真空充氮法與等離子臭氧法對(duì)紙質(zhì)檔案霉菌滅活的效果比較研究

■ 黃曉紅/昆山市城建檔案館

■ 欒寧麗/江蘇省檔案館

■ 徐向東/安徽省檔案館

■ 楊 勇/馬鞍山市檔案館

隨著檔案館建設(shè)水平不斷提高，檔案管理技術(shù)的不斷發(fā)展，紙質(zhì)檔案管理中的鼠害蟲害大幅度減少，而霉菌滋生對(duì)紙質(zhì)檔案所產(chǎn)生破壞性越來(lái)越受業(yè)界的關(guān)注和重視。大量的研究表明，霉菌滋生不僅會(huì)損害紙質(zhì)檔案原件，影響檔案的有效利用，而且會(huì)損害檔案管理者的身體健康。在長(zhǎng)三角地區(qū)，特別是江淮之間、長(zhǎng)江以南地區(qū)最為突出的問(wèn)題是潮濕引起的霉變和酸化，霉菌對(duì)紙質(zhì)檔案的侵蝕不容忽視。

2007年國(guó)家檔案局制訂并實(shí)施了《檔案蟲霉防治一般規(guī)則》，對(duì)檔案蟲霉防治工作進(jìn)行了規(guī)范。隨后幾年，各地檔案部門對(duì)檔案消毒滅菌工作進(jìn)行了研究并展開了實(shí)踐。近年來(lái)，隨著檔案保護(hù)技術(shù)不斷發(fā)展，紙質(zhì)檔案防霉技術(shù)也在不斷發(fā)展，消毒滅菌方法和防治技術(shù)都有所突破。在研究與實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)，檔案消毒滅菌殺蟲工作系統(tǒng)性、整體性不強(qiáng)，采用的技術(shù)與方法種類雖多，但消毒設(shè)備的質(zhì)量及消毒效果良莠不齊，成為檔案保護(hù)工作發(fā)展的阻礙因素。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)并對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)當(dāng)前兩種主流的消毒方式真空充氮消毒法、等離子臭氧消毒法的消毒原理、技術(shù)特點(diǎn)以及除霉效果進(jìn)行分析與比較，為檔案行業(yè)開展有針對(duì)性的霉菌消殺提供技術(shù)指導(dǎo)，為各地檔案部門開展控制霉菌類檔案損害物的工作提供參考和借鑒。

1 霉菌危害分析

1.1 霉菌對(duì)檔案的危害

霉菌又稱絲狀真菌或真菌，能在檔案庫(kù)房中生存的霉菌有80多種，其中的50多種對(duì)檔案安全存在威脅。這些霉菌對(duì)檔案庫(kù)房環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)，而且很容易發(fā)生變異，具有分布廣泛、在紙質(zhì)檔案上繁殖快的特點(diǎn)[1]。研究可知，對(duì)檔案產(chǎn)生危害的主要是霉菌[2]，以青霉和曲霉兩類為主[3]。李曉樓等研究發(fā)現(xiàn)，包括黑曲霉、黃曲霉、木霉、雜色曲霉、桔青霉等在內(nèi)的20多種霉菌是造成紙質(zhì)檔案損壞的主要菌種[4]。

霉菌會(huì)分泌纖維素酶和有機(jī)酸等物質(zhì)腐蝕紙質(zhì)檔案，使紙張褐變脆裂，影響紙張質(zhì)量[5]。首先，纖維素酶在常溫下催化效率極高，可加速水解紙張中的纖維素，5天內(nèi)可使紙張的牢固性降低50%，3個(gè)月可使紙張中纖維素破壞率高達(dá)60%，導(dǎo)致紙張的耐久性降低一半。其次，霉菌在繁殖代謝過(guò)程中可以分泌出十幾種有機(jī)酸，可使紙張的pH值下降1—2，產(chǎn)生酸老化現(xiàn)象。再次，霉菌在適宜的環(huán)境和條件下可生成多種形態(tài)的孢子，孢子為獲得營(yíng)養(yǎng)，會(huì)分泌相關(guān)的酶來(lái)分解紙張中的纖維素、木質(zhì)素、蛋白質(zhì)和幾丁質(zhì)等，以維持自身的生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖。研究表明[6]，大多數(shù)微生物的代謝產(chǎn)物會(huì)持續(xù)危害紙張，甚至霉菌死亡后，其有些代謝分泌物如甘油，仍可能會(huì)使紙質(zhì)檔案上的霉斑增加，或促使分生孢子的產(chǎn)生。

