真空充氮法與等離子臭氧法對紙質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

隨著檔案館建設水平不斷提高，檔案管理技術的不斷發展，紙質檔案管理中的鼠害蟲害大幅度減少，而霉菌滋生對紙質檔案所產生破壞性越來越受業界的關注和重視。大量的研究表明，霉菌滋生不僅會損害紙質檔案原件，影響檔案的有效利用，而且會損害檔案管理者的身體健康。在長三角地區，特別是江淮之間、長江以南地區最為突出的問題是潮濕引起的霉變和酸化，霉菌對紙質檔案的侵蝕不容忽視。

2007年國家檔案局制訂并實施了《檔案蟲霉防治一般規則》，對檔案蟲霉防治工作進行了規范。隨后幾年，各地檔案部門對檔案消毒滅菌工作進行了研究并展開了實踐。近年來，隨著檔案保護技術不斷發展，紙質檔案防霉技術也在不斷發展，消毒滅菌方法和防治技術都有所突破。在研究與實踐中我們發現，檔案消毒滅菌殺蟲工作系統性、整體性不強，采用的技術與方法種類雖多，但消毒設備的質量及消毒效果良莠不齊，成為檔案保護工作發展的阻礙因素。本文通過實驗并對現有文獻中實驗數據進行分析，對當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、技術特點以及除霉效果進行分析與比較，為檔案行業開展有針對性的霉菌消殺提供技術指導，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 霉菌對檔案的危害

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

霉菌會分泌纖維素酶和有機酸等物質腐蝕紙質檔案，使紙張褐變脆裂，影響紙張質量[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天內可使紙張的牢固性降低50%，3個月可使紙張中纖維素破壞率高達60%，導致紙張的耐久性降低一半。其次，霉菌在繁殖代謝過程中可以分泌出十幾種有機酸，可使紙張的pH值下降1—2，產生酸老化現象。再次，霉菌在適宜的環境和條件下可生成多種形態的孢子，孢子為獲得營養，會分泌相關的酶來分解紙張中的纖維素、木質素、蛋白質和幾丁質等，以維持自身的生長發育和繁殖。研究表明[6]，大多數微生物的代謝產物會持續危害紙張，甚至霉菌死亡后，其有些代謝分泌物如甘油，仍可能會使紙質檔案上的霉斑增加，或促使分生孢子的產生。

1.2 霉菌對人體健康的危害

霉菌不僅對紙質檔案的破壞性極大，直接影響檔案的使用壽命，而且許多霉菌也會引起真菌感染、真菌過敏、真菌中毒，甚至致癌等，危害人體健康。如霉菌毒素能引發化膿性皮膚感染、敗血癥等，黃曲霉菌、雜色霉菌產生的柄曲霉毒素有強烈的促癌及致癌作用。檔案庫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，易引發變異性鼻炎、哮喘、過敏性肺炎等呼吸系統疾病；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，霉菌產生的毒素具有較強的耐熱性，不易被破壞或消除，污染檔案庫房環境后能夠長期存在，會持續危害人體健康。

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備中的空氣急速抽取出來，形成真空狀態，使設備內的霉菌缺氧死亡，并使霉菌中的水分大量蒸發，使霉菌胞內水分外溢，不能夠正常代謝，從而除滅霉菌。充入高純度氮氣絕氧對蟲體外壁加壓，破壞蟲體內細胞結構、呼吸系統等，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，可迅速穿透細胞壁與微生物體內的不飽和鍵，從而殺滅微生物，還能使不飽和的有機分子破裂。臭氧滅菌主要有以下3種方式：（1）氧化分解微生物內部新陳代謝相關酶，抑制其新陳代謝；（2）直接作用于微生物的細胞器和遺傳物質，使其死亡；（3）作用于細胞內部的脂多糖和細胞外膜的脂蛋白，使其發生通透性畸變，最終使微生物溶解死亡。

等離子體作用機制主要包括UV、pH、電場、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微生物表面產生轟擊，形成蝕刻作用；（2）電荷在細胞膜表面不斷累積，形成電穿孔；（3）ROS和RNS對膜成分進行氧化；（4）帶電粒子在細胞膜上積累產生的電場使膜上蛋白質的三維結構改變，造成蛋白質脫離。

