延长灭菌时间来保证合格的灭菌效果。当灭菌温度降到40℃,灭菌时间相对延长到12小时的时候,灭菌指示剂的颜色仍然是蓝色,表明我们可以在低温的情况下进行灭菌了。这样一来,我们既达到了杀虫灭菌的最终目的,又消除了在操作过程中高温给文物可能造成的损失。

四、结论

一九九九年我馆消毒文物与资料8000余件,经过消毒的文物在良好的库房环境中未再发现二次霉变现象,尤其是一些纸类、皮革等高分子有机质地文物,消毒之后,其表面颜色和物理强度等未发生明显变化,消毒效果显著。经过实践,我们得出以下几天体会:

1.利用环氧乙烷进行杀虫灭菌是有效的;在温度为40℃的低温环境中灭菌是可行的,而且效果显著。

2.如条件允许,可在温度、灭菌时间、投药量等更大的范围内探讨环氧乙烷消毒的实效性。

3.库房的温、湿度一定要控制在合理状态下,否则,经过消毒的文物也必将再次发霉,或再次遭受虫害。

4.由于灭菌器在保温等方面性能地局限性,以及水封加热与仪表显示的滞后性,试验结果不可避免地存在一些误差。

5.由于环氧乙烷在真空状态下的穿透力更强,所以我们始终将灭菌器工作室的真空度控制在—0.050.06Mpa之间。

总之,经过不断摸索,并在正确理论指导下,我馆库存文物的杀虫灭菌技术正在逐步走向成熟。

参考资料:

1.冯乐耘、李鸿健主编,《档案保护技术学》,中国人民大学出版社,199111月出版。

2.李景仁、冯慧芬编著,《图书档案保护技术手册》,档案出版社19922月出版。

3.天津市档案局编,《档案工作手册》,档案出版社,198812月出版。

4.《有机化学》,天津大学出版社出版。

5.北京永定消毒设备厂的操作说明书。

                                       (作者单位:中国人民抗日战争纪念馆)

<--EndFragment-->

济南多吉利工贸有限公司
百宜系列杀菌剂、防腐剂、防霉剂、消毒剂、抗菌剂
联系人:宋先生 电话13305313047
  • 上一篇:分层注水工艺
  • 下一篇:已经没有了