古籍書(shū)庫(kù)空氣微生物生長(zhǎng)情況研究

任珊珊

（國(guó)家圖書(shū)館古籍館，北京 100034）

空氣微生物是指空氣中細(xì)菌、霉菌和放線菌等有生命的活體，主要來(lái)源于自然界的土壤、水體、動(dòng)植物和人類(lèi)，多以氣溶膠形式存在于空氣中[1]?？諝馕⑸飳?duì)人類(lèi)健康有極大的影響，一般認(rèn)為粒徑分布在10～30 μm范圍內(nèi)的空氣微生物氣溶膠可進(jìn)入鼻腔和上呼吸道；粒徑為6～10 μm的會(huì)進(jìn)入支氣管中，粒徑為1～5 μm的會(huì)進(jìn)入肺部[2]。除了影響人體健康外，空氣微生物對(duì)圖書(shū)的危害更大。它們沉降在書(shū)籍表面，在適宜的環(huán)境（溫度、濕度、光線、pH值）下萌發(fā)，以紙張、淀粉漿糊、膠料以及油墨等作為養(yǎng)料，對(duì)紙質(zhì)文物造成不可逆的損毀[3]。近年來(lái)，空氣微生物的研究已經(jīng)成為圖書(shū)、文博、檔案行業(yè)的基礎(chǔ)研究?jī)?nèi)容之一。1992年,王春蕾等[4]對(duì)故宮的研究發(fā)現(xiàn)，空間不夠封閉的總保管組和宮廷組的多數(shù)庫(kù)房空氣中的霉菌含量都超過(guò)了2 000 CFU/m3。馬燕天等[5]發(fā)現(xiàn)莫高窟封閉洞窟內(nèi)的細(xì)菌數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于洞窟外檢票口處，而真菌數(shù)量則相差不大，且由于氣候干燥，微生物數(shù)量隨季節(jié)變化的趨勢(shì)并不明顯。三峽博物館文物庫(kù)房的空氣微生物研究顯示，空氣微生物總數(shù)在不同樓層的文物庫(kù)房中無(wú)顯著性差異，采樣點(diǎn)最高檢出值為180 CFU/m3[6]。采用自然沉降法對(duì)中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)圖書(shū)館共4層11個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行細(xì)菌總數(shù)及霉菌總數(shù)的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)樓層微生物總數(shù)為385～822 CFU/m3[7]。為了加強(qiáng)庫(kù)房?jī)?nèi)部環(huán)境控制，確保古籍不受有害微生物侵染，并保障工作人員健康，對(duì)古籍館5個(gè)重點(diǎn)書(shū)庫(kù)的空氣微生物進(jìn)行采樣分析。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 儀器

FA-1六級(jí)篩孔式空氣微生物采樣器（北京明杰藍(lán)天），IPP400培養(yǎng)箱（德國(guó)美墨爾特），YXQ-LS-100G立式壓力蒸汽滅菌器（上海博訊），SW-CJ-2FD雙人超凈臺(tái)（蘇州凈化），THZ-C型空氣恒溫振蕩器（太倉(cāng)培英），UPT-30L純水機(jī)（北京三達(dá)水）。

1.1.2 培養(yǎng)基

營(yíng)養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基：蛋白胨10 g，牛肉膏3 g，NaCl 5 g，瓊脂15 g；pH值7.2～7.4；121 ℃下滅菌20 min。

馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基：馬鈴薯200 g，葡萄糖20 g，瓊脂15 g，水1 000 mL，自然pH值。115 ℃下滅菌30 min。

1.2 方法

1.2.1 采樣點(diǎn)的選擇

根據(jù)古籍在書(shū)庫(kù)內(nèi)的分布情況，從白石橋館區(qū)四庫(kù)、白石橋館區(qū)臨時(shí)庫(kù)、古籍館館區(qū)前庫(kù)、古籍館館區(qū)中庫(kù)和古籍館館區(qū)后庫(kù)各選取一個(gè)書(shū)庫(kù)作為采樣區(qū)域。以下分別簡(jiǎn)稱(chēng)為庫(kù)1、庫(kù)2、庫(kù)3、庫(kù)4和庫(kù)5。