3 霉菌的實驗室檢測與分析

3.1 樣品采集與鏡檢結果

采樣地點為江蘇省昆山市城建檔案館。樣品采集使用涂抹法，用無菌棉簽對物品（檔案盒、紙質檔案、圖紙等）表面進行定面積樣品采集，采集面積為25cm2。霉菌培養按照《公共場所衛生檢驗方法 第4部分 公共用品用具微生物》的要求進行，選擇培養基增加大豆瓊脂，即在接種后將樣品置于28℃環境下，培養7天后進行鏡檢菌落計數。為確保分析結果，本分析進行多種培養基、多樣品、多梯度、平行培養，每個梯度/培養基分別進行5次平行檢測，結果為所有平行樣品中獲得的最終菌落數。

本次霉菌培養完成后，發現所有平皿均發現有霉菌生長，選取各取樣點霉菌菌落總數最大的平皿進行鏡檢，在顯微鏡下觀察霉菌形態。結果顯示，整體表現為霉菌種類繁多，不同庫房采樣點霉菌種類差別不大，霉菌種類主要有根菌、青霉、毛霉、黑葡萄穗霉、雜色曲霉等。此結果與陳菲、燕勇等人[10][11]對庫房空氣中真菌的檢測結果具有一定的一致性。

表1：昆山市城建檔案館霉菌污染現況檢測結果

3.2 除霉的效果比較

3.2.1 等離子臭氧消毒效果實驗結果

依據《公共場所衛生檢驗方法 第4部分 公共用品用具微生物》，對室內空氣中的霉菌進行滅菌實驗。將標準白色念珠菌和黑曲霉菌種接種在PDA培養基平板上，經過培養后觀察兩類霉菌的菌落數。然后將培養皿放置于等離子體臭氧檔案消毒艙內進行處理（溫度23℃，濕度65%，臭氧濃度150mg/m3，處理時間60分鐘），再用相同的方法采樣、接種、培養和統計霉菌菌落數，比較等離子臭氧處理前后培養皿內標準霉菌的生長情況。

在昆山市城建館的等離子臭氧消毒艙進行霉菌消毒實驗，結果顯示：等離子臭氧消毒艙對白色念珠菌的殺滅率可達到99%，對黑曲霉的殺滅率達95%以上（表2）。此結果與宋偉晾等[12]在湖州檔案館和上海市徐匯區檔案館得到的實驗結果（溫度22—24℃，濕度60%，臭氧濃度150mg/m3，處理時間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（實驗數據來源：宋偉晾等《紙質檔案消毒的新方法——新型檔案消毒艙MQ-800W的實驗驗證》）

3.2.2 真空充氮消毒效果實驗結果

張美芳[13]通過實驗方法對真空充氮的滅菌效果進行了研究。實驗采用黑根霉、黑曲霉的孢子懸浮液，對宣紙、新聞紙、書寫紙、膠版紙等不同紙張進行處理，在實驗條件下觀察觀察霉菌生長情況。結果顯示，在不同的紙張表面，真空充氮消毒法對黑根霉的殺滅率僅為65%，對黑曲霉的殺滅率僅為60%。此外真空充氮消毒法消毒時間長，需要5天。

表4：真空充氮設備的滅霉效果（實驗數據來源：張美芳《真空充氮殺蟲滅菌方法的研究》）

4 研究結論與思考

本文通過實驗檢測和歷史數據分析方法對檔案霉菌的污染情況和兩種不同消毒原理設備的除霉效果進行了比較。結果顯示隨著檔案年份的增加霉菌污染的程度越大，與陳惠瓊的研究結果具有一致性[14]。從檔案年限上看，近至3—5年、遠至30—40年的檔案中均發現了根菌、青霉、毛霉、黑葡萄穗霉、雜色曲霉等霉菌，說明以上菌種均比較容易在檔案中生長繁殖。由于霉菌不像細菌對生存環境要求那么高，因此檔案環境下更容易滋生[15]。建議檔案管理部門要分門別類按檔案存儲年份長短對檔案實施除霉處理，以降低霉菌對檔案的侵蝕和破壞。