1.2 霉菌對(duì)人體健康的危害

霉菌不僅對(duì)紙質(zhì)檔案的破壞性極大，直接影響檔案的使用壽命，而且許多霉菌也會(huì)引起真菌感染、真菌過(guò)敏、真菌中毒，甚至致癌等，危害人體健康。如霉菌毒素能引發(fā)化膿性皮膚感染、敗血癥等，黃曲霉菌、雜色霉菌產(chǎn)生的柄曲霉毒素有強(qiáng)烈的促癌及致癌作用。檔案庫(kù)房空氣中飄浮著大量的頑固真菌孢子，若侵入檔案人員呼吸道，易引發(fā)變異性鼻炎、哮喘、過(guò)敏性肺炎等呼吸系統(tǒng)疾??；若侵入皮膚，可能引起蕁麻疹、慢性真菌病及皮膚、指（趾）甲癬病等。實(shí)際工作中，檔案人員手部被真菌感染的病例比較常見[7][8]。此外，霉菌產(chǎn)生的毒素具有較強(qiáng)的耐熱性，不易被破壞或消除，污染檔案庫(kù)房環(huán)境后能夠長(zhǎng)期存在，會(huì)持續(xù)危害人體健康。

2 兩種檔案消毒方式的原理

2.1 真空充氮消毒法

真空充氮消毒法的滅菌原理是將設(shè)備中的空氣急速抽取出來(lái)，形成真空狀態(tài)，使設(shè)備內(nèi)的霉菌缺氧死亡，并使霉菌中的水分大量蒸發(fā)，使霉菌胞內(nèi)水分外溢，不能夠正常代謝，從而除滅霉菌。充入高純度氮?dú)饨^氧對(duì)蟲體外壁加壓，破壞蟲體內(nèi)細(xì)胞結(jié)構(gòu)、呼吸系統(tǒng)等，使霉菌最終窒息死亡。

2.2 等離子臭氧消毒法

臭氧是氧氣的同素異形體，氧化力極強(qiáng)，可迅速穿透細(xì)胞壁與微生物體內(nèi)的不飽和鍵，從而殺滅微生物，還能使不飽和的有機(jī)分子破裂。臭氧滅菌主要有以下3種方式：（1）氧化分解微生物內(nèi)部新陳代謝相關(guān)酶，抑制其新陳代謝；（2）直接作用于微生物的細(xì)胞器和遺傳物質(zhì)，使其死亡；（3）作用于細(xì)胞內(nèi)部的脂多糖和細(xì)胞外膜的脂蛋白，使其發(fā)生通透性畸變，最終使微生物溶解死亡。

等離子體作用機(jī)制主要包括UV、pH、電場(chǎng)、高速電子和活性氧（ROS）、活性氮（RNS）等殺菌除塵凈化作用[9]。等離子體有以下三種方式：（1）高能等離子的粒子對(duì)微生物表面產(chǎn)生轟擊，形成蝕刻作用；（2）電荷在細(xì)胞膜表面不斷累積，形成電穿孔；（3）ROS和RNS對(duì)膜成分進(jìn)行氧化；（4）帶電粒子在細(xì)胞膜上積累產(chǎn)生的電場(chǎng)使膜上蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)改變，造成蛋白質(zhì)脫離。

3 霉菌的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)與分析

3.1 樣品采集與鏡檢結(jié)果

采樣地點(diǎn)為江蘇省昆山市城建檔案館。樣品采集使用涂抹法，用無(wú)菌棉簽對(duì)物品（檔案盒、紙質(zhì)檔案、圖紙等）表面進(jìn)行定面積樣品采集，采集面積為25cm2。霉菌培養(yǎng)按照《公共場(chǎng)所衛(wèi)生檢驗(yàn)方法 第4部分 公共用品用具微生物》的要求進(jìn)行，選擇培養(yǎng)基增加大豆瓊脂，即在接種后將樣品置于28℃環(huán)境下，培養(yǎng)7天后進(jìn)行鏡檢菌落計(jì)數(shù)。為確保分析結(jié)果，本分析進(jìn)行多種培養(yǎng)基、多樣品、多梯度、平行培養(yǎng)，每個(gè)梯度/培養(yǎng)基分別進(jìn)行5次平行檢測(cè)，結(jié)果為所有平行樣品中獲得的最終菌落數(shù)。