1.2.2 采樣、培養(yǎng)方法

每個(gè)采樣區(qū)域根據(jù)面積在對(duì)角線上選擇3個(gè)采樣點(diǎn)。采樣高度為1.2～1.5 m。每3月進(jìn)行一次平皿沉降式采樣，研究書(shū)庫(kù)微生物濃度的空間分布和季節(jié)性變化；進(jìn)行一次撞擊式采樣，研究書(shū)庫(kù)空氣中細(xì)菌的粒徑分布[8]。采樣結(jié)束后將培養(yǎng)皿正向靜置數(shù)分鐘，之后放入生物培養(yǎng)箱中倒置培養(yǎng)。真菌培養(yǎng)條件為28±1 ℃，培養(yǎng)7 d；細(xì)菌培養(yǎng)條件為37±1 ℃，培養(yǎng)24 h。

1.2.3 菌落計(jì)數(shù)

培養(yǎng)完畢后計(jì)數(shù)培養(yǎng)皿上菌落數(shù)量，并根據(jù)不同的采樣方法選擇不同公式計(jì)算菌落總數(shù)（見(jiàn)公式1、公式2）。

平皿沉降法菌落計(jì)數(shù)：

式中，X為每立方米空氣中的微生物數(shù)量，CFU/m3；N為平板暴露5 min，采樣培養(yǎng)后，3個(gè)平皿上菌落數(shù)的平均值；r為平皿底半徑，cm。

撞擊式采樣法：

式中，X為每立方米空氣中的微生物數(shù)量，CFU/m3；F為采樣速度，L/min；T為采樣時(shí)間，min。

2 結(jié)果

2.1 書(shū)庫(kù)空氣微生物濃度的空間特征

分別在5個(gè)書(shū)庫(kù)設(shè)置采樣點(diǎn)，采樣培養(yǎng)結(jié)束后計(jì)數(shù)培養(yǎng)皿中的菌落數(shù)，并計(jì)算出各書(shū)庫(kù)空氣中的細(xì)菌和真菌濃度，結(jié)果見(jiàn)表1。經(jīng)計(jì)算可得出，5個(gè)書(shū)庫(kù)中空氣微生物總濃度范圍為550～982 CFU/m3，平均值為739±179 CFU/m3，均低于2 500 CFU/m3，符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定[9]；各書(shū)庫(kù)真菌濃度明顯高于細(xì)菌。在選取的5個(gè)書(shū)庫(kù)中，庫(kù)1、庫(kù)4和庫(kù)5的空氣微生物濃度較低，而庫(kù)2和庫(kù)3空氣微生物濃度則遠(yuǎn)高于另外3個(gè)書(shū)庫(kù)。這是因?yàn)閹?kù)2和庫(kù)3平時(shí)并非用來(lái)保存善本古籍，僅在采樣階段作為臨時(shí)周轉(zhuǎn)庫(kù)，環(huán)境控制能力較弱。

2.2 書(shū)庫(kù)空氣微生物濃度的季節(jié)性變化

每3月進(jìn)行一次沉降式采樣，每年采樣4次，代表冬、春、夏、秋4個(gè)季度書(shū)庫(kù)空氣微生物濃度隨時(shí)間變化的情況。書(shū)庫(kù)環(huán)境和相對(duì)濕度直接影響著空氣微生物的生長(zhǎng)和存活。書(shū)庫(kù)溫濕度同時(shí)受到恒溫恒濕空調(diào)和外界環(huán)境影響，在一定范圍內(nèi)波動(dòng)。溫度以夏季最高，冬季最低，采樣期間溫度范圍為16～26 ℃；相對(duì)濕度以春秋兩季最低，夏季最高，冬季次高，采樣期間相對(duì)濕度范圍為26%～62%，符合外界溫濕度波動(dòng)規(guī)律。

表1 國(guó)家圖書(shū)館不同書(shū)庫(kù)空氣中細(xì)菌和真菌的濃度

采樣培養(yǎng)結(jié)束后計(jì)數(shù)培養(yǎng)皿中的菌落數(shù)，并計(jì)算出各季節(jié)空氣中的細(xì)菌和真菌濃度，結(jié)果見(jiàn)圖1?？梢钥闯鰰?shū)庫(kù)中空氣微生物總體濃度以及真菌的濃度都是夏季＞春季＞秋季＞冬季；真菌濃度春季與夏季相當(dāng)，冬季與秋季相當(dāng)。