本研究結果顯示，檔案館中的紙質檔案中，霉菌的種類繁多，其中包含大量對檔案有損害作用的優勢菌種。優勢菌種具有較強的致病特性，檔案庫房中優勢菌主要為青霉屬和曲霉屬。氣喘主要由青霉屬真菌是引起，特異反應常由曲霉屬真菌引起。相關研究顯示[16]，在保存80年的紙質檔案中也檢測到了馬拉色菌和念珠菌，而這兩種真菌會導致皮膚疾病和女性某些婦科疾病。

因此，對于新接受和利用過的檔案，在入庫前需消毒方可入庫，可有效防止霉菌及其他有害微生物侵入庫房，尤其是霉菌孢子，因其具有強大的存活能力，可黏附在灰塵上飛揚而四處傳播，需進行除塵處理。對于庫房內存放較久的檔案應定期消毒滅菌，在檔案霉菌治理策略中以防為主、防治結合，綜合運用各種防治手段和方法阻斷霉菌和孢子的生長和繁殖，比如通過配置恒溫恒濕裝置，嚴格控制檔案庫房溫度濕度，以達到延長檔案保存壽命、保障檔案從業人員健康的目的[17]。

從設備的消毒效果上看，實驗結果顯示，等離子臭氧的消毒效果顯著優于真空充氮，究其原因，一方面是等離子臭氧具有強大和徹底的霉菌殺滅作用，可以對霉菌進行多維消殺，另一方面可能是真空環境對于霉菌更多的機理可能是抑制作用，在特定的消毒時長內很難將其殺滅，待脫離真空環境之后，真菌很快就可以恢復其生命力和繁殖力，繼續損害檔案。

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

等離子臭氧消毒設備除了具備霉菌消殺能力強，對紙質檔案無損壞的特點，還具備以下特點。（1）等離子體能凈化空氣。等離子臭氧檔案采用的等離子發生器產生的等離子能將消毒艙內塵埃極化并吸附，這些塵埃可以是從外部帶入到消毒艙內的，也可以是在消毒過程中產生的，經過這樣的處理，使消毒艙內的環境保持無塵狀態，使得臭氧的產生質量更高。（2）動態吹掃能深度消毒。消毒時，從噴嘴噴出的臭氧氣體可以將經裝訂的檔案紙張吹開，不但可以消毒檔案的外表面，同時實現對檔案內頁的消毒，從而實現對檔案由表及里的消毒，充分發揮臭氧的殺菌滅毒的效果。完成消毒艙內臭氧檔案表面消毒和必要的臭氧氣體去除的過程后，可以再次啟動等離子空氣凈化裝置，以凈化消毒艙內的空氣，去除在臭氧表面消毒時產生的塵埃，清除檔案的二次載體污染。

限于目前文獻中尚未見到對兩種消毒設備整體的消毒效果比較，本文中已有數據的比較尚存在一定局限性，今后還需要對兩種消毒設備的實驗標準菌、實驗條件和實驗環境等相關內容進行同步和對照，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媒介，而實體檔案載體的種類繁多，因此對于不同載體檔案的防霉技術也需要進一步研究和探討[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踐中得的應用，如冷凍法、環氧乙烷消毒滅菌法、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，后期需要進一步夸大消毒設備比較研究的范圍，歸納優選檔案消毒滅菌殺蟲工作方法和技術應用，解決檔案消毒滅菌殺蟲工作中的堵點與難點，優化檔案消毒滅菌殺蟲技術一體化綜合模式，對提升長三角區域的綜合檔案館檔案保護水平具有現實意義，也能為全國檔案保護工作發展提供有價值的經驗。與此同時，也充分發揮區域性國家重點檔案保護中心的輻射帶動作用，加大檔案保護技術、專家人才資源共享力度，為推進長三角區域和全國檔案保護工作提供有價值的檔案消毒滅菌殺蟲示范模式。

原國家衛生部在2009年頒發實施的《消毒產品生產企業衛生許可的規定》，要求消毒產品生產企業向所在地區衛生行政部門申請和備案。當前，各地對檔案消毒設備是否納入消毒產品的范疇尚未達成共識，消毒設備和消毒效果缺乏統一標準，致使一些消毒生產企業的產品質量差強人意，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新和綠色環保消毒技術的大背景下，只有進一步規范檔案消毒設備生產企業，為行業提供正規、高效、環保的消毒設備，維護好消毒產品的市場秩序，才能更好地為檔案行業的消毒工作和檔案從業人員的健康防護提供切實保障。