本次霉菌培養(yǎng)完成后，發(fā)現(xiàn)所有平皿均發(fā)現(xiàn)有霉菌生長(zhǎng)，選取各取樣點(diǎn)霉菌菌落總數(shù)最大的平皿進(jìn)行鏡檢，在顯微鏡下觀察霉菌形態(tài)。結(jié)果顯示，整體表現(xiàn)為霉菌種類繁多，不同庫(kù)房采樣點(diǎn)霉菌種類差別不大，霉菌種類主要有根菌、青霉、毛霉、黑葡萄穗霉、雜色曲霉等。此結(jié)果與陳菲、燕勇等人[10][11]對(duì)庫(kù)房空氣中真菌的檢測(cè)結(jié)果具有一定的一致性。

表1：昆山市城建檔案館霉菌污染現(xiàn)況檢測(cè)結(jié)果

3.2 除霉的效果比較

3.2.1 等離子臭氧消毒效果實(shí)驗(yàn)結(jié)果

依據(jù)《公共場(chǎng)所衛(wèi)生檢驗(yàn)方法 第4部分 公共用品用具微生物》，對(duì)室內(nèi)空氣中的霉菌進(jìn)行滅菌實(shí)驗(yàn)。將標(biāo)準(zhǔn)白色念珠菌和黑曲霉菌種接種在PDA培養(yǎng)基平板上，經(jīng)過(guò)培養(yǎng)后觀察兩類霉菌的菌落數(shù)。然后將培養(yǎng)皿放置于等離子體臭氧檔案消毒艙內(nèi)進(jìn)行處理（溫度23℃，濕度65%，臭氧濃度150mg/m3，處理時(shí)間60分鐘），再用相同的方法采樣、接種、培養(yǎng)和統(tǒng)計(jì)霉菌菌落數(shù)，比較等離子臭氧處理前后培養(yǎng)皿內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)霉菌的生長(zhǎng)情況。

在昆山市城建館的等離子臭氧消毒艙進(jìn)行霉菌消毒實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示：等離子臭氧消毒艙對(duì)白色念珠菌的殺滅率可達(dá)到99%，對(duì)黑曲霉的殺滅率達(dá)95%以上（表2）。此結(jié)果與宋偉晾等[12]在湖州檔案館和上海市徐匯區(qū)檔案館得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果（溫度22—24℃，濕度60%，臭氧濃度150mg/m3，處理時(shí)間60min）具有一致性（表3）。等離子臭氧消毒法顯示出較好的殺滅效果。

表2：等離子臭氧法滅霉效果

表3：等離子臭氧法滅霉效果（實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)源：宋偉晾等《紙質(zhì)檔案消毒的新方法——新型檔案消毒艙MQ-800W的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證》）

3.2.2 真空充氮消毒效果實(shí)驗(yàn)結(jié)果

張美芳[13]通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法對(duì)真空充氮的滅菌效果進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)采用黑根霉、黑曲霉的孢子懸浮液，對(duì)宣紙、新聞紙、書寫紙、膠版紙等不同紙張進(jìn)行處理，在實(shí)驗(yàn)條件下觀察觀察霉菌生長(zhǎng)情況。結(jié)果顯示，在不同的紙張表面，真空充氮消毒法對(duì)黑根霉的殺滅率僅為65%，對(duì)黑曲霉的殺滅率僅為60%。此外真空充氮消毒法消毒時(shí)間長(zhǎng)，需要5天。

表4：真空充氮設(shè)備的滅霉效果（實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)源：張美芳《真空充氮?dú)⑾x滅菌方法的研究》）