圖1 國(guó)家圖書(shū)館古籍書(shū)庫(kù)空氣微生物濃度季節(jié)性變化

2.3 書(shū)庫(kù)空氣中細(xì)菌的粒徑分布特征

對(duì)書(shū)庫(kù)空氣中的細(xì)菌進(jìn)行了撞擊式采樣。培養(yǎng)后發(fā)現(xiàn)庫(kù)2的細(xì)菌濃度最高，庫(kù)1最低，這一結(jié)果與采用沉降法時(shí)基本一致。從圖2中可以看出空氣中的細(xì)菌在不同粒徑下的濃度分布有極大差別。整體來(lái)看，書(shū)庫(kù)空氣中細(xì)菌的主要粒徑分布在第1級(jí)和第5級(jí)兩個(gè)級(jí)別，即＞7.0 μm和1.1～2.1 μm，，分別占總數(shù)的27.22%和21.11%，分布最少的是第3級(jí)和第6級(jí)，分別為10.00%和7.22%。按不同空間來(lái)看，細(xì)菌的粒徑分布則稍有差別，庫(kù)1～5粒徑分布的峰值分別出現(xiàn)在第1級(jí)、第5級(jí)、第1級(jí)、第2級(jí)和第1級(jí)。

3 結(jié)論與討論

對(duì)古籍書(shū)庫(kù)進(jìn)行沉降式空氣微生物采樣，得到古籍館書(shū)庫(kù)中空氣微生物濃度范圍為550～982 CFU/m3，其中細(xì)菌濃度范圍為196～393 CFU/m3，真菌濃度范圍為314～589 CFU/m3，真菌濃度明顯高于細(xì)菌。書(shū)庫(kù)空氣中的微生物濃度符合GB/T 30227-2013《圖書(shū)館古籍書(shū)庫(kù)基本要求》[15]中空氣中菌落總數(shù)≤2 500 CFU/m3的規(guī)定。

圖2 國(guó)家圖書(shū)館古籍書(shū)庫(kù)空氣中細(xì)菌粒徑分布

5個(gè)書(shū)庫(kù)的空氣微生物濃度為庫(kù)5＜庫(kù)1＜庫(kù)4＜庫(kù)3＜庫(kù)2，這個(gè)結(jié)果與書(shū)庫(kù)的實(shí)際環(huán)境控制程度息息相關(guān)。庫(kù)2和庫(kù)3作為臨時(shí)周轉(zhuǎn)書(shū)庫(kù)，缺乏溫濕度控制系統(tǒng)，環(huán)境條件控制能力較弱，空氣微生物濃度最高。另外3個(gè)書(shū)庫(kù)均設(shè)有恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)，故庫(kù)1、庫(kù)4和庫(kù)5的空氣微生物濃度很低，波動(dòng)不大。

書(shū)庫(kù)中空氣微生物總體濃度以及真菌和細(xì)菌的濃度都是在冬季相對(duì)較低，春季逐漸升高，于夏季達(dá)到峰值，最后在涼爽而干燥的秋季后達(dá)到最低值。這是由于書(shū)庫(kù)溫濕度在恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)的控制下，隨著外界環(huán)境溫濕度的變化，有一定范圍的波動(dòng)。其中溫度波動(dòng)相對(duì)較小，而相對(duì)濕度卻受外部環(huán)境影響較大。夏季采樣前后北京面臨多日強(qiáng)降雨，相對(duì)濕度很高導(dǎo)致空氣微生物濃度最高。

于夏季針對(duì)書(shū)庫(kù)空氣中的細(xì)菌進(jìn)行了碰撞式采樣，整體來(lái)看，書(shū)庫(kù)空氣中細(xì)菌的主要粒徑分布在＞7.0 μm和1.1～2.1 μm。從人體健康角度分析，粒徑在1.1～2.1 μm的微生物會(huì)隨著人體呼吸進(jìn)入三級(jí)支氣管，但整體濃度較低，不會(huì)造成健康危害。而不同粒徑對(duì)古籍善本的影響還需進(jìn)行進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究。