4 研究結(jié)論與思考

本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)和歷史數(shù)據(jù)分析方法對(duì)檔案霉菌的污染情況和兩種不同消毒原理設(shè)備的除霉效果進(jìn)行了比較。結(jié)果顯示隨著檔案年份的增加霉菌污染的程度越大，與陳惠瓊的研究結(jié)果具有一致性[14]。從檔案年限上看，近至3—5年、遠(yuǎn)至30—40年的檔案中均發(fā)現(xiàn)了根菌、青霉、毛霉、黑葡萄穗霉、雜色曲霉等霉菌，說(shuō)明以上菌種均比較容易在檔案中生長(zhǎng)繁殖。由于霉菌不像細(xì)菌對(duì)生存環(huán)境要求那么高，因此檔案環(huán)境下更容易滋生[15]。建議檔案管理部門要分門別類按檔案存儲(chǔ)年份長(zhǎng)短對(duì)檔案實(shí)施除霉處理，以降低霉菌對(duì)檔案的侵蝕和破壞。

本研究結(jié)果顯示，檔案館中的紙質(zhì)檔案中，霉菌的種類繁多，其中包含大量對(duì)檔案有損害作用的優(yōu)勢(shì)菌種。優(yōu)勢(shì)菌種具有較強(qiáng)的致病特性，檔案庫(kù)房中優(yōu)勢(shì)菌主要為青霉屬和曲霉屬。氣喘主要由青霉屬真菌是引起，特異反應(yīng)常由曲霉屬真菌引起。相關(guān)研究顯示[16]，在保存80年的紙質(zhì)檔案中也檢測(cè)到了馬拉色菌和念珠菌，而這兩種真菌會(huì)導(dǎo)致皮膚疾病和女性某些婦科疾病。

因此，對(duì)于新接受和利用過(guò)的檔案，在入庫(kù)前需消毒方可入庫(kù)，可有效防止霉菌及其他有害微生物侵入庫(kù)房，尤其是霉菌孢子，因其具有強(qiáng)大的存活能力，可黏附在灰塵上飛揚(yáng)而四處傳播，需進(jìn)行除塵處理。對(duì)于庫(kù)房?jī)?nèi)存放較久的檔案應(yīng)定期消毒滅菌，在檔案霉菌治理策略中以防為主、防治結(jié)合，綜合運(yùn)用各種防治手段和方法阻斷霉菌和孢子的生長(zhǎng)和繁殖，比如通過(guò)配置恒溫恒濕裝置，嚴(yán)格控制檔案庫(kù)房溫度濕度，以達(dá)到延長(zhǎng)檔案保存壽命、保障檔案從業(yè)人員健康的目的[17]。

從設(shè)備的消毒效果上看，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，等離子臭氧的消毒效果顯著優(yōu)于真空充氮，究其原因，一方面是等離子臭氧具有強(qiáng)大和徹底的霉菌殺滅作用，可以對(duì)霉菌進(jìn)行多維消殺，另一方面可能是真空環(huán)境對(duì)于霉菌更多的機(jī)理可能是抑制作用，在特定的消毒時(shí)長(zhǎng)內(nèi)很難將其殺滅，待脫離真空環(huán)境之后，真菌很快就可以恢復(fù)其生命力和繁殖力，繼續(xù)損害檔案。

對(duì)于紙質(zhì)檔案的影響方面，真空充氮方法可以做到對(duì)紙張和字跡基本無(wú)任何不良影響。沈琳等人[18]的研究也顯示，等離子臭氧消毒技術(shù)對(duì)常見的四類紙張（報(bào)紙、宣紙、復(fù)寫紙和印刷紙）的抗張力、撕裂度和耐折度的影響比較小，對(duì)常見的字跡材料（黑色打印字跡、純藍(lán)墨水字跡和紅色墨水字跡）的色差改變也比較小。因此，可以認(rèn)為等離子臭氧消毒技術(shù)對(duì)紙質(zhì)檔案的消毒安全可靠。

等離子臭氧消毒設(shè)備除了具備霉菌消殺能力強(qiáng)，對(duì)紙質(zhì)檔案無(wú)損壞的特點(diǎn)，還具備以下特點(diǎn)。（1）等離子體能凈化空氣。等離子臭氧檔案采用的等離子發(fā)生器產(chǎn)生的等離子能將消毒艙內(nèi)塵埃極化并吸附，這些塵?？梢允菑耐獠繋氲较九搩?nèi)的，也可以是在消毒過(guò)程中產(chǎn)生的，經(jīng)過(guò)這樣的處理，使消毒艙內(nèi)的環(huán)境保持無(wú)塵狀態(tài)，使得臭氧的產(chǎn)生質(zhì)量更高。（2）動(dòng)態(tài)吹掃能深度消毒。消毒時(shí)，從噴嘴噴出的臭氧氣體可以將經(jīng)裝訂的檔案紙張吹開，不但可以消毒檔案的外表面，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)檔案內(nèi)頁(yè)的消毒，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)檔案由表及里的消毒，充分發(fā)揮臭氧的殺菌滅毒的效果。完成消毒艙內(nèi)臭氧檔案表面消毒和必要的臭氧氣體去除的過(guò)程后，可以再次啟動(dòng)等離子空氣凈化裝置，以凈化消毒艙內(nèi)的空氣，去除在臭氧表面消毒時(shí)產(chǎn)生的塵埃，清除檔案的二次載體污染。

限于目前文獻(xiàn)中尚未見到對(duì)兩種消毒設(shè)備整體的消毒效果比較，本文中已有數(shù)據(jù)的比較尚存在一定局限性，今后還需要對(duì)兩種消毒設(shè)備的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)菌、實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)環(huán)境等相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行同步和對(duì)照，從而提高研究的可比性和可靠性。本研究中檔案的載體是紙質(zhì)媒介，而實(shí)體檔案載體的種類繁多，因此對(duì)于不同載體檔案的防霉技術(shù)也需要進(jìn)一步研究和探討[19]。

目前常用的消毒方法除了真空充氮消毒法和等離子臭氧消毒法外，還有其他的方法也在實(shí)踐中得的應(yīng)用，如冷凍法、環(huán)氧乙烷消毒滅菌法、鈷60-γ輻照滅菌法、臭氧熏蒸消毒等是目前投入使用比較多的檔案消毒滅菌殺蟲方法。因此，后期需要進(jìn)一步夸大消毒設(shè)備比較研究的范圍，歸納優(yōu)選檔案消毒滅菌殺蟲工作方法和技術(shù)應(yīng)用，解決檔案消毒滅菌殺蟲工作中的堵點(diǎn)與難點(diǎn)，優(yōu)化檔案消毒滅菌殺蟲技術(shù)一體化綜合模式，對(duì)提升長(zhǎng)三角區(qū)域的綜合檔案館檔案保護(hù)水平具有現(xiàn)實(shí)意義，也能為全國(guó)檔案保護(hù)工作發(fā)展提供有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)。與此同時(shí)，也充分發(fā)揮區(qū)域性國(guó)家重點(diǎn)檔案保護(hù)中心的輻射帶動(dòng)作用，加大檔案保護(hù)技術(shù)、專家人才資源共享力度，為推進(jìn)長(zhǎng)三角區(qū)域和全國(guó)檔案保護(hù)工作提供有價(jià)值的檔案消毒滅菌殺蟲示范模式。

原國(guó)家衛(wèi)生部在2009年頒發(fā)實(shí)施的《消毒產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)衛(wèi)生許可的規(guī)定》，要求消毒產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)向所在地區(qū)衛(wèi)生行政部門申請(qǐng)和備案。當(dāng)前，各地對(duì)檔案消毒設(shè)備是否納入消毒產(chǎn)品的范疇尚未達(dá)成共識(shí)，消毒設(shè)備和消毒效果缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，致使一些消毒生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量差強(qiáng)人意，為檔案消毒效果和安全性埋下了隱患。因此在積極提倡科技創(chuàng)新和綠色環(huán)保消毒技術(shù)的大背景下，只有進(jìn)一步規(guī)范檔案消毒設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)，為行業(yè)提供正規(guī)、高效、環(huán)保的消毒設(shè)備，維護(hù)好消毒產(chǎn)品的市場(chǎng)秩序，才能更好地為檔案行業(yè)的消毒工作和檔案從業(yè)人員的健康防護(hù)提供切實(shí)保